توسعه مدل عددی یک بعدی رسوب‌گذاری با دانه‌بندی غیر یکنواخت در حوضچه‌های ترسیب با استفاده از روش تنصیف زمان

Abstract

سابقه و هدف: روش‌های مختلفی برای جلوگیری از ورودی رسوبات معلق به کانال‌های آبیاری وجود دارد که یکی از این روش‌ها, احداث حوضچه‌های ترسیب در ابتدای شبکه آبیاری می‌باشد. سرعت آب در این سازه باید آنقدر کم باشد که رسوبات معلق تا قطر مشخصی در حوضچه‌های ترسیب ته‌نشین شود و غلظت رسوبات در جریان خروجی حوضچه کاهش یابد. راندمان ترسیب که نسبت غلظت رسوبات خروجی به ورودی است باید قبل از طراحی حوضچه ترسیب با توجه به ابعاد هندسی سازه، خصوصیات هیدرولیکی و مشخصات رسوبات ورودی تعیین شود تا برای مدیریت و بهره‌برداری از آن برنامه‌ریزی شود. هدف از این تحقیق، ارائه مدل عددی یک بعدی رسوبگذاری در حوضچه ترسیب با در نظر گرفتن دانه‌بندی رسوبات ورودی است که علاوه بر تخمین راندمان تله‌اندازی در حوضچه، تغییرات کف حوضچه، دانه‌بندی رسوبات خروجی از حوضچه و غلظت رسوب در هر مقطع را نیز محاسبه می‌کند.مواد و روش‌ها: در این تحقیق به منظور شبیه سازی رسوبگذاری در حوضچه ترسیب ابتدا یک مدل عددی توسعه یافت و سپس به بررسی تاثیر عوامل هندسی حوضچه بر راندمان تله‌اندازی رسوب پرداخته شد. در مدل عددی یک بعدی توسعه یافته، معادلات حاکم بر جریان و رسوب به ترتیب حل گردید. برای صحت سنجی نتایج مدل عددی از داده‌های آزمایشگاهی البارودی (1969) که شامل یک حوضچه ترسیب مستطیلی به طول 2446/1 متر و عرض 4572/0 متر می‌باشد استفاده گردید. البارودی برای دبی‌های مختلف مقدار 200 میلی گرم بر لیتر رسوب با قطر مشخص را به درون حوضچه ترسیب وارد و بعد از مدت زمان مشخصی مقدار غلظت خروجی از حوضچه را اندازه‌گیری کرد. همچنین از داده‌های صحرایی حوضچه رسوبگیر نکوآباد اصفهان (شتاب بوشهری و همکاران، 2010) به منظور صحت سنجی استفاده گردید. یافته‌ها: نتایج صحت سنجی‌های راندمان تله‌اندازی نشان داد که مقدار متوسط ریشه دوم میانگین مربع خطا مدل عددی برای آزمایشات البارودی (1969) 15/6 درصد و برای حوضچه ترسیب سمت چپ و راست به‌ترتیب 13/8 و 77/6 درصد می‌باشد. همچنین راندمان تله‌اندازی برای کلیه ذرات رسوب و برای هر گروه ذرات نسبت به طول حوضچه مورد بررسی قرار گرفت نتایج نشان داد که با افزایش فاصله از ابتدا حوضچه، مقدار راندمان ترسیب افزایش می‌یابد به طوری که در انتهای حوضچه حدود 6/38 و 7/29 درصد رسوبات به ترتیب در حوضچه چپ و راست ته‌نشین می‌شود. تراز کف حوضچه ترسیب نیز بدلیل ته‌نشینی رسوبات تغییر می‌یابد. میزان این تغییرات در کف حوضچه‌های ترسیب در ابتدای سازه بدلیل غلظت بالای رسوبات ورودی بیشتر از انتها می‌باشد. میزان این تغییرات در کف حوضچه‌های ترسیب سمت چپ و راست با استفاده از شبیه سازی مدل عددی تحقیق حاضر بعد از مدت سه ماه به ترتیب حدود 4/23 و 20 سانتی‌متر بدست آمد. نتیجه گیری: پس از توسعه و صحت‌سنجی مدل عددی، عملکرد حوضچه‌های ته‌نشینی نکوآباد و مدل آزمایشگاهی البارودی با استفاده از مدل عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که متوسط راندمان تله‌اندازی رسوب برای حوضچه ترسیب سمت چپ و راست 5/36 و 3/27 درصد می‌باشد. بنابراین مقدار زیادی رسوب به داخل شبکه آبیاری وارد می‌شود. به منظور اصلاح حوضچه‌های ترسیب نکوآباد و افزایش راندمان تله‌اندازی رسوب می‌توان طول، عرض و یا عمق حوضچه را افزایش داد. بدین منظور با افزایش یکی از متغیرهای فوق و ثابت نگه داشتن بقیه پارامترها، مدل عددی اجرا و راندمان تله‌اندازی محاسبه شد. نتایج نشان داد که افزایش طول حوضچه ترسیب سمت چپ و افزایش عرض حوضچه سمت راست سد نکوآباد بیشترین تاثیر را بر راندمان تله‌اندازی دارد.

Keywords

• حوضچه ترسیب مستطیلی
• راندمان تله اندازی
• مدل عددی یک بعدی
• رسوبات غیریکنواخت