اثر ضخامت و تعداد مانع‌های نفوذپذیر بر کنترل و تله‌اندازی جریان غلیظ

الموضوعات :

علیرضا جهانگیر ¹ (داشنشجوی دکتری، گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)
کاظم اسماعیلی ² (دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)
محمود فغفور مغربی ³ (استاد گروه مهندسی عمران دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)

تاريخ الإرسال : 10 الثلاثاء , شوال, 1441 تاريخ التأكيد : 05 الأحد , ذو الحجة, 1441 تاريخ الإصدار : 10 السبت , شوال, 1442

الکلمات المفتاحية: مانع نفوذپذیر, جریان غلیظ, ضخامت مانع, لایه‌ی دوم مانع, رسوب‌گذاری معلق,

ملخص المقالة :

شناخت و بررسی جریان سیلابی رودخانه‌ها که در بیشتر موردها از نوع جریان غلیظ است، می‌تواند به کاهش اثرهای نامطلوب رسوب‌گذاری کمک کند. برای این منظور، ایجاد مانع‌ها در بستر جریان‌ موثر خواهد بود. در این مقاله به‌صورت آزمایشگاهی، اثر ضخامت (بعد) و لایه‌ی دوم موانع نفوذپذیر بر کنترل و تله‌اندازی جریان غلیظ مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور، از دو گونه مانع‌های شیاری و حفره‌ای دارای شیارها و قطر حفره‌هایی برابر با 3 میلیمتر و ساخته‌شده از صفحات پلاکسی گلاس بهره‌جویی شده است. جریان غلیظ با اضافه کردن یک پلیمر نامحلول و معلق از جنس پلی استایرن انبساطی با میانگین قطر 15/1 میلیمتر و چگالی 135/1 گرم در لیتر ایجاد شد. در انجام آزمایش‌ها از دو غلظت متفاوت (10 و 20 درصد)، پنج تخلخل گوناگون، چهار زاویه‌ی مختلف، چهار ضخامت متفاوت و با دو لایه مانع بهره‌جویی شد. نتیجه‌ها نشان دادند روند عبور جریان غلیظ دارای تخلخل 10 درصد از مانع‌ شیاری با افزایش ضخامت بیشتر می‌شود. لایه‌ی دوم مانع‌ها باعث افزایش روند عبور مواد از هر دو مانع‌های شیاری و حفره‌ای شده است. میزان این افزایش در نوع شیاری برابر 96/1 و نوع حفره‌ای برابر 34/2 ثبت شد. بررسی‌ها نشان دادند که فاصله‌ی بهینه مانع دوم از اول معادل 25/2 متر می‌باشد. بر مبنای نتیجه‌ها، در شرایط مشابه، همواره موانع حفره‌ای عملکرد بهتری از موانع شیاری دارند.

المصادر:

Abhari, M.N., Iranshahi, M., Ghodsian, M., Firoozabadi, B. (2018). Experimental study of obstacle effect on sediment transport of turbidity currents. Journal of Hydraulic Research, 56(5), 618-629.

Alves, E., Rossatto, R. (2011). Experimental study of turbidity currents flow around obstacles. In:  7th International Sympathy on Stratified Flows, Rome, Italy.

Asghari Pari, S.A., Kashefipour, S., Ghomeshi, M., Bajestan, M.S. (2010). Effects of obstacle heights on controlling turbidity currents with different concentrations and discharges. Journal of Food, Agriculture & Environment, 8(2), 930-935.

Asghari Pari, S.A., Kashefipour, S.M., Ghomeshi, M. (2017). An experimental study to determine the obstacle height required for the control of subcritical and supercritical gravity currents. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 21(9), 1080-1092.

Asghari Pari, S.A., Mohagheghiyan, S.M. (2015). Numerical Investigation Effect in Using Plate and Tilt Columnar Barrier in Controlling Turbidity Current. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 9(2), 357-366.

Asghari Pari, S.A., Yazdanfar,  S., Kordnaeij, M. (2016). Numerical Investigating Effect of Obstacle’s Upstream Angle and Water Depth of Reservoir on Controlling Turbidity Current. (In Persian). Water and Soil Science, 26(2-2), 207-219.

Baghalian, S., Ghodsian, M. (2017). Experimental analysis and prediction of velocity profiles of turbidity current in a channel with abrupt slope using artificial neural network. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39(11), 4503-4517.

Barahmand, N., Shamsai, A. (2010). Experimental and theoretical study of density jumps on smooth and rough beds. Lakes & Reservoirs: Research & Management, 15(4), 285-306.

Chamoun, S., De Cesare, G., Schleiss,  A.J. (2016). Managing reservoir sedimentation by venting turbidity currents: A review. International Journal of Sediment Research, 31(3), 195-204.

De Cesare, G., Oehy, C.D., Schleiss, A.J. (2008). Experiments on turbidity currents influenced by solid and permeable obstacles and water jet screens. In:  6th International symposium on ultrasonic Doppler methods for fluid mechanics and fluid engineering, 41-44.

Eghbalzadeh, A., Javan, M. (2011). Numerical simulation of a turbidity current flowing over a solid obstacle. In:  2nd International Conference on Environmental Science and Development, Singapore.

Farizan, A., Yaghoubi, S., Firoozabadi, B., Afshin, H. (2019). Effect of an obstacle on the depositional behaviour of turbidity currents. Journal of Hydraulic Research, 57(1), 75-89.

Habib Mohammadi, M.A., Asghari Pari,  S.A., Sajjadi, S.M. (2016). Experimental Investigation the Effects of Gabion Obstacle's Height, Shape and distance of obstacle from entrance to Control the Turbidity Current. (In Persian). Journal of Water and Soil Conservation, 23(4), 251-265.

Hu, P., Cao, Z., Pender, G., Tan, G. (2012). Numerical modelling of turbidity currents in the Xiaolangdi reservoir, Yellow River, China. Journal of hydrology, 464, 41-53.

Janocko, M., Cartigny, M., Nemec, W., Hansen, E. (2013). Turbidity current hydraulics and sediment deposition in erodible sinuous channels: laboratory experiments and numerical simulations. Journal of Marine Petroleum Geology, 41, 222-249.

Keshtkar, S., Ayyoubzaeh, S.A., Ghodsian, M. (2017). Changes in Turbidity Current Flow Velocity Due to the Obstacle Height and an Abrupt Decrease in a Reservoir Bed Slope. (In Persian). Water Enginnering, 10(32), 55-69.

Kneller, B.C., (2016), Comments on the Origin and Significance of Density Stratification in Turbidity Currents. In:  AGU Fall Meeting Abstracts.

Kordnaeij, M., Asghari Pari, S.A., Sajjadi, S.M., Shafai Bajestan, M. (2018). Laboratory Investigation the effect of porosity obstacle and stepped porosity obstacle on control of gravity current. Journal of Marine Science and Technology, 16(4), 86-96.

McArthur, J., Wilson, R., Friedrich, H. (2014). Photometric analysis of the effect of substrates and obstacles on unconfined turbidity current flow propagation. In:  Preceding of River Flow.

Meiburg, E., Nasr-Azadani, M.M. (2018). Gravity and Turbidity Currents: Numerical Simulations and Theoretical Models. In: Mixing and Dispersion in Flows Dominated by Rotation and Buoyancy, Springer, 129-180.

Nasr-Azadani, M., Meiburg, E. (2014). Turbidity currents interacting with three-dimensional seafloor topography, Journal of Fluid Mechanics, 745, 409-443.

Nogueira, H., Adduce, C., Alves, E., Franca, M. (2012). The influence of bed roughness on the dynamics of gravity currents. In: River Flow - Murillo (Ed.), Taylor & Francis Group, London, 357-362.

Oehy, C.D., Schleiss, A.J. (2007). Control of turbidity currents in reservoirs by solid and permeable obstacles. Journal of Hydraulic Engineering, 133(6), 637-648.

Vladimirov, I.Y., Korchagin,  N., Savin,  A. (2015). Wave influence of a suspension-carrying current on an obstacle in the flow. In: Doklady Earth Sciences, Springer Science & Business Media, 286-293.

Wilson, R., Friedrich, H., Stevens, C. (2016). Photometric velocity tracking tool for laboratory generated turbidity currents. In:  River Flow 2016 – Constantinescu, Garcia & Hanes (Eds) Conference, 862-867.

Yaghoubi, S., Afshin,  H., Firoozabadi, B., Farizan, A. (2016). Experimental investigation of the effect of inlet concentration on the behavior of turbidity currents in the presence of two consecutive obstacles. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, 143(2), 18-32.

Yaghubi, S., Golchoubian, P., Afshin, H., Firoozabadi, B. (2013). Experimental Investigation of the Effect of Two Consecutive Obstacles on Turbidity Current. Journal of Selcuk University Natural and Applied Science. 615-627.

Zeynivand, M., Kashefi Pour, S.M., Ghomeshi, M. (2017). Laboratory Investigation The Effect of Porosity of Permeable Obstacle on Control of Gravity Current. Irrigation Sciences and Engineering, 40(1), 13-24.