بررسی آزمایشگاهی تأثیر صفحات آرام کننده جریان بر بهبود راندمان رسوبگذاری حوضچه-های رسوب‌گیر آبیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 باشگاه پژوهشگران جوان ونخبگان،واحدکاشان، دانشگاه آزاداسلامی، کاشان، ایران

2 استادگروه سازه های آبی،دانشکده مهندسی علوم آب,دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

حوضچه­های رسوب­گیر از جمله سازه­های ضروری است که به­منظور جدا کردن رسوبات معلق همراه جریان ورودی در ابتدای آبگیرهای منشعب از رودخانه­ها و کانال­های آبیاری احداث می­شوند. هر چه حوضچه رسوب­گیر بزرگ­تر ساخته شود، عمل رسوب­گیری بهتر انجام گرفته ولی هزینه ساخت و لایروبی آن بیش­تر می شود. با توجه به این موارد، بهبود عملکرد و افزایش راندمان رسوب گذاری با روش­های جایگزین به­نظر ضروری می­رسد. یکی از این روش­های مؤثر، استفاده از صفحات آرام­کننده جریان (بفل) است. عمده مطالعات قبلی انجام شده در این زمینه، استفاده از صفحات در حوضچه­های رسوب­گیر اولیه و ثانویه بوده است. از این رو، این مطالعه با هدف افزایش راندمان تله­اندازی در حوضچه­های رسوب­گیر آبیاری با استفاده از صفحات انجام شده است. برای رسیدن به این هدف در فلومی به ابعاد 8 متر طول ، عرض 30/0 و ارتفاع 50/0 متر با در نظر گرفتن حوضچه رسوب­گیر به طول 3 متر ، در سه غلظت متفاوت ورودی ، سه دبی و سه عدد فرود مختلف آزمایشات انجام شد. صفحات در کف حوضچه تعبیه و تأثیر زاویه، ارتفاع و موقعیت آن در حوضچه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کاربرد صفحات کفی به­طور متوسط 5 تا 6 درصد راندمان رسوب­گذاری را افزایش داده و بیش­ترین میزان مربوط به زاویه 60 درجه نسبت به جهت جریان به­دست آمد. طبق نتایج تحقیق حاضر، مناسب­ترین ارتفاع و موقعیت این صفحات به­ترتیب 40 درصد عمق جریان و 50 درصد طول حوضچه رسوب­گیر حاصل شد و هم­چنین با افزایش تعداد صفحات راندمان رسوب­گذاری کاهش یافت. در مورد مناطق رسوب­گذاری نیز در این حالت بیش از 80 درصد رسوبات نهشته شده در میانه حوضچه از ورودی مشاهده می­گردد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Effect of Baffle on the Improvement Efficiency of Sedimentation Tanks

نویسندگان [English]

  • Mohammad Mehdi Heydari 1
  • Mahmoud Shafai-Bajestan 2
1 Young Researchers and Elite club., Kashan Branch., Islamic Azad University., Kashan., Iran
2 Professor,Department of Water Science and Engineering, College of Water Engineering., Shahid Chamran University., Ahwaz., Iran
چکیده [English]

Settling basins are essential hydraulic structures which have to be designed and constructed at all river water intakes to remove most of suspended sediments which enters the intake by flowing water. The bigger the basin, the best the retardation of the sediments, but the expenses and Dredging are higher too. Therefore, improvement of performance and increasing sediment removal efficiency of settling basins by alternative method is necessary. A common approach for increasing settling tanks performance is to use baffles. Most previous studies have been conducted in primary and secondary tanks. Thus, in present work, the investigations on the baffle effects on the settling efficiency are performed have by experiments. To do so extensive experimental tests were conducted in a flume of 8.0 × 0.3× 0.5 m and 3m length of basin using three different sediment concentrations under three Froude numbers. The baffle installed at the bottom of the basin and the effects of angle position, height and location on Trap efficiency were investigated. The results indicate that, the baffle increased sediment removal efficiency about 5-6 percent and the best of angle baffle with flow is obtained 60º. Also, the best height and location of a single baffle are 40% of the flow depth and at the 50% of the basin length from the inlet, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Settling Basin
  • Trap efficiency
  • Baffle
  • Suspended Sediment
تمایل،ع.، فیروزآبادی، ب.، نظری،م.، نبوتی،آ. 1383. مدل­سازی عددی و بررسی اثرات ارتفاع بافل ورودی و محل ورود سیال در بازده حوضچه‌های رسوب­گذار اولیه . نهمین کنفرانس دینامیک شاره­ها، شیراز: دانشگاه شیراز ، اسفند ماه .
خادمی، م.، امید،م.ح.، هورفر،ع. 1386 . بررسی اثر تیغه هدایت­کننده بر راندمان تله­اندازی حوضچه رسوب­گیر با استفاده از مدل فیزیکی و ریاضی. مجله هیدرولیک ، بهار 1386، 24-11 .
رادی،ه.، امید،م.ح.، فرهودی،ج. 1388. بررسی نقش تیغه هدایت­کننده عرضی در افزایش راندمان تله­اندازی حوضچه رسوب­گیر مستطیلی با ورودی ناگهانی. مجله آبیاری و زهکشی ایران، 3:1. 127-134.
سالاری،ه.، اسماعیلی،ک.، سالاری، ج. 1391. مطالعه آزمایشگاهی تأثیر طول و زاویه تیغه هدایت­کننده جریان بر راندمان تله­اندازی حوضچه رسوب­گیر، ورودی کانال­های آبیاری. یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران. ارومیه : دانشگاه ارومیه، آبان ماه.
سجادی،س.م.، شفاعی بجستان،م.، بینا،م. 1387. بررسی اثر دیواره­ی آرام­کننده جریان بر عملکرد حوضچه رسوب­گیر با استفاده از مدل ریاضی. سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران. تبریز : دانشگاه تبریز ، مهرماه.
سجادی،س.م.، شفاعی بجستان،م.، بینا،م. 1388. ارزیابی مدل­های طراحی حوضچه‌های رسوب­گیر آبیاری. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 3:23. 121- 110.
شتاب بوشهری،س.ن.، موسوی،س.ف.، شتاب بوشهری،س.ب. 1389. طراحی بهینه حوضچه­های رسوب­گیر در شبکه­های آبیاری. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 6:24 .  1061- 1049.
گلریز،ف.، صالحی نیشابوری،س.ع.ا. 1390. بررسی اثر تیغه هدایت­کننده بر راندمان حوضچه­های رسوب­گیر شهری. دهمین کنفرانس هیدرولیک ایران. گیلان : دانشگاه گیلان ، آبان ماه.
Ahmed,FH., Kamel,A. Abdel Jawad,S. 1996. Experimental determination of the optimal location and contraction of sedimentation tank baffles. Water, Air and Soil Pollution. 92:251–271.
Bretscher,U., Krebs,P. Hager,W.H. 1992. Improvement of flow in final settling tanks. Journal of Enviromental Engineering, 118(3): 307-321.
Goula,AM., Kostoglou,M., Karapantsios,T.D., Zouboulis,A.I. 2007. A CFD methodology for the design of sedimentation tanks in potable water treatment case study: the influence of a feed flow control baffle. Chemical Engineering Journal, 140:110–121.
Huggins,D.L., Piedrahita,R.H., Rumsey,T. 2005. Use of computational fluid dynamics (CFD) for aquaculture raceway design to increase settling effectiveness. Aquacultural engineering, 33(3): 167-180.
Jamshidnia,H., Firoozabadi,B. 2010. Experimental Investigation of Baffle Effect on the Flow in a Rectangular Primary Sedimentation Tank, Transaction B: Mechanical Engineering. 17:4. 241-252.
Razmi,A.M., Firoozabadi,B and Ahmadi,G. 2009. Experimental and Numerical Approach to Enlargement of Performance of Primary Settling Tanks. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2:1. 1-13.
Razmi,AM., Bakhtyar,R., Firoozabadi,B and Barry, D.A. 2013. Experiments and numerical modeling of baffle configuration effects on the performance of sedimentation tanks. Canadian Journal of Civil Engineering. 40:2. 140-150.
Shahrokhi,M., Rostami,F., Said,M.A., Sabbagh Yazdi, S.R., Syafalni,S. 2012. The effect of number of baffles on the improvement efficiency of primary sedimentation tanks. Applied Mathematical Modelling. 36: 3725-3735.
Shahrokhi,M., Rostami,F., Said,M.A., Syafalni,S. 2013. Numerical modeling of baffle location effects on the flow pattern of primary sedimentation tanks. Applied Mathematical Modelling. 37: 4486-4496.
Sammarraee,M.Al., Chan,A. 2009. Large-eddy simulations of particle sedimentation in a longitudinal sedimentation basin of a water treatment plant. Part 2: The effects of baffles. Chemical Engineering Journal. 152: 315-321.
Shetab-Boushehri,S.N., Mousavi,S.F., Shetab-Boushehri,S.B. 2010. Design of Settling Basins in Irrigation Network Using Simulation and Mathematical Programming. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. ASCE. 136:2.99–106.
Swamee,PK., Tyagi,A. 1996. Design of class-I sedimentation tanks. Journal of environmental engineering. 122:1. 71-73.
Tamayol,A and Firoozabadi,B. 2006. Effects of turbulent models and baffle position on hydrodynamics of settling tanks. Journal of  Scientia Iranica 13:3. 255-260.
Tamayol,A., Firoozabadi,B., Ahmadi,G. 2008. Determination of settling tanks performance using a eulerian-lagrangian method. Journal of Applied Fluid Mechanics. 1:1. 43-54.
Tamayol,A., Firoozabadi,B., Ashjari,A. 2010. Hydrodynamics of Secondary Settling Tanks and Increasing Their Performance Using Baffles. Journal of Enviromental Engineering. 136:1.32–39.
Tamayol,A., Firoozabadi,B., Ashjari,A. 2010. Hydrodynamics of Secondary Settling Tanks and Increasing Their Performance Using Baffles. Environmental Engineering. ASCE. 136:1.32–39.
Tamayol,A., Firoozabadi,B. 2006. Effects of turbulent models and baffle position on the hydrodynamics of settling tanks. Scientia Iranica, 13:3. 255–260.