انجمن هیدرولیک ایران نشریه علمی هیدرولیک 2345-4237 21 1 2026 03 21 Numerical Modeling of the Sediment Bed Downstream of Flushing Channels for Different Gate Openings and Slopes مدل‌سازی عددی بستر رسوبی پایین‌دست مجاری شست‌وشو برای بازشدگی‌ها و شیب‌های متفاوت 107 122 240645 10.30482/jhyd.2025.541158.1747 FA حسام وطن دوست گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی پرند و رباط کریم علی مهدی ابهری دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک ، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Journal Article 2025 08 15 Introduction<br>Sediment flushing is a significant phenomenon in hydraulic engineering, influencing both river morphology and environmental stability downstream of diversion dam. Experimental studies in this domain are often costly and time-consuming. Consequently, numerical modeling has emerged as a practical and efficient method for analyzing sediment transport processes. This study focuses on modeling the impact of varying channel slopes and gate openings on sediment bed evolution in sediment slice canals of diversion dams using Flow-3D software. <br>Methodology<br>The study utilized experimental data from a laboratory flume at the University of Tehran to calibrate the numerical model. The flume, measuring 2.5 m in length, 0.16 m in width, and 0.35 m in height, featured a centrally positioned vertical sluice gate. Sediment material consisted of uniform sand particles with a mean diameter of 3.5 mm. Simulations were performed using the Volume of Fluid (VOF) method in Flow-3D, applying different gate openings (25%, 50%, 100%) and channel slopes (5%, 10%, 15%). Three turbulence models (RNG, k-ε, and LES) were tested, and the RNG model was selected due to its better agreement with experimental results.<br>Results and Discussion<br>Simulation results revealed that reduced gate openings led to increased scour depth and more pronounced formation of sediment mounds downstream. The sediment bed profile exhibited minimal variation beyond 70% gate opening. Moreover, increasing the channel slope resulted in greater scour depth near the gate and sequential sediment mound formation further downstream. The RNG turbulence model achieved a calibration error of only 3.4%, outperforming the other models. Temporal analysis indicated that sediment transport and profile formation occurred rapidly after gate opening, but profile changes were less significant beyond 0.6 seconds, suggesting that time was a secondary factor compared to slope and gate opening.<br>Conclusion<br>The study demonstrates that numerical modeling using Flow-3D with the RNG turbulence model provides a reliable approach for simulating sediment bed evolution downstream of sediment flushing structures. Gate opening and channel slope significantly influence the depth and pattern of sediment scour. For gate openings exceeding 70%, further increases have negligible effects. These findings can inform future designs of sediment flushing systems and support the development of optimized hydraulic structures in irrigation and water distribution networks. یکی از مباحث مورد توجه در مهندسی هیدرولیک، پدیده رسوب‌شویی و اثرات مخرب آن بر مورفولوژی و زیست محیط رودخانه در پایین‌دست آن است. در بررسی این پدیده پیش‌بینی تغییرات تراز بستر رسوبی ناشی از رسوب‌شویی ضروری است. ازآنجایی‌که انجام تحقیقات آزمایشگاهی و میدانی در زمینه پدیده معمولاً پرهزینه و زمان‌بر است، چنانچه بتوان به راهکاری برای بررسی آن به طور گسترده‌تر و کم‌هزینه‌تر رسید، می‌توان در کنترل هزینه‌ها و همچنین افزایش سرعت تحقیقات گام مهمی برداشت. در این پژوهش به بررسی اثرگذاری فاکتورهای شیب، میزان بازگشایی دریچه و زمان بر تغییرات بستر رسوبی در مجاری رسوب‌شویی پرداخته شده است. با مقایسه صورت‌گرفته بر روی مدل فیزیکی و آزمایشگاهی مشخص گردید مدل آشفتگی RNG با میزان خطای 3/4 درصد نسبت به دو مدل آشفتگی k-ε و Les در شبیه سازی بستر فرسایش‌پذیر مناسب‌تر بوده و جهت ادامه مطالعات انتخاب گردید. پس از مشخص شدن میزان خطا با تعریف آزمون‌های مختلف مشخص گردید با کاهش میزان بازشدگی دریچه از 100 به 50 و 25 درصد عمق آبشستگی در مجاورت دریچه حدود 35 و 60 درصد و طول ناحیه فرسایش یافته نیز در پایین دست تا 4/1 برابر افزایش می‌یابد. بررسی‌ها نشان داد با افزایش شیب مجرای رسوبشویی از 5 به 15 درصد عمق آبشستگی در مجاورت دریچه تا 45 درصد افزایش می‌‌یابد و حجم رسوبات منتقل‌شده به پایین‌دست با افزایش حدود ۵۰ درصدی مواجه می‌گردد. همچنین مشخص گردید فاکتور زمان در شکل‌گیری پروفیل بستر نسبت به شیب مجرا و بازشدگی‌ دریچه تاثیر کمتری را دارد. https://jhyd.iha.ir/article_240645_7cf8447656b56d1601a7ec289d08d3a3.pdf