ارزیابی تاثیر تخلیه‌کننده تحتانی بر رفتار جریان گل‌آلود وارد شده به مخزن سد دز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، عمران دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور، دزفول، ایران.

2 دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور، دزفول، ایران.

چکیده

در این پژوهش به‌منظور عبوردهی رسوبات ورودی به مخزن سد دز، احداث مجرای تخلیه‌کننده جریان حاوی رسوب به‌عنوان یک راهکار علاج‌بخش پیشنهاد گردید. همچنین رفتار جریان گل‌آلود وارد شده به مخزن سد و میزان کارآیی آن در عبوردهی رسوبات با استفاده از شبیه‌سازی عددی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا به‌منظور واسنجی مدل، الگوی جریان غلیظ شکل‌گرفته درون مخزن با استفاده از مدل‌های مختلف با ارتفـاع زبـری دیواره متفاوت و همچنین دو مدل تلاطمی RNG و LES شبیه‌سازی گردید و نتایج عمق و سرعت جریان با اندازه‌گیری‌های میدانی مقایسه شد. در گام بعد مجرای تخلیه‌کننده تحتانی در موقعیت پیشنهاد شده به مدل اضافه گردید و به ارزیابی تاثیر احداث این تخلیه‌کننده بر رفتار جریان غلیظ ورودی به مخزن پرداخته شد. بررسی‌ها نشان داد میزان خروج رسوبات از مخزن سد ارتباط مستقیمی با غلظت ورودی و درصد بازشدگی تخلیه‌کننده تحتانی دارد. به‌گونه‌ای که با متوسط گیری از نتایج در غلظت‌های ورودی مختلف، راندمان تخلیه رسوب در بازشدگی‌های 25%، 50% و 100% به ترتیب برابر 4/15، 8/20 و 1/25 درصد محاسبه گردید. در ادامه پروفیل‌هایی از سرعت جریان در مقاطع بالادست تخلیه‌کننده به‌منظور ارزیابی شدت اختلاط و میزان انحراف خطوط جریان برداشت گردید. به‌طور کلی با نزدیک شدن جریان به دهانه ورودی دریچه تخلیه، مقادیر حداکثر سرعت و همچنین شدت اختلاط سیال پیرامون به درون جریان غلیظ افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش درصد بازشدگی دریچه، میزان اثرگذاری مجرای تخلیه بر انحراف و شتاب‌گیری خطوط جریان گسترده‌تر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


بصیر زاده، حبیب ا... .، و صمدی بروجنی، حسین. (1382). امکان‌سنجی هدایت جریان‌های غلیظ مخزن سد دز به سمت مجاری سرریز با استفاده از شافت قائم مستغرق، ششمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی عمران، اصفهان، ایران. https://civilica.com/doc/914
رمضانی، یوسف.، و قمشی، مهدی. (1390). بررسی میزان تأثیر جریان‌های غلیظ بر روند رسوب‌گذاری مخزن سد سفیدرود، نشریه آب‌وخاک (علوم و صنایع کشاورزی) ،(4)25، 880-874. https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.10250
بی‌نام. (1388). گزارش نهایی اندازه‌گیری جریان غلیظ در مخزن سد دز، مرکز تحقیقات آب و شرکت سهامی آب و برق خوزستان، ایران.
فاضلی، میثم.، و قمی، راحله. (1400). بررسی عددی تخلیه جریان پر رسوب رودخانه در زمان سیلاب از مخزن سدها ( مطالعه موردی سد رودبار). نشریه سد و نیروگاه برق‌آبی ایران، ۸(۳۱)، 86-74. http://dorl.net/dor/20.1001.1.23225882.1400.8.31.4.3
زایری، محمدرضا.، و قمشی، مهدی. (1398). مدل‌سازی عددی جریان گل‌آلود در مخزن سد دز، نشریه مهندسی عمران و محیط‌زیست، (1)49، 88-77. 10.22034/ceej.2019.8958
Amini, A., Venuleo, S., Chamoun, S., De Cesare, G., Schleiss, A., & Takhtemina, F. (2017). Investigation of venting turbidity currents in the Rudbar-Lorestan reservoir in Iran. In Abstract Book of the 85th ICOLD Annual Meeting. https://infoscience.epfl.ch/record/229961?ln=en
Basirzadeh, H., Samadi-Boroujeni, H. (2003). Feasibility of diverting turbidity currents of Dez dam reservoir toward weir tunnels using a submerged vertical shaft. 6th International Conference on Civil Engineering, Isfahan, Iran. https://civilica com/doc/914 [In Persian]
Basson, G. A. (1997). Dealing with Reservoir Sedimentation. Water Research Commission
Report, 1–4. https://cir.nii.ac.jp/crid/1573105974285976704
Chamoun, S., De Cesare, G., & Schleiss, A. J. (2017). Management of turbidity current venting in reservoirs under different bed slopes. Journal of environmental management, 204, 519-530. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.09.030
Emamgholizadeh, S., Bateni, S.M., & Nielson, J.R. (2018). Evaluation of different strategies for management of reservoir sedimentation in semi-arid regions: a case study (Dez Reservoir). Lake and reservoir management, 34(3), 270-282. https://doi.org/10.1080/10402381.2018.1436624
Fan, J., & Morris, G.L. (1992). Reservoir sedimentation. II: Desiltation and long-term storage Engineering. Journal of Hydraulic, 118(3), 370-384. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1992)118:3(370)
Fazeli, M., & Ghomi, R. (2022). Numerical study of river sediment venting during flood from the reservoir of dams (Case study of Rudbar dam). Iranian Dam and Hydroelectric Powerplant, 8(31), 74-86. http://dorl.net/dor/20.1001.1.23225882.1400.8.31.4.3 [In Persian]
Graf, W.H., & Altinakar M.S. (1998). Fluvial Hydraulics: Flow and Transport Processes in Channels of Simple Geometry. John Wiley and Sons, Ltd, England.
Huang, H., Imran, J. & Pirmez, C. (2005). Numerical model of turbidity currents with a deforming bottom boundary. Journal of Hydraulic Engineering, 131(4), 283-293. https://doi.org/10.1061/ (ASCE) 0733-9429(2005)131:4(283)
Research Center Power Ministry. (2003). Turbidity Current measurement report of Dez Dam Reservoir. Khuzestan Water and Power Authority, Iran. [In Persian]
Lee, F.Z., Lai, J.S., Tan, Y.C., & Sung, C.C. (2014). Turbid density current venting through reservoir outlets. KSCE Journal of Civil Engineering, 18(2), 694-705. https://doi.org/10.1007/s12205-014-0275-y
Mehranfar, N., Kolahdoozan, M., & Faghihirad, S. (2023). Development of multiphase solver for the modeling of turbidity currents (the case study of Dez Dam). International Journal of Multiphase Flow, 168, 104586. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2023.104586
Oehy, Ch. (2002). Effects of obstacles and jets on reservoir sedimentation due to turbidity currents, Communication No. 15 of the Laboratory of Hydraulic Structions LCH, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL, Switzerland. https://infoscience.epfl.ch/record/116164
Ramezani, Y., & Ghomeshi, M. (2011). Effect of Turbidity Currents on Sedimentation Process in Sefidroud Dam. Water and Soil, 25(4), pp. 874-880. https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.10250 [In Persian]
Sloff, C. J. (1991). Communications on Hydraulic and Geotechnical Engineering. Delft,
Netherlands: Faculty of Civil Engineering, Delft Univ. of Technology. http://resolver.tudelft.nl/uuid:27232f02-0e81-43ac-bebf-8e2459d6f076
Schleiss, A., De Cesare, G., & Jenzer Althaus, J.M.I. (2010). Reservoir sedimentation threatens the sustainable use of hydropower. Wasser, Energie, Luft–Eau, énergie, air, 102(1), 31-40. https://infoscience.epfl.ch/record/147714
Turner, J.S. (1973). Buoyancy Effects in Fluids. Cambridge University Press London, U.K, 178-181. https://doi.org/10.1017/CBO9780511608827
Wildt, D., Hauer, C., Habersack, H., & Tritthart, M. (2020). CFD modelling of particle-driven gravity currents in reservoirs. Water, 12(5), 1403. https://doi.org/10.3390/w12051403
Zallaghi, E., Akhoond-Ali, A. M., & Ashrafi, S. M. (2020). Dataset on sensitivity of water-energy nexus to Dez Dam power plant operation. Data in brief, 30, 105454. https://doi.org/10.1016/j.dib.2020.105454
Zayeri, M., Ghomeshi, M. (2019). Numerical Modeling of Turbid Density Current in Dez Reservoir. Journal of Civil and Environmental Engineering, 49, 1(94), 77-88. https://doi.org/ 10.22034/ceej.2019.8958 [In Persian]