بررسی اثرات صفحه مثلثی بر توزیع غلظت آلاینده و الگوی جریان در کانال‌های مستقیم

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• الهام یباره پور
• محمود شفاعی بجستان
• محمود کاشفی پور

شهید چمران اهواز

10.22067/civil.v32i3.70258

چکیده

در این مقاله تأثیر نصب صفحه مثلثی چسبیده به ساحل بر اختلاط عرضی ردیاب و کاهش غلظت آلاینده بررسی‌شده است. صفحات مثلثی ازجمله سازه‌های دوستدار محیط‌زیست هستند که به‌منظور مدیریت رسوب در رودخانه‌ها استفاده می‌شوند. این صفحات با ایجاد جریان‌های ثانویه عرضی می‌توانند در فاصله کوتاه‌تری سبب اختلاط عرضی شوند و به خودپالایی رودخانه کمک نمایند. آزمایش‌های این مطالعه در یک فلوم به عرض 80 سانتیمتر و طول 10 متر انجام گرفت. صفحه مثلثی با طول مؤثر 30% عرض فلوم و زاویه 45 درجه نسبت به جریان اصلی، در فاصله 50 سانتیمتری از منبع ردیاب نصب شد. از محلول آب و نمک به‌عنوان ردیاب استفاده شد و میزان شوری به‌وسیله 96 حسگر شوری سنج در هر مقطع عرضی و در چهار مقطع پائین‌دست محل ردیاب برداشت شد. علاوه بر این در محدوده قبل و بعد از صفحه، الگوی سه‌بعدی سرعت نیز ثبت شد. نتایج نشان داد که وجود صفحه باعث افزایش مقدار سرعت عرضی و تغییر جهت آن‌ها شده که نشان از وجود جریان‌های ثانویه دارد و باعث شده که واریانس توزیع غلظت را نسبت به حالت بدون سازه، به میزان 30% افزایش یابد. همچنین وجود این سازه باعث یکنواختی توزیع غلظت و کاهش 80% مقدار غلظت در نقطه اوج منحنی میانگین توزیع غلظت در مرکز کانال نسبت به حالت بدون سازه شده است.

کلیدواژه‌ها

• غلظت آلاینده
• جریان‌های ثانویه
• رودخانه
• مسیر مستقیم

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of Transverse Distribution of Pollutant and Flow Pattern in the Present of Triangular Vane in the Straight Channels

نویسندگان [English]

• elham yabbarehpour
• mahmood shafai bagestan
• mahmood kashefiour

shahid chamran ahwaz

چکیده [English]

In this paper, the effect of installation of a triangular vane attached to the bank on the transverse mixing and reduction of pollutant concentrations has been investigated. Triangular vanes are environment friendly structures and used for river sediment management. By generating secondary currents, these vanes can create transverse mixing in a shorter distance and help the river self-purification. The experiments were conducted in a flume 80 cm wide and 10 m long. A triangular vane with an effective length of 30 % of the channel width and an angle of 45 ° relative to the mainstream was installed at 50 cm downstream of the source of the tracer. Water and salt solution was used as a tracer. The concentration was measured by 96 sensors at each transverse section and in the four downstream sections of the tracer. In addition, around the vane, the 3D velocity pattern was also recorded. The results showed that the presence of the vane causes an increase in the amount of transverse velocity and their direction indicating the presence of secondary currents which resulted in a 30% increase in the variance of the concentration distribution. Also, the existence of this structure has led to the uniformity of concentration distribution and decrease of concentration of 80 % of the concentration at the maximum point of the concentration distribution at the center of the channel relative to the no vane condition.

کلیدواژه‌ها [English]

• Pollutant concentration
• Secondary currents
• river
• Straight direct

مراجع

1- بهرامی یاراحمدی, م, شفاعی‌بجستان, م. (1394). تأثیر سری صفحات مثلثی در قوس ملایم 90 درجه بر الگوی توپوگرافی بستر. نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریزدوره 45.3، شماره 80، پاییز 1394، صفحات .1-11

2- مددی‌یان،م. الف.ع. عابدینی، س.ف ساغروانی.1391.بررسی تاثیر نسبت بازشدگی کانال به نحوه انتشار آلودگی حاصل از آلوده‌ساز نقطه‌ای. نهمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، بهمن ماه دانشگاه شهید چمران اهواز.

3- نجفی بیرگانی.ن، شفاعی بجستان.م، بهرامی یاراحمدی. م.1393. بررسی آزمایشگاهی تاثیر شرایط جریان بر توپوگرافی بستر در آبشکن مثلثی. هشتمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران بابل، 17و18 اردیبهشت ماه.

4- بدری.پ، شفاعی بجستان.م، بهرامی یاراحمدی.م.1393. تاثیر شرایط جریان بر توپوگرافی بستر در قوس 90 درجه تحت تاثیر صفحات مثلثی. هشتمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران بابل، 17و18 اردیبهشت ماه.

5- قاسمی.م، حیدرپور.م، اسماعیل‌زاده.م. 2012. اثر ارتفاع تاج تلماسه بر ضریب اختلاط عرضی در یک کانال مستطیلی. اولین کنفرانس بین‌المللی و سومین کنفرانس ملی سد و نیروگاه برق‌آبی.

6- خداشناس.س.ر معارف دوست ر قاسمی م . 1394. مطالعه پتانسیل خودپالایی جریان روی تلماسه در یک کانال مستطیلی روباز. نشریه آبیاری و زهکشی ایران شماره 3 جلد9صفحات 539-532.

7- محمودیان شوشتری،م. 1389. هیدرولیک مجاری روباز. جلد دوم، چاپ سوم، اداره چاپ و انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز.

1. Ward, P., Transverse dispersion in oscillatory channel flow. Journal of the Hydraulics Division, 1974. 100(Proc Paper 10589).

2. Baek, K.O. and I.W. Seo, Routing procedures for observed dispersion coefficients in two-dimensional river mixing. Advances in Water Resources, 2010. 33(12): p. 1551-1559.

3. Bhuiyan, F., R.D. Hey, and P.R. Wormleaton, Bank-attached vanes for bank erosion control and restoration of river meanders. Journal of Hydraulic Engineering, 2010. 136(9): p. 583-596.

4. Chang, Y.-C. Lateral mixing in meandering channels. in River Meandering. 1971. ASCE.

5. Demuren, A.O. and W. Rodi, Calculation of flow and pollutant dispersion in meandering channels. Journal of fluid mechanics, 1986. 172: p. 63-92.

6. Engmann, E., Effect of Channel Bends on Transverse Mixing. Nigerian Journal of Technology, 1986. 10(1): p. 57-72.

7. Holley, E., J. Siemons, and G. Abraham, Some aspects of analyzing transverse diffusion in rivers. Journal of Hydraulic Research, 1972. 10(1): p. 27-57.

8. Holley, E.R. and G. Abraham, Laboratory studies on transverse mixing in rivers. Journal of Hydraulic Research, 1973. 11(3): p. 219-253.

9. Lee, M.E. and I.W. Seo, Spatially variable dispersion coefficients in meandering channels. Journal of Hydraulic Engineering, 2012. 139(2): p. 141-153.

10. Rishnappan, B. and Y.L. Lau, Transverse mixing in meandering channels with varying bottom topography. Journal of Hydraulic Research, 1977. 15(4): p. 351-370.

11. Seo, I., K.O. Baek, and T.M. Jeon, Analysis of transverse mixing in natural streams under slug tests. Journal of Hydraulic Research, 2006. 44(3): p. 350-362.

12. Yotsukura, N., H.B. Fischer, and W.W. Sayre, Measurement of mixing characteristics of the Missouri River between Sioux City, Iowa, and Plattsmouth, Nebraska. 1970, USGPO.

13. Tabatabaei, S., et al. Transverse Mixing Coefficient on Dunes with Vegetation on a Channel Wall. in World Environmental and Water Resources Congress 2013: Showcasing the Future. 2013.

14. Sharma, H. and Z. Ahmad, Transverse mixing of pollutants in streams: a review. Canadian Journal of Civil Engineering, 2014. 41(5): p. 472-482.