بررسی عددی الگوی جریان، فرسایش و رسوب‌گذاری در اطراف آبشکن-های با طول نامساوی تحت شرایط هیدرولیکی و هندسی متفاوت

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه زنجان

2 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران

3 گروه مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

چکیده

آبشکن‌ها به عنوان یکی از مرسوم‌ترین سازه‌های هیدرولیکی که در جهت کاهش فرسایش سواحل و کرانه های رودخانه ها استفاده می-شوند، شناخته شده‌اند. این سازه‌ها با تغییر الگوی جریان و الگوی انتقال رسوبات می‌توانند شرایط هیدرولیکی را کنترل کرده و از فرسایش سواحل جلوگیری و باعث رسوبگذاری در آن‌ها شوند. در این مقاله، اثرات تغییرات زاویا، چینش‌های متفاوت آبشکن‌ها (بزرگ به کوچک ویا برعکس) بر روی الگوی جریان، فرسایش و رسوب-گذاری بستر تحت سری آبشکن‌های موازی، غیرمتخلخل و غیر مستغرق با طول نامساوی به صورت عددی مورد بررسی قرارگرفته است. اعتبارسنجی نتایج مدل عددی ساخته شده در نرم افزار FLOW-3D با نتایج مدل آزمایشگاهی، نشان‌دهندهی دقت بالای مدل می‌باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که در چینش آبشکنها از بزرگ به کوچک، عمق آبشستگی در زاویهی 45 درجه، 55 درصد و در چینش کوچک به بزرگ با زاویه 135 درجه، این عمق 72 درصد نسبت به آبشکن با طول مساوی و در حالت عمود بر ساحل کاهش دارد.

کلیدواژه‌ها


Abdelaziz, S., Bui, M.D. and Rutschmann, P. (2014). Numerical simulation of scour development due to submerged horizontal jet. River Flow 2010, pp. 1597-1604.

Acharya, A. and Duan, J.G. (2011). Three dimensional simulation of flow field around series of spur dikes. In World Environmental and Water Resources Congress 2011: Bearing Knowledge for Sustainability (pp. 2085-2094).

Al-Khateeb, H.M.M., AL-Thamiry, H.A.K. and Hassan, H.H. (2016). Evaluation of local scour development around curved non-submerged impermeable Groynes, International Journal of Scientific & Technology Research, 5(1), pp. 83-89

Garde, R., Subramanya, K.S. and Nambudripad, K.D. (1961). Study of scour around spur-dikes, Journal of the Hydraulics Division, 87(6), pp. 23-37.

Epely-Chauvin, G., De Cesare, G. and Schwindt, S. (2014). Numerical modelling of plunge pool scour evolution in non-cohesive sediments. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 8(4), pp. 477-487.

Ghodsian, M. and Vaghefi, M. (2009). Experimental study on scour and flow field in a scour hole around a T-shape spur dike in a 90 bend, International Journal of Sediment Research, 24(2), pp. 145-158

Giglou, A.N., Mccorquodale, J.A. and Solari, L. (2017). Numerical study on the effect of the spur dikes on sedimentation pattern. Ain Shams Engineering Journal. (In Press) https://doi.org/10.1016/j.asej.2017.02.007

Karami, H., Basser, H., Ardeshir, A. and Hosseini, S.H. (2014). Verification of numerical study of scour around spur dikes using experimental data, Water and environment journal, 28(1), pp. 124-134.

Koken, M. and Gogus, M. (2015). Effect of spur dike length on the horseshoe vortex system and the bed shear stress distribution, Journal of Hydraulic Research, 53(2), pp. 196-206.

Kuhnle, R.A., Alonso, C.V. and Shields, F.D. (1999). Geometry of scour holes associated with 90 spur dikes, Journal of Hydraulic Engineering, 125(9), pp. 972-978.

Li, G., Lang, L. and Ning, J. (2013). 3D Numerical Simulation of Flow and Local Scour around a Spur Dike, In IAHR World Congress (pp. 1-9)

Matinfard, A., Heidarnejad, M. and Ahadian, J. (2013), Effect of Changes in the Hydraulic Conditions on the Velocity Distribution around a L-Shaped Spur Dike at the River Bend Using Flow-3D model, Technical Journal of Engineering and Applied Sciences, 3(16), pp. 1862-1868.

Mehnifard, M., Dalfardi, S., Baghdadi, H. and Seirfar, Z. (2015). Simulation of local scour caused by submerged horizontal jets with Flow-3D numerical model. Desert, 20(1), pp. 47-55.

Melville, B.W. (1992). Local scour at bridge abutments, Journal of Hydraulic Engineering, 118(4), pp. 615-631

Osman, M.A. and Saeed, H.N. (2012). Local Scour Depth at the Nose of Permeable and Impermeable Spur Dike, University Of Khartoum Engineering Journal, 2(1).

Radan, P. and Vaghefi, M. (2016). Flow and scour pattern around submerged and non-submerged T-shaped spur dikes in a 90° bend using the SSIIM model, International Journal of River Basin Management, 14(2), pp. 219-232.

Saneie, M. (2006). Experimental study on effect of
minor spur dike to reduce main spur dike scouring, Watershed Engineering and Management, 2(1), pp. 91-99.

Shields, A. (1936). Anwendung der Aehnlichkeitsmechanik und der Turbulenzforschung auf die Geschiebebewegung. PhD Thesis Technical University Berlin

Vaghefi, M., Ahmadi, A., Faraji, B., Javan, M. and Eghbalzadeh, A. (2014). Numerical Study of Flow Patterns around T shape spur dike And Support Structure, Journal of River Engineering, 2(5).

Van Rijn, L.C. (1987). Mathematical modeling of morphological processes in the case of suspended sediment transport, PhD Thesis, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands

Zhang, H. and Nakagawa, H. (2009). Characteristics of local flow and bed deformation at impermeable and permeable spur dykes, Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE, 53, pp. 145-150.