بررسی عددی عملکرد دیواره‌های طولی اصلاحی مستقیم در حفاظت از سواحل آبراهه‌ها

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 فارغ التحصیل مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.

2 گروه عمران-آب، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

تلاش‌های تثبیت و ترمیم کانال به طور چشمگیری از سال 1990 افزایش پیدا کرده‌است و هزینه‌های گزافی در این زمینه انجام می‌شود درحالیکه حداقل %50 پروژه‌ها با شکست مواجه می‌شوند و مابقی نیز ممکن است مطابق انتظارات عمل نکنند. مهندسان به تازگی احداث دیوار‌ه‌های طولی اصلاحی را به عنوان جایگزینی برای آبشکن‌های عرضی پیشنهاد داده‌اند که هدف از این پیشنهاد ایجاد یک کانال قابل کشتیرانی و بهبود انتقال جریان با تقسیم کانال به دو قسمت اصلی و فرعی می‌باشد. در تحقیق حاضر عملکرد دیوار‌ه‌های طولی اصلاحی و سازه‌های آبشکن بر روی تنش برشی بستر و دیواره‌ی کانال بوسیله‌ی معادلات RANS با مدل k-ɛ به صورت عددی و با استفاده از نرم‌افزارFlow-3D بررسی شد. نتایج حالت تک‌آبشکن با نتایج آزمایشگاهی صحت‌سنجی و نتایج حالت‌های سری آبشکن‌ها با داده‌های عددی موجود مقایسه شد که از تطابق مناسبی برخوردار بودند. در این پژوهش سازه‌های دیواره‌های طولی اصلاحی در موقعیت‌های عرضی متفاوت به صورت‌های ممتد و غیرممتد با طول‌های متفاوت شبیه‌سازی شد. نتایج نشان دادند که این سیستم در مقایسه‌ی با سیستم آبشکن، تنش برشی کمتری را به بستر وارد می‌کند و قابلیت کنترل تنش برشی دیواره را نیز به صورت پویا داراست. این سیستم با فراهم آوردن عمق مناسب در کانال اصلی باعث بهبود ناوبری می‌شود، با فراهم آوردن یک وضعیت آرام در قسمت کانال فرعی، تاثیر مطلوبی بر زیستگاه آبزیان و اکولوژی سیستم دارد و علاوه بر آن توانایی بالایی برای انتقال دبی اضافه‌ی سیلاب دارد. در نتیجه این سیستم می‌تواند به عنوان جایگزینی مناسب بجای سازه‌های آبشکن، مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


Collas, F.P.L., Buijse, A.D., van den Heuvel, L., van Kessel N., Schoor, M.M., Eerden, H. and Leuven R.S.E.W. (2018). Longitudinal training dams mitigate effects of shipping on environmental conditions and fish density in the littoral zones of the river Rhine, Science of the Total Environment, 619–620, 1183– 1193.
De Ruijsscher, T.V., Vermeulen, B. and Hoitink, A.J.F. (2020). Diversion of flow and and sediment toward a side channel separated from a river by a longitudinal training dam. Water Resources Research, 56(6), e2019WR026750.
FLOW-3D® Version 11.2 Users Manual (2016). FLOW-3D [Computer software]. Santa Fe, NM: Flow Science, Inc. https://www.flow3d.com
Koutrouveli, T.I., Dimas, A.A., Fourniotis, N.T. and Demetracopoulos, A.C. (2019). Groyne spacing role on the effective control of wall shear stress in open-channel flow, Journal of Hydraulic Research, 57(2), 167–182.
Launder, B.E. and Spalding, D.B. (1974). The numerical computation of turbulent flows, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3(2), 269–289.
Le, T.B. (2018). Training rivers with longitudinal walls: A long-term morphological responses, PhD Thesis, Faculty of Civil Engineering and Geoscience, Delft University of Technology, 137p.
Le, T.B., Crosato, A. and Uijttewaal, W.S.J. (2017). Longitudinal training walls: optimization of river width subdivision, NCR-Days, Wageningen, Netherlands.
Le, T.B., Crosato, A. and Uijttewaal, W.S.J. (2018a). Long-term morphological developments of river channels separated by a longitudinal training wall, Advances in Water Resources, 113, 73–85.
Le, T.B., Crosato, A., Mosselman, E. and Uijttewaal, W.S.J. (2018b). On the stability of river bifurcations created by longitudinal training walls: Numerical investigation, Advances in Water Resources, 113, 112–125.
Menter, F. (1993). Zonal Two Equation k-w Turbulence Models for Aerodynamic Flows. 23rd Fluid Dynamics, Plasmadynamics, and Lasers Conference, Orlando, Florida, U.S.A.
Mosselman, E. (2020). Studies on river training. Water, 12(11), 3100.
Osorio, A.L.N.A., Mosselman, E., Franca, M. and Creech, C. (2020). Longitudinal training walls on the Waal River (Netherlands) as a River training alternative, XIV Encontro Nacional de Engenharia de Sedimentos, Brazil.
Radspinner, R.R. and Diplas, P. (2010). Review of “River Training and Sediment Management with Submerged Vanes” by A. Jacob Odgaard, Journal of Hydraulic Engineering, 136(1), 90–91.
Rajaratnam, N. and Nwachukwu, B.A. (1983). Flow near Groin‐Like Structures, Journal of Hydraulic Engineering, 109(3), 463–480.
Yossef, M.F.M. (2002). The Effect of Groynes on Rivers: Literature review, Available at: https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3Ab9545ba7-2423-4c20-ace2-0e1cd799d18a.