مطالعه آزمایشگاهی عمق انسداد مجرای سیفون لایروبی در شرایط هیدرولیکی متفاوت

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه های آبی، بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 دانشیار، بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

10.22034/jewe.2020.240501.1390

چکیده

سیفون لایروبی یا هیدروساکشن یک روش مناسب و اقتصادی برای تخلیه رسوبات نهشته شده در مخازن سدها است. در این پژوهش با ساخت مدل فیزیکی یک سیستم سیفون لایروبی و با طراحی و انجام مجموعه آزمایش­هایی روی آن به بررسی عمق انسداد لوله سیفون پرداخته شد. تعداد 80 آزمایش با سه قطر لوله (d)، سه هد آب (H) و فرورفتگی­های متفاوت دهانه لوله (از سطح رسوبات تا عمق انسداد با گام mm 5) انجام گرفت. نتایج نشان داد که هر­چه میزان فرورفتگی دهانه لوله در رسوبات بیش­تر شود، راندمان سیستم افزایش خواهد یافت. در اطراف دهانه مکش در بعضی از آزمایش­ها گردابه­هایی مشاهده گردید. تحلیل نتایج نشان داد تشکیل این گردابه­ها اثر مثبتی بر عملکرد سیستم دارد. همچنین نتایج انسداد لوله حاکی از آن بود که مجرای سیفون لایروبی با قطر لوله بزرگ‌تر و هد جریان بیش­تر، عمق انسداد (Zb) بیش­تری دارد. بررسی عدد فرود (Fr) نیز نشان داد به‌طورکلی افزایش آن موجب افزایش عملکرد سیستم سیفون لایروبی و افزایش عمق انسداد می­شود. همچنین بر اساس نتایج، در قطر لوله ثابت، به‌طور میانگین با افزایش 66/66 و 33/133 درصدی H/d، نسبت Zb/dبه­ترتیب 89/58 و 22/112% افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Hydro-suction Dredging Blockage Depth Under Different Hydraulic Conditions

نویسندگان [English]

  • Amin Mahdavi-Meymand 1
  • Mohammad Zounemat-Kermani 2
  • Kourosh Qaderi 2
1 PhD Scholar, Water Engineering Department, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 Assoc. Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Beheshti University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

Hydro-suction is an appropriate and economical method for dredging deposited sediment at reservoirs. In this study, a physical model was made and some experiments were designed to analyze the ranges of blockage depth in different hydraulic conditions. In the model, 80 tests were conducted using three diameters (d), three water heads (H) and different diving depths of pipe inlet (Z) from the sediment level to the blockage depth. In general, the results indicated that the more increase in the diving depth, the higher hydro-suction efficiency. In some of the experiments, a vortex flow was observed under the pipe inlet. The results indicated that the formed vortex flow have a positive effect on the hydro-suction efficiency. The results associated to the blockage depth approved that hydro-suction systems with larger pipe diameter and more water head have a greater blockage depth (Zb). The Froude number (Fr) analysis indicated that an increase in Fr would cause increment efficiency and blockage depth of hydro-suction system. Subject to a constant pipe diameter, the results revealed that increasing the H/d ratio equal to 66.66 and 133.33%, would enhance the Zb/d ratio equal to 58.89 and 112.22%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dam reservoir
  • Hydro-suction
  • Physical Model
  • Sedimentation
 Brown C. B. (1943). The control of reservoir silting. United States Department of Agriculture, Miscellaneous.
Chen S. C., Wang S. C. and Wu C. H. (2010).  Sediment removal efficiency of siphon dredging with wedge-type suction head and float tank. Int. J. Sediment Rese.., 25, 149–160.
Forutan-Eghlidi M., Zounemat-Kermani M., Rahimpour M. and Moghbeli A. (2019). Experimental study on the effect of distance of suction tube mouth from sediment surface on the hydrosuction system performance. J. Hydraul., 13(3), 47-58. [in Persian].
Hotchkiss R. H. and Huang X. (1995). Hydrosuction sediment-removal systems (HSRS): principles and field test. J. Hydraul. Eng., 121(6), 479-489.
Ke W . T., Chen Y. W., Hsu H. C., Toigo K., Weng W. C. and Capart H. (2016). Influence of Sediment Consolidation on Hydrosuction Performance. J. Hydraul. Eng., 142(10).
Kiani Nejad M., Zounemat-Kermani M. and Golestani Kermani S. (2019). Experimental study the effect of hydraulic jets distance relative to sediment surface on efficiency of hydrosuction quadrate jet method. J. Iirrig. Sci. Eng., (In Press) [in Persian].
Maghsoudlou-Nezhad A., Ahmadi A., Saanei M. and emamgholizadeh S. (2015). Influence of suction pipe velocity on the efficiency of hydrosuction method. National Conference on Civil Engineering, Architecture and Urban Development. Oct. 29. Shahrood University of Technology [in Persian].
Moghanloo R., Zounemat- Kermani M., Barani G. A. and Mahdavi- Meymand A. (2020). Experimental Study on the Effects of Suction Mouth Deformation on Sediment Discharge Efficiency of Dams Reservoirs using Hydrosuction Systems. Irrig. Drain. Struct. Eng. Res., 21(78), 41-56 [In Persian].
Moghbeli A., Khanjani M. J. and HashemiNejad S. (2018). Laboratory study of effective factors on hydrosuction efficiency. Dam Hydroelectric Powerplant, 5(17), 50-61 [in Persian].
Olesen K. W. and Basson G. (2004). 1D and 2D modeling of sedimentation and flushing in shallow reservoirs. Conference proceeding of Hydraulic of Dams and River Structures, Tehran, Iran [In Persian].
Pishgar R., Ayyoubzadeh S. A., Saneie M. and Ghodsian M. (2015). Experimental Investigation of Suction Pipe Holes Arrangement Effect on the Burrowing-type Dredging Method Performance. J. Hydraul., 10(1), 1-12 [In Persian].
Publication, No. 521, Washington, D. C. Slotta L. S. (1968). Flow visualization techniques used in dredge cutterhead evaluation. Proc., 1968 World Dredging Conf. (WODCON II), World Organization of Dredging Associations, Amsterdam, The Netherlands, 56–77.
Rehbinder G. (1994). Sediment removal with a siphon at critical flux. J. Hydraul. Res., 32(6), 845-860.
Shrestha S. H. (2012). Application of hydrosuction sediment removal system (hsrs) on peaking ponds. Hydro Nepal. J. Water Energy Environ., 11, 43-48.
Ullah S.M., Mazurek K. A., Rajaratnam N. and Reitsma S. (2005). Siphon Removal of Cohesionless Materials. J. Waterway, Port Coast. Ocean Eng., 131(3), 115-122.