تاثیر تعداد ردیف، ارتفاع و آرایش صفحات مستغرق در رسوب‌شویی مخزن سد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی-دانشگاه زنجان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد/ دانشگاه زنجان

3 دانشگاه زنجان

چکیده

سابقه و هدف: یکی از روش‌های مرسوم در تخلیه رسوب مخازن سدها، رسوب‌شویی تجت فشار می‌باشد. در این روش رسوباتی که در مخزن ته‌نشین شده‌اند، به‌وسیله دریچه تحتانی سد و تحت فشار آب از مخزن تخلیه می‌شوند. برای افزایش عملکرد رسوب‌شویی تحت فشار، تلاش می‌شود سطح آب مخزن تا ارتفاع حداقل بهره‌برداری پایین آورده شود. همچنین در تحقیقات پیشین، عملکرد روش‌های هیدورلیکی و سازه‌ای مختلفی در جهت افزایش رسوب‌شویی تحت فشار ارزیابی شده است. همواره محققین تلاش کرده‌اند با شناخت فرایند رسوب‌شویی مخزن و پارامترهای موثر بر آن، راه‌کارهای اجرایی موثری که بتواند عملکرد رسوب‌شویی را افزایش دهد، پیشنهاد نمایند. هدف این تحقیق مطالعه آزمایشگاهی تاثیر تعداد ردیف، ارتفاع و آرایش صفحات مستغرق در تشدید رسوب‌شویی مخزن می‌باشد.
مواد و روش‌ها: برای انجام آزمایش‌های این تحقیق، از یک مدل فیزیکی شامل مخزن رسوب، حوضچه ته‌نشینی رسوبات و مخزن تأمین آب استفاده گردید. در این تحقیق، صفحات با دو ارتفاع HV/D>1 و HV/D<1؛ (Hvارتفاع صفحات و D قطر دریچه) و تعداد ردیف مختلف (یک، دو و سه ردیف) در مقابل تخلیه کننده تحتانی نصب شدند. در آزمایش‌ها علاوه بر آرایش موازی، عملکرد رسوب‌شویی نوع جدیدی از آرایش صفحات تحت عنوان آرایش شعاعی در سه عمق مختلف آب مخزن (سانتی‌متر 40 ، 30 ، 20= HW ) بررسی گردید. رسوبات بستر از جنس ماسه شسته شده با قطر متوسط 0/51 میلی‌متر بودند. آزمایش‌ها با دبی ثابت 2 لیتر برثانیه به مدت یک ساعت انجام می گرفت و در انتهای هر آزمایش رسوبات تخلیه شده توزین می‌شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد، در آرایش موازی با کاهش تعداد ردیف صفحات، موازی عملکرد رسوب‌شویی افزایش یافت به طوری‌که صفحات یک ردیفه (دوتایی) با با ارتفاع نسبی 0/5 و 2=HV/D به ترتیب با 173 و 231 درصد افزایش نسبت به مدل شاهد، دارای بهترین عملکرد رسوب‌شویی بودند. همچنین صفحات موازی با ارتفاع نسبی 2=HV/D نسبت به صفحات با ارتفاع نسبی 0/5=HV/D عملکرد رسوب‌شویی بهتری داشتند. آرایش شعاعی صفحات، عملکرد رسوب‌شویی مخزن را به طور موثری افزایش داد؛ به‌طوری‌که رسوب‌شویی در صفحات با ارتفاع 2/5 و 10 سانتی‌متری نسبت به مدل شاهد به ترتیب در حدود 11/33 و 4/1 برابر افزایش یافت. در آرایش شعاعی صفحات با ارتفاع نسبی 2=HV/D، به علت تمرکز جریان ورودی دریچه در پشت صفحات جانبی، عملکرد رسوب‌شویی این صفحات نسبت به صفحات با ارتفاع نسبی 0/5=HV/D کمتر بود.
نتیجه‌گیری: آرایش شعاعی صفحات مستغرق توانست رسوب‌شویی را تشدید نماید (خصوصا با افزایش عمق آب مخزن). این شرایط یک مزیت نسبی برای اجرای رسوب‌شویی است، یعنی این عملیات در حالت مخزن پر راندمان بالایی داشته و نیازی به پایین آوردن سطح آب مخزن نیست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of the number of rows, height and arrangement of submerged vanes in flushing of dam reservoir

نویسندگان [English]

  • Ghorban Mahtabi 1
  • Samaneh Karimi 2
  • mozhde mohamadiuon 3
2 University of Zanjan
چکیده [English]

Background and objectives: Pressurized flushing is one of the common methods in sediment flushing of dam reservoirs. In this method, sediments settled in the reservoir are released out of the dam together with water flow using the bottom outlet. For increasing the performance of pressurized flushing, it is attempted to fall down water level to minimum height of operation. Also, in the previous researches, the performance of different hydraulic and structural methods was evaluated in order to increase the pressurized flushing. Researchers have always tried to recognize the process of flushing and effective parameters and therefore, propose efficient procedures to increase the performance of flushing. Aim of this study is to investigate experimentally the effect of the number of rows, height and arrangement of submerged vanes in the enhancement of flushing reservoir.
Materials and methods: To carry out the experiments of this research, a physical model including sediment reservoir, settling basins and water supplied tank was used. Submerged vanes were set up in front of bottom outlet with two heights (HV/D>1 HV/D<1) and different number of rows (one, two, three rows). In tests, in addition to the parallel arrangement, the flushing performance of new type of submerged vanes arrangement as titled radial arrangement was investigated in three depth of water level (HW=20, 30, 40 cm). Sediment particles was made of sand washed with 0.51 mm diameter. The tests were run with constant discharge equal to 2L/s for an hour and at the end of each experiment, weight of flushed sediment was determined.
Results: Results showed that with decreasing the raw number of vanes in parallel arrangement, the performance of sediment flushing was increased. On the other hand, one-raw submerged vanes (double vanes) with relative height HV/D=0.5 and 2 have the best flushing performance with 173 and 231 percentages respectively compared with control model. Also, submerged vanes with relative height HV/D=2 have better performance than ones with relative height HV/D=0.5. The radial arrangement of vanes increased effectively the flushing performance. So that the flushing performance of submerged vanes relative height HV/D=0.5 and 2 increased about 11.33 and 4.1 times compared with the control model. In the radial arrangement, the flushing performance of vanes with relative height HV/D= 2 were less than ones with relative height HV/D=0.5 because of focusing the approaching inflow on the back of the side vanes.
Conclusion: Radial arrangement could increase the flushing intensity (especially with increasing the water depth of reservoirs). This condition is a relative advantage for flushing. In the other words, the flushing operation has more efficiency in the full condition of dam reservoirs and it is not necessary to fall down the water level of reservoir.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radial arrangement
  • Height
  • Number of raw
  • Submerged Vanes
  • Flushing
"> 1.Abdolahpour, M., and Hosseinzadeh Dalir, A. 2013. Effect of semi-cylinder structure position
on pressurized flushing efficiency of reservoirs. J. Water Soil Sci. 23: 2. 269-282.
(In Persian)
2.Abdolahpour, M., Hosseinzadeh Dalir, A., and Farsadizadeh, D. 2015. Application of pile and
submerged vanes to remove sediments from dam reservoirs in pressurized flushing. Iran.
Water Res. J. 9:4. 165-169. (In Persian)
3.Althous, J. 2011. Sediment evacuation from reservoirs through intakes by jet induced flow.
Ph.D. Thesis, Ecole polytechnique Federale De Lausanne, Switzerland. 295p.
4.Atkinson, E. 1996. The feasibility of Flushing Sediment from the Reservoir. HR Wallingford,
Wallingford, UK. 99p.
5.Baykara, A. 2013. Effect of hydraulic parameters on the formation of vortices at intake
structures. M.Sc. Thesis, Middle East Technological University, Turkey. 157p.
6.Emamgholizadeh, S. 2008. The Experimental investigation of the effects of pressure flushing
on flushed sediment through storage reservoir. J. Agric. Sci. Natur. Resour. 15: 4. 219-234.
(In Persian)
7.Fang, D., and Cao, S. 1996. An experimental study on scour funnel in front of a sediment
flushing outlet of a reservoir. Proceedings of the 6th Federal Interagency Sedimentation
Conference, 10-14 March, Las Vegas, USA. Pp: 78-84.
8.Madadi, M.R., Rahimpour, M., and Qaderi, K. 2016. Improving the reservoir’s pressurized
flushing efficiency by connecting PBC structure to the dam bottom outlet. J. Appl. Res. Irrig.
Drain. Struc. Engin. 17: 66. 71-86. (In Persian)
9.Meshkati Shahmirzadi, M.E., Dehghani, A.A., Sumi T., Mosaedi, A., and Meftah, H. 2010.
Experimental investigation of pressure flushing technique in reservoir storages. J. Water
Geosci. 1: 1. 132-137.
10.Mohammadi, M.N., Salmasi, F., Hosseinzadeh Dalir, A., and Arvanaghi, H. 2014.
Experimental investigation of the effect of semi-circular structure on the capacity of
pressurized flushing of sediments from the reservoirs. J. Water Soil Sci. 24: 2. 21-30.
(In Persian)
11.Jalili, H., and Hosseinzadeh Dalir, A. 2012. Extend the vortex flow around the reservoirs
sluice gate. Proceedings of 1st International and 3rd National Conference on Dams and
Hydropower, 8-9 February, Tehran, Iran. Pp: 1-13.
12.Odgaard, A.J., and Wang, Y. 1991. Sediment management with submerged vanes. J. Hydr.
Engin. 117: 3. 267-283.
13.Powell, D.N. 2007. Sediment Transport Upstream of Orifice. Ph.D Thesis, Clemson
University, USA. 169p.
14.Tofighi, S., Samani, J.M.V., and Ayyubzadeh, S.A. 2015. Pressure flushing with expanding
bottom outlet channel within dam reservoir. Modares J. Civil Engin. 15: 2. 127-206.
(In Persian)
15.White, W.R., and Bettess, R. 1984. The feasibility of flushing sediments through reservoirs.
Proceedings of the Harare Symposium on Challenges in African Hydrology and Water
Resources, 23-27 July, Harare, Zimbabwe. Pp: 577-587.