تأثیر عامل شکل صفحات مستغرق بر مدیریت رسوبات بار بستر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده‌ کشاورزی، دانشگاه زنجان

2 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران، اهواز

چکیده

شکل صفحات مستغرق یکی از عوامل مهم طراحی صفحات است که الگوی جریان‌های ثانویۀ ناشی از صفحات و عملکرد صفحات را تحت تأثیر قرار می‌دهد.  در چنین شرایطی، تغییراتی در توزیع رسوب بستر حاصل خواهد شد که می‌تواند به ساماندهی رودخانه کمک کند.  در این تحقیق با اجرای بیست آزمایش، تأثیر پنج شکل مختلف از صفحات مستغرق تحت شرایط هیدرولیکی مختلف (چهار شدت جریان (U/Uc) برابر با 78/0، 93/0، 10/1 و 19/1) بر فرآیندهای رسوبی (آب‌شستگی موضعی در لبۀ ابتدایی صفحات و نحوۀ‌ توزیع عرضی رسوبات در پایین‌دست صفحات) بررسی شد.  نتایج مقا‌یسۀ توپوگرافی بستر رسوبی در فلوم آزمایشگاهی، نشان می‌دهد که صفحۀ با لبۀ ابتدایی گِرد ‌شده و ضخامت کاهش ‌یافته در امتداد طول صفحه، نسبت به صفحات مستطیلی متداول، بهترین عملکرد را در کاهش آب‌شستگی موضعی (به میزان 3/17، 3/12، 1/6 و 8/45 درصد به ترتیب در شدت‌ جریان 78/0، 93/0، 10/1 و 19/1) داشته است.­‌ کاهش سطح مقطع صفحات نه تنها رسوب‌گذاری را کاهش نداده، بلکه افزایش تراز بستر در سمت پرفشار صفحات نیز اتفاق افتاده است. 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Submerged Vane Shape on Bed Sediment Management

چکیده [English]

The shape of a submerged vane is a major factor in the design of a vane system and affects the performance and secondary currents generated by the vanes. This study investigated the effect of five vane shapes on bed sediment processes (local scour at the leading edge and transverse distribution of sediment downstream of the vanes) at four flow intensities for a total of 20 experiments. The results of the comparison of vane-induced bed-level changes show that a vane with a rounded leading edge and decreased thickness in the longitudinal direction performed best at decreasing local scour at the edge of the vane by about 17.3% for U/Uc = 0.78, 12.3% for U/Uc = 0.93, 6.1% for U/Uc = 1.10, and 45.8% for U/Uc = 1.19. It was found that decreasing the cross-section area of the vane using shape modification decreased sedimentation and increased the sediment bed level on the high-pressure side of the vane.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Local Scour
  • Physical model
  • Secondary current
  • Submerged vane
Azizi, R. and Shafai-Bejestan, M. 2011. Experimental investigation on the effect of submerged vanes on sedimentation patterns. Proceeding of the 4th Iran Water Resources Management Conference.
April. 3-4. Amir-Kabir University of Technology. Tehran. Iran. (in Farsi)

Behzadipoor, A. 1997. Investigation on sedimentation at Amir-Kabir pump station and its reduction approaches. M. Sc. Thesis. Faculty of Water Science Engineering. Shahid Chamran University (SCU). Ahvaz. Iran. (in Farsi)

Hosaini, S., Hosainzadeh-Dalir, A., Farsadizadeh, D. and Uornaghi, H. 2010. Scour control around rectangular piers using submerged vanes and collar. Proceeding of the 9th Iranian Hydraulic Conference. Nov. 9-11. Tarbiat Modares University (TMU). Tehran. Iran. (in Farsi)

Odgaard, A. J. 2008. River Training and Sediment Management with Submerged Vanes. ASCE Press. Washington D. C.

Odgaard, A. J. and Kennedy, J. F. 1983. River-bend bank protection by submerged vanes. J. Hydraul. Eng. ASCE. 109(8): 1161-1173.

Odgaard, A. J. and Spoljaric, A. 1986. Sediment control by submerged vanes. J. Hydraul. Eng. ASCE. 112(12): 1164-1181.  

Odgaard, A. J. and Mosconi, C. E. 1987. Streambank protection by submerged vanes. J. Hydraul. Eng. ASCE. 113(4): 520-536.  

Odgaard, A. J. and Wang, Y. 1991a. Sediment management with submerged vanes, I: Theory. J. Hydraul. Eng. ASCE. 117(3): 267-283.

Odgaard, A. J. and Wang, Y. 1991b. Sediment management with submerged vanes, II: Application.
J. Hydraul. Eng. ASCE. 117(3): 284-302.

Ouyang, H. T. 2009. Investigation on the Dimensions and shape of a submerged vane for sediment management in alluvial channels. Hydraul. Eng. ASCE. 135(3): 209-217.

Raudkivi, A. J. and Ettema, R. 1985. Scour at cylindrical bridge piers in armored beds. Hydraul. Eng. ASCE. 111(4): 713-731.

Shams-Aldini-Nejad, A. and Keshavarzi, A. 2007. Determining optimum installation angle of submerged vanes based on its effect on sheet secondary currents. Proceeding of the 7th International River Engineering Seminar. Feb. 13-15. Shahid Chamran University (SCU). Ahvaz. Iran. (in Farsi)

Soleimani-Osboei, H. R. 1996. Arrangement effect of submerged vanes on the bed morphology in river sections. M. Sc. Thesis. Faculty of Natural Resources. Tehran University. Tehran. Iran.  (in Farsi)  

Tan, S. K., Yu, G., Lim, S. Y. and Ong, M. C. 2005. Flow structure and sediment motion around submerged vanes in open channel. J. Waterw. Port. C- ASCE. 131(3):132-136.

Valizadeh, M., Keshavarzi, A. and Sistani, B. 2008. Effect of submerged vane on flow properties in compound channels. Proceeding of the 4th National Conference on Civil Engineering. May 6-8. University of Tehran. Tehran. Iran. (in Farsi)

Wang, Y. 1991. Analysis of flow past submerged vanes. J. Hydraul. Res. 38(1): 65-71.

Wang, Y., Odgaard, A. J., Melville, B. W. and Jain, S. C. 1996. Sediment control at water intakes.
J. Hydraul. Eng. ASCE. 122(6): 353-356.