بررسی تجربی و عددی اثرات انسداد ورودی بر جریان در کالورت

کالورت ها یکی از سازه های اصلی سامانه های زهکشی در راه ها و خطوط ریلی، و گزینه رقیب پل هستند. پدیده انسداد در کالورت ها، بدلیل جریان آب همراه با انتقال رسوبات و مواد زاید و شناور، بخصوص در سیلاب یک مشکل اساسی است. در تحقیق حاضر اثرات درصدهای مختلف انسداد در ورودی کالورت ها در 21 مطالعه آزمایشگاهی بررسی شده است. برای تکمیل آزمون ها، این اثرات با مدل FLOW-3D شبیه سازی گردیده است. پایداری و حساسیت مدل به پنج عامل: 1- اندازه شبکه محاسبات، 2- گام زمانی، 3- مدل تلاطمی 4- زبری و 5- شیب کالورت مورد آزمون قرار گرفت. مدل تلاطمی RNG ، شبکه بهینه تو در تو با اندازه 0/1 و 5/0 سانتی متر (برای بلوک خارجی و داخلی)، و زمان شبیه سازی 80 ثانیه انتخاب شد. متوسط خطای برآورد برای سرعت متوسط، عمق آب و بده جریان به ترتیب 3، 1 و 3 درصد است. چهار سناریو انسداد (20، 40، 60 و 80 درصد) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که انسداد ورودی کالورت با افزایش تراز آب بالادست باعث تغییر الگوی جریان در داخل کالورت و پایین دست سازه خواهد شد. در شرایط حداقل و حداکثر انسداد (20 و80 درصد) افزایش تراز آب بالادست به ترتیب برابر با 12 و 52 درصد بود. تاثیر انسداد ورودی کالورت برای بده طراحی، کمترین مقدار بوده است. در بده های کمتر، شدت افزایش ترازبالادست با افزایش انسداد، بیشتر (تا حدود 2 برابر) می گردد. نتایج نشان دهنده افزایش توان جریان در پایانه کالورت و خطر خرابی سازه در اثر آبشستگی ناشی از انسداد ورودی است.