شبیه سازی الگوی جریان و رسوب با حضور سری آبشکن ها در قوس 90 درجه ملایم با استفاده از مدل CCHE2D

یکی از بالاترین خسارات ناشی از حوادث غیرمترقبه، پدیده فرسایش سواحل می باشد. رودخانه ها تحت تاثیر پدیده فرسایش و رسوبگذاری دستخوش تغییرات گوناگونی می شوند که از آن جمله می توان به تغییر راستا، جابجایی های عرضی و طولی، تغییر تراز بستر و دگرگونی ویژگی های هندسی مسیر اشاره کرد. جهت محافظت ساحل در قوس بیرونی روش های متعددی وجود دارد که استفاده از آبشکن از جمله بهترین و اقتصادی ترین روش ها در اکثر نقاط دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. در تحقیق حاضر، الگوی جریان و رسوب در یک قوس 90 درجه ملایم، همراه و بدون حضور آبشکن ها با تغییر موقعیت قرارگیری و طول آبشکن ها با آرایش های 15%، 20% و 25% عرض فلوم با استفاده از مدل عددی CCHE2D بررسی شد و با در نظر گرفتن عملکرد هیدرولیکی آبشکن، ترکیب بهینه پارامترهای طول و موقعیت آبشکن در قوس مورد بررسی قرارگرفت.
قوس به کار رفته در حل عددی این تحقیق شامل یک فلوم قوسی 90 درجه ملایم و با عرض 70 سانتی متر است که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز مدل سازی شده است. به منظور شبیه سازی الگوی جریان و رسوب، در این تحقیق از مدل عددی CCHE2D استفاده گردید. این مدل جزء مدل های هیدرودینامیکی دوبعدی بوده که در مرکز بین المللی علوم هیدرولیک و مهندسی محاسباتی دانشکده می سی سی پی آمریکا تهیه شده و توسعه یافته است.
صحت سنجی هیدرولیکی و رسوبی نتایج با استفاده از مقایسه نتایج شبیه سازی شده توسط مدل با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفت. نتایج بیانگر قابلیت بالای مدل عددی در شبیه سازی الگوی جریان و رسوب در قوس است. نتایج حاصل از مقایسه سرعت ها در مدل و نتایج آزمایشگاهی بیانگر دقتی بیش از 94% می باشد. همچنین در صحت سنجی رسوبی مشخص شد که دقت مدل در برآورد فرسایش و رسوبگذاری بیش از 90% می باشد.
تحلیل نتایج نشان می دهد که با افزایش طول آبشکن ها حداکثر میزان سرعت و نیز عمق فرسایش و رسوبگذاری افزایش می یابد. بطور مثال حداکثر عمق آبشستگی در آبشکن های با طول 15 و 20 درصد عرض فلوم نسبت به آبشکن های با طول 25 درصد عرض فلوم، به ترتیب 44% و 33% کاهش یافته است. همچنین حداکثر سرعت در آبشکن های دارای طول 15 و 20 درصد عرض مجرا به ترتیب 9 و 16 درصد نسبت به آبشکن های با طول 25 درصد عرض مجرا کاهش یافته است. نتایج نشان می دهند که الگوی فرسایش و رسوبگذاری در آبشکن با طول 20% عرض مجرا ارجحیت دارد. زیرا اولا با حداقل تغییرات کف مجرا الگوی جریان را به سمت مرکز کانال منحرف می سازند. ثانیا آبشکن های با طولهای 15% و 25% عرض مجرا حجم رسوبگذاری بسیار زیادی را در قوس داخلی منجر می گردند که این امر باعث می شود عرض مفید برای عبور جریان کمتر گشته و افزایش دبی در واحد عرض و همچنین افزایش تنش برشی را در پی خواهد داشت.