1-4-­ الگوی جریان در آبگیری از مسیر مستقیم
وضعیت شماتیك جریان در یک آبگیر که با زاویه 90 درجه در یک مسیر مستقیم نصب شده است، توسط نیری و همكاران در شكل1-5 ارائه شده است. همانگونه كه در

 این شکل مشاهده می‌شود الگوی جریان ناشی از احداث آبگیر جانبی جهت انشعاب آب رودخانه دارای خصوصیات پیچیده­ای بوده و کاملا سه بعدی می­باشد. با نزدیك شدن جریان به آبگیر بخاطر فشار مکشی اعمالی از طرف کانال جانبی، جریان در جهت عرضی شتاب گرفته و به دو قسمت تقسیم می­شود. قسمتی وارد آبگیر شده و مابقی در کانال اصلی پایین­ دست جریان می‌یابد. قسمتی که وارد کانال انشعاب می­شود، توسط صفحه برشی خمیده­ای معین می‌شود که به صفحه تقسیم­کننده جریان معروف است. جریانی که وارد آبگیر می‌شود، دارای مومنتم شدیدی در جهت کانال اصلی بوده و به همین علت داخل آبگیر، جدایی جریان اتفاق می افتد (ناحیه A در شكل1-5). بخاطر وجود گرادیان فشار جانبی، تنش برشی بستر و نیروی جانب مرکز ناشی از انحناء خطوط جریان، جریان ورودی به آبگیر دچار عدم تعادل شده و همین پدیده باعث ایجاد جریان ثانویه­ای در طول آبگیر می‌شود که مکانیسم تشکیل آن شبیه مکانیسم تشکیل جریان حلزونی در قوس­ها می‌باشد، بطوریكه صفحه برشی مزبور به عنوان دیواره بیرونی عمل کرده و ناحیه قوسی شکل ایجاد شده توسط قسمت چرخشی داخل آبگیر (ناحیه A در شكل1-5)، دیواره داخلی قوس مزبور را تشکیل می‌دهد. پس از آنكه رسوبات مجاور كف به داخل آبگیر منتقل گردیدند، جریان ثانویه رسوبات را به داخل منطقه با چرخش كم (ناحیه A)، یعنی جایی كه جریان از دیواره بالادست آبگیر جدا شده هدایت می‌كند. رسوبات با وجود سرعت‌های كم نمی‌توانند از منطقه جداشدگی منتقل شوند، در نتیجه امكان ته‌نشینی رسوبات و انسداد مسیر جریان به وجود می آید ]5[.

شكل 1-5 الگوی جریان در یک انشعاب از مسیر مستقیم ]5[
در آبگیری از مسیر مستقیم با مقطع مستطیلی، مقدار عرض صفحه تقسیم جریان در کف بیشتر از از مقدار عرض صفحه تقسیم جریان جریان در سطح می­باشد. انحنادار بودن سطح تقسیم جریان باعث می­شود در جریان منحرف شده به سمت آبگیر یک عدم تعادل بین گرادیان فشار جانبی، نیروی گریز از مرکز و نیروی برشی ایجاد شده که باعث تشکیل یک جریان ثانویه در جهت عقربه­های ساعت می­شود. چنین جریانی در کنار دیواره کانال اصلی نیز شکل می­گیرد. با پیشروی به سوی پایین­دست به خاطر ویسکوزیته جریان قدرت این جریان ثانویه کاهش می­یابد. اندازه سطح تقسیم جریان در کانال اصلی میزان دبی انتقالی به کانال فرعی را تعیین می­کند. عرض جریان انحرافی یا صفحه تقسیم جریان در هر سطح جریان، فاصله دیواره کانال اصلی طرف آبگیر تا خطوط جریان منتهی به نقطه ایستائی نزدیک به گوشه پایین دست تقاطع آبگیر و کانال اصلی تعریف می­شود ]6[.
1-5-­ الگوی جریان در آبگیری از قوس
بارزترین تفاوت الگوی جریان در دهانه­ی آبگیر موقعیت خطوط تقسیم جریان در صفحات نزدیك بستر و سطح آب می­باشد. براساس نتایج آزمایشگاهی منتصری و همکاران ]7[ برخلاف آبگیری از مسیر مستقیم، عرض صفحه تقسیم جریان در سطح بیشتر از کف است که دلیل آن وجود جریان حلزونی در قوس می­باشد همان­گونه که در شکل 1-

یک مطلب دیگر :

عوامل مهم تاثیرگذار برای بهبود رتبه وب سایت + امتیاز مثبت و منفی

6 مشخص شده است. نکته قابل توجهی که در شکل مشاهده می­شود این است که عرض صفحه تقسیم جریان از کف به سمت سطح آب ابتدا افزایش یافته و دوباره نزدیک سطح کاهش می­یابد. دلیل این کاهش نیز تفاوت تنش برشی بین لایه­های سیال و لایه سطحی با هواست. پیرستانی ]8[ و صفرزاده ]9[ نیز در مطالعات خود، افزایش عرض صفحه تقسیم جریان در سطح نسبت به کف را گزارش نموده­اند اما به کاهش آن در لایه­های سطحی اشاره نکرده­اند.

1-6-­ ضرورت انجام تحقیق
همانگونه كه قبلا گفته شد، از دیرباز مساله­ی آبگیری از رودخانه‌ها مطرح بوده است و مهمترین مساله برای طراحان برداشت آب با حداقل رسوبات از رودخانه بوده است و آبگیری از قوس یکی از روش­های پیشنهاد شده می­باشد که نسبت به سایر روش­ها هزینه­ی کمتر و پربازده­تر می­باشد. حال نکته مهم که مطرح می­شود این است که کدام قسمت از یک قوس، محل مناسبتری برای آبگیری می باشد و آبگیری تحت چه زاویه­ای باشد که مناسب­ترین حالت را بوجود آورد؟ پر واضح است که جواب دادن به سئوال فوق راحت نبوده و شرایط و پارامترهای زیادی در تعیین محل و زاویه مناسب آبگیری در یک قوس رودخانه دخیل هستند. همچنین شناخت مکانیسم­های ورود رسوبات به آبگیر در طراحی بهتر ان سازه­ها بسیار ضروری است بالطبع قبل از اینکه مساله انتقال رسوب در چنین میدان پیچیده­ای مطرح شود، لازم است تا الگوی جریان در آن بطور کامل شناخته شود. و در ادامه به بررسی توپوگرافی بستر در کانال قوسی و مکانیسم ورود رسوبات به آبگیر بررسی می­شود. همچنین مدل­های فیزیکی به دلیل پیچیدگی الگوی جریان و تاثیرات ناشی از مقیاس، به تنهایی قادر به ارائه درک روشنی از فیزیک حاکم بر مسئله نمی­باشند بنابراین استفاده از مدل­های عددی در کنار مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی امری حتمی می­باشد.
در این پایان نامه با استفاده از مدل عددی SSIIM2 که توانایی فوق­العاده­ای در شبیه‌سازی الگوی رسوب دارد که کمتر مدل عددی دیگر فاقد این توانایی می­باشد. در ابتدا الگوی جریان در مدل شبیه­سازی و نتایج حاصل کالیبره و صحت­سنجی شود و در آخر به شبیه­سازی مکانیسم حرکت رسوب که مزیت اصلی این مدل عددی می­باشد پرداخت شده است.
1-7- اهداف
تحقیق انجام شده به منظور رسیدن به اهداف زیر انجام می­شود:

• بررسی قابلیت مدل SSIIM2 در شبیه­سازی میدان جریان در کانال قوسی و الگوی جریان در اطراف دهانه آبگیر در کانال قوسی.
• تعیین بهترین موقعیت و زاویه آبگیر در کانال قوسی.
• مطالعه مکانیسم شکل­گیری توپوگرافی بستر در کانال قوسی در حالت تزریق رسوب برروی بستر صلب و مکانیسم ورود رسوب به آبگیر.
• بررسی تاثیر دبی آبگیری بر مکانیسم ورود رسوبات به آبگیر