بررسی آزمایشگاهی اثر سرریزهای مستطیلی و u-شکل بر ضریب اختلاط عرضی و طول اختلاط آلاینده‌ها

دردهه اخیر، آلودگی و تخریب اکوسیستم های آبی نیاز به ابداع و ارتقای روش های افزایش ضریب اختلاط عرضی و در نتیجه کاهش طول اختلاط، بخصوص در مجاری باز را افزایش داده است. در همین راستا این مطالعه به بررسی عملکرد احداث سرریزهای مستطیلی و u- شکل در بهبود کیفیت آب در مجاریِ باز مستقیم به‌صورت آزمایشگاهی می‌پردازد. آزمایش‌ها در فلوم 12 متری با عرض 80 سانتی‌متر انجام گرفت. به‌منظور مقایسه، سرریز مستطیلی نیز مورد آزمایش قرار گرفت. ماده ردیاب در بالادست سرریز، تزریق و غلظت آن در 5 مقطع عرضی به‌طور همزمان در 175 گره و در زمان‌های مختلف اندازه‌گیری شد. به‌منظور محاسبات لازم، مولفه‌های سه‌بعدی سرعت نیز برداشت شد. با تحلیل نتایج و بررسی توزیع عرضی و طولی غلظت و نیز الگوی جریان در پایین‌دست سرریز u-شکل مشخص گردید که این سرریز‌ می‌تواند با ایجاد جریان‌های ثانویه عرضی، موجب تشدید ضریب اختلاط عرضی تا 12.2 برابر و کاهش طول اختلاط تا% 91.9 نسبت به حالت بدون سرریز ‌شود. این در حالی است که سرریز مستطیلی باعث افزایش ضریب اختلاط عرضی تا 1.53 برابر و کاهش طول اختلاط کامل تا %34.7 نسبت به حالت بدون سرریز گردید.

Experimental Study of the Effect of Rectangular Weir and U-weir on Contaminants’ Transverse Mixing Coefficient and Mixing Length

In the last decade, pollution and degradation of aquatic ecosystems has raised the need to develop and improve methods to enhance the transverse mixing coefficient resulting in a shorter mixing length, especially in straight open channels. In this regard, this study experimentally investigated the performance of the construction of rectangular weir and Uweir in improving water quality in an straight open channel. The experiments were performed in a 12meter flume with a width of 80 cm. Tracer material was injected at constant rate at the upstream of weir and at different time intervals its concentration was measured simultaneously in 5 cross sections downstream of the weir at 175 nodes. In order to make the necessary calculations, the threedimensional components of velocity were also measured. By analyzing the results and examining the transverse and longitudinal distribution of the concentration as well as the flow pattern downstream of the Uweir, it was determined that it can intensify the transverse mixing coefficient up to 12.2 times and reduce the mixing length up to 91.9% compared to the case of no weir. This is while the rectangular weir increased the transverse mixing coefficient up to 1.53 times and decreased the length of complete mixing up to 34.7% times compared to the case of no weir.