Journal of Watershed Management Research

fa بررسی آزمایشگاهی و عددی تأثیر مکان آبشکن بر شرایط هیدرولیکی و رسوبی آبگیر جانبی Numerical and Experimental Investigation of the Effect of Spur Dikes Placement Position on the Hydraulic and Erosion Conditions of Lateral Intakes فرسايش خاک و توليد رسوب فرسايش خاک و توليد رسوب پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: آبگیرها سازه‌هایی هستند که برای انحراف آب از مسیر رودخانه یا کانال مورد استفاده قرار می‌گیرند. بهینه سازی عملکرد آبگیرها و افزایش جریان ورودی به آبگیر، در عین کنترل بستر رسوبی کانال از لحاظ فرسایش و رسوب گذاری یکی از موضوع های مورد بحث مهندسی آب بوده است. به کارگیری آبشکن ها بر اصلاح الگوی جریان، کنترل فرسایش و انتقال رسوب به آبگیر تاثیرگذار است. هدف از این تحقیق استفاده از آبشکن‌ها، به منظور افزایش دبی ورودی به آبگیر جانبی، به نحوی که کم‌ترین آشفتگی، فرسایش و رسوب‌گذاری را ایجاد کند می باشد. مواد و روش‌ها: به منظور اجرای آزمایش‌ها از کانالی مستطیلی به طول 15 متر و عرض 5/1 متر با شیب ثابت به عنوان کانال اصلی استفاده شد. آبگیری جانبی به صورت کانالی مستطیلی به عرض 0/6 و طول 5 متر با زاویه‌ی 90 درجه نسبت به کانال اصلی، در فاصله‌ی 10 متری از ابتدای کانال اصلی قرار داده شده است. مدل بدون آبشکن به عنوان مدل شاهد در نظر گرفته شد و در دیگر مدل‌ها، آبشکن در قسمت بالادست سمت آبگیر، بالادست روبروی آبگیر، پایین دست روبروی آبگیر و هم‌چنین به صورت سری آبشکن در بالادست و روبروی آبگیر قرار گرفته است. مدل های آزمایشگاهی مذکور، در نرم‌افزار FLOW-3D مدل‌سازی و بر اساس نتایج و داده های آزمایشگاهی کالیبراسیون یا واسنجی شد. یافته‌ها: بررسی نتایج آزمیشگاهی نشان داد، حالتی که آبشکن در پایین‌دست و روبروی آبگیر قرار دارد بهترین نتایج آبشستگی و نسبت انشعاب را در پی داشته و افزایش 66 و 41 درصدی را به ترتیب در دبیهای 40 و 60 لیتر بر ثانیه برای دبی انشعابی نسبت به مدل شاهد را نشان داده است. با توجه به نتایج مدل‌های آزمایشگاهی، مدل با نحوه قرارگیری آبشکن در قسمت پایین دست و مقابل آبگیر جانبی (نحوه قرارگیری شماره 4) بهعنوان بهترین مدل انتخاب و بهصورت عددی مدل‌سازی شد. اعتبارسنجی نتایج مدلهای عددی و آزمایشگاهی در مقادیر هیدرولیکی نقاط جریان آب (0/95=2R) و رقوم نقطات بستر (0/74=2R) را نشان داد که حاکی از  دقت قابل قبول مدل عددی و تحلیل صورت گرفته توسط نرم افزار Flow3Dمی باشد. در ادامه ابتدا با تغییر فاصله و سپس با تغییر طول آبشکن در نحوه قرارگیری شماره 4، بررسی مدل عددی صورت پذیرفت و بهترین فاصله قرار گیری آبشکن، فاصله ای به میزان 58 درصد عرض آبگیر و بهترین طول آبشکن، طولی به میزان 30 درصد عرض کانال اصلی محاسبه شد. نتیجه‌گیری: این پژوهش نشان داد استفاده از آبشکن‌ در پایین‌دست و روبروی آبگیر در ابعاد مناسب نه تنها می‌تواند باعث افزایش نسبت دبی انشعابی ورودی به آبگیر شود، بلکه آبشستگی بستر کانال را نیز کمتر خواهد کرد که در نتیجه استفاده از این آبشکن‌ها در آبگیری قائم از کانال‌ها و رودخانه‌ها توصیه می‌گردد.    </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Introduction and Objective: Intakes are structures that are used to divert water from a river or canal. Optimizing the performance of intakes and increasing the inflow to the intake, while controlling the sediment bed of the canal in terms of erosion and sedimentation has been one of the topics of water engineering. The use of spur dikes is effective in modifying the flow pattern, controlling erosion and transferring sediment to the intake. The purpose of this study is to use spur dikes to increase the inflow to the lateral intake, in a way that causes the least turbulence, erosion and sedimentation. Material and Methods: In order to perform the experiments, a rectangular channel with a length of 15 meters and a width of 1.5 meters with a fixed slope was used as the main channel. Lateral intake is a rectangular canal with a width of 0.6 and a length of 5 meters at an angle of 90 degrees to the main canal, at a distance of 10 meters from the beginning of the main canal. The model without spur dike was considered as a control model and in other models, the spur dike is located upstream of the intake, upstream in front of the intake, downstream in front of the intake and also as a series of spur dike upstream and in front of the intake. The laboratory models were modeled in FLOW-3D software and calibrated based on laboratory results and data. Results: Examination of laboratory results showed that the condition of the spur dike at the downstream and in front of the intake has the best scouring results and branching ratio and increase of 66 and 41% at 40 and 60 liters per second, respectively, for branching flow ratio Shown to the control model. According to the results of laboratory models, the model was selected as the best model and modeled numerically with the location of the spur dike in the downstream and in front of the lateral intake (the position of No. 4). Validation of the results of numerical and laboratory models in the hydraulic values of water flow points (R2=0.95) and the number of bed points (R2=0.74) showed that the acceptable accuracy of the numerical model and analysis performed by Flow3D software. Then, first by changing the distance and then by changing the length of the spur dike in the position of No. 4, the numerical model was examined and the best distance of the spur dike, a distance of 58% of the width of the intake and the best length of the spur dike, a length of 30% of the channel width The original was calculated. Conclusion: This study showed that the use of spur dike downstream and in front of the intake in appropriate dimensions can not only increase the ratio of inlet flow to the intake, but also reduce the scouring of the canal bed, as a result of the use of these spur dike in lateral intake of canals And rivers are recommended.</div>   آبگیرجانبی, آبشکن, رسوبگذاری , فرسایش, Flow3D Erosion, Flow3D, Lateral intake, Spur dike, Sedimentation 287 297 http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-11-1722-1&slc_lang=fa&sid=1 Mostafa Zamani مصطفی زمانی mostafa.zamani.sh@gmail.com 100319475328460011331 100319475328460011331 No Department of civil Engineering, Faculty of Engineering. south tehran branch. Islamic azad university. Tehran. Iran دانشکده مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران Hamidreza Rabiefar حمیدرضا ربیعی فر H_Rabieifar@azad.ac.ir 100319475328460011332 100319475328460011332 Yes Department of civil Engineering, Faculty of Engineering. south tehran branch. Islamic azad university. Tehran. Iran دانشکده مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران Mohammad Rostami محمد رستمی Rostami@scwmri.ac.ir 100319475328460011333 100319475328460011333 No Ministry of Jihad Agriculture, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute. Tehran. Iran وزارت جهاد کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، تهران، ایران