توسعه مدل عددی یک بعدی رسوب گذاری با دانه بندی غیر یکنواخت در حوضچه های ترسیب با استفاده از روش تنصیف زمان

روش های مختلفی برای جلوگیری از ورودی رسوبات معلق به کانال های آبیاری وجود دارد که یکی از این روش ها, احداث حوضچه های ترسیب در ابتدای شبکه آبیاری می باشد. سرعت آب در این سازه باید آنقدر کم باشد که رسوبات معلق تا قطر مشخصی در حوضچه های ترسیب ته نشین 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 بهره برداری از آن برنامه ریزی شود. هدف از این تحقیق، ارایه مدل عددی یک بعدی رسوبگذاری در حوضچه ترسیب با در نظر گرفتن دانه بندی رسوبات ورودی است که علاوه بر تخمین راندمان تله اندازی در حوضچه، تغییرات کف حوضچه، دانه بندی رسوبات خروجی از حوضچه و غلظت رسوب در هر مقطع را نیز محاسبه می کند.

مواد و روش ها: 

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 تله اندازی 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 داده های آزمایشگاهی البارودی (1969) که شامل یک حوضچه ترسیب مستطیلی به طول 2446/1 متر و عرض 4572/0 متر می باشد استفاده گردید. البارودی برای دبی های 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 اندازه گیری کرد. همچنین از داده های صحرایی حوضچه رسوبگیر نکوآباد اصفهان (شتاب بوشهری و همکاران، 2010) به منظور صحت سنجی استفاده گردید.

یافته ها: 

نتایج صحت سنجی های راندمان تله اندازی 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 به ترتیب 13/8 و 77/6 درصد می باشد. همچنین راندمان تله اندازی 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 می یابد به طوری که در انتهای حوضچه حدود 6/38 و 7/29 درصد رسوبات به ترتیب در حوضچه چپ و راست ته نشین می شود. تراز کف حوضچه ترسیب نیز بدلیل ته نشینی رسوبات تغییر می یابد. میزان این تغییرات در کف حوضچه های ترسیب در ابتدای سازه بدلیل غلظت بالای رسوبات ورودی بیشتر از انتها می باشد. میزان این تغییرات در کف حوضچه های 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 سانتی متر بدست آمد.

پس از توسعه و صحت سنجی مدل عددی، عملکرد حوضچه های ته نشینی نکوآباد و مدل آزمایشگاهی البارودی با استفاده از مدل عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که متوسط راندمان تله اندازی رسوب برای حوضچه ترسیب سمت چپ و راست 5/36 و 3/27 درصد می باشد. بنابراین مقدار زیادی رسوب به داخل شبکه آبیاری وارد می شود. به منظور اصلاح حوضچه های ترسیب نکوآباد و افزایش راندمان تله اندازی رسوب می توان 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 تله اندازی 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 تله اندازی دارد.