| فنی،مدیریتی،حقوقی| اعتبار،چابکی،پاسخگویی|

شبیه‌سازی عددی تأثیر شکل هندسی آبشکن‌های سری نفوذپذیر ۲۵ درصد بر الگوی جریان در قوس بیرونی کانال پیچانرودی با دو شعاع مختلف

10.22034/cpj.2026.580754.1440

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 اردیبهشت 1405

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد عمران-آب و سازه‌های هیدرولیکی دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

2 استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد عمران-آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

چکیده
در این پژوهش، تأثیر شعاع قوس کانال بر عملکرد آبشکن‌های سری نفوذپذیر ۲۵ درصد در کنترل الگوی جریان، به‌صورت عددی بررسی شده است. بدین منظور، دو قوس بیرونی کانال پیچانرودی با شعاع‌های ۳٫۵ و ۴٫۵ متر تحت دبی ثابت ۴۰ لیتر بر ثانیه شبیه‌سازی شده و نتایج آن‌ها با یکدیگر مقایسه گردید. شبیه‌سازی دوبعدی میدان جریان با استفاده از نرم‌افزار HEC-RAS 2D انجام شد و آبشکن‌ها در چهار هندسه T، L، L معکوس و I به‌صورت سری در امتداد قوس نصب شد.

شاخص‌های مقایسه شامل توزیع سرعت در قوس بیرونی، الگوی خطوط جریان و میزان کاهش میانگین سرعت نسبت به حالت بدون آبشکن بود. نتایج نشان داد که کاهش شعاع قوس از ۴٫۵ به ۳٫۵ متر، با وجود ثابت بودن دبی ۴۰ لیتر بر ثانیه، منجر به افزایش انحنا و تمرکز بیشتر جریان در نزدیک ساحل بیرونی می‌شود، در نتیجه، نقش آبشکن‌ها در کاهش سرعت در قوس بیرونی برجسته‌تر است. به‌طور خاص، در شعاع ۳٫۵ متر، میزان کاهش میانگین سرعت در ناحیه ساحل بیرونی برای همه هندسه‌ها بیشتر از شعاع ۴٫۵ متر بوده است و آبشکن T شکل در هر دو شعاع بهترین عملکرد را نشان داده، اما اثر آن در قوس ۳٫۵ متری چشمگیرتر است.

به‌طور کلی، نتایج حاکی از آن است که در قوس‌های با شعاع کوچک‌تر، استفاده از آبشکن‌های نفوذپذیر مناسب می‌تواند به‌طور مؤثرتری از فرسایش ساحل بیرونی جلوگیری کرده و در طراحی سامانه‌های حفاظت سواحل مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical simulation of the effect of the geometric shape of 25% permeable series spur dikes on the flow pattern in the outer bend of a meandering channel with two different radii

نویسندگان English

Mohammadreza Yasari Mazandarani 1
Mohammad Rostami 2
ایمان شایسته تهرانی 3
Seyed Alireza Salim bayat 1
1 M.Sc. in Civil Engineering – Water and Hydraulic Structures, Science and Culture University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran, Iran
3 M.Sc. in Civil Engineering – Water Resources and Hydraulic Structures, University of Science and Culture, Tehran, Iran
چکیده English

This study numerically investigates the effect of channel bend radius on the performance of 25% permeable spur dikes series in controlling the flow pattern. Two outer bends of a meandering channel with radii of 3.5 m and 4.5 m are simulated and compared under a constant discharge of 40 L/s. The two dimensional flow field is modeled using HEC RAS 2D, and spur dikes with four geometric configurations (T shaped, L shaped, inverted L, and straight I) are installed in series along each bend.

The comparison indicators include velocity distribution along the outer bend, streamline patterns, and the reduction of mean velocity relative to the no spur dikes (reference) condition. The results show that reducing the bend radius from 4.5 m to 3.5 m, while keeping the discharge constant at 40 L/s, intensifies the curvature effect and concentrates more flow towards the outer bank. Consequently, the role of spur dikes in reducing velocity near the outer bend becomes more pronounced. Specifically, for the 3.5 m radius, the reduction in mean velocity within the outer bank region is greater than that of the 4.5 m radius for all spur dikes geometries. The T shaped spur dikes exhibits the best performance in both radii, but its effect is more significant in the 3.5 m bend.

Overall, the findings indicate that in bends with smaller radii, properly designed permeable spur dikes can more effectively mitigate outer bank erosion and should be carefully considered in the design of bank protection systems

کلیدواژه‌ها English

  • Bank protection and erosion
  • Channel bend radius
  • HEC RAS 2D
  • Meandering channel
  • Numerical simulation
  • تاریخ دریافت 19 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 23 اردیبهشت 1405
  • تاریخ اولین انتشار 23 اردیبهشت 1405
  • تاریخ انتشار 23 اردیبهشت 1405