مدل سازی عددی یک بعدی الگوی رسوب در حوضچه های ترسیب مستطیلی

حوضچه‌های ترسیب یکی از سازه‌های مهندسی ضروری جهت ته‌نشینی ذرات رسوب بوده و در تجهیزات آب و فاضلاب، به منظور جلوگیری از خسارات ذرات رسوب، به طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف از این تحقیق ارائه مدل عددی یک بعدی جهت شبیه‌سازی جریان و رسوب در حوضچه ترسیب مستطیلی می‌باشد. معادلات حاکم معادلات متوسط‌ گیری شده در عمق جریان و انتقال رسوب بوده و برای حل عددی، روش تفاضل محدود به کار رفته است. مدل را می‌توان برای جریان غیرماندگار و ذرات غیریکنواخت مورد استفاده قرار داده و می‌توان اطلاعات مهمی مانند راندمان حذف، ضخامت و توزیع اندازه ذره گل و لای را پیش‌بینی کرد. مقایسه نتایج مدل عددی پیشنهادی با نتایج سایر پژوهشگران، دقت قابل قبول مدل پیشنهادی را بیان کرده به گونه‌ای که در تمامی مواردِ موردِ بررسی، میزان خطا کمتر از 3% بود. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که بیش از 50 درصد رسوبات معلق در 5 متر اول حوضچه رسوب می‌کند؛ از اینرو افزایش در ابعاد حوضچه ترسیب مستطیلی بهترین راه برای بهبود عملکرد حوضچه نیست. در واقع افزایش راندمان حذف را می‌توان با کاهش عمق حوضچه ترسیب، افزایش مساحت سطح مقطع جریان و کاهش میزان جریان سرریزی به دست آورد.

1D Numerical Modeling of Sediment Pattern in Settling Basins

Settling basins are one of the most important structures, which are commonly used for deposition of sediment particles in water and wastewater systems in order to prevent the damage of sediment particles. The purpose of this study was to provide a onedimensional numerical model for simulating flow and sediment in a rectangular settling basin. The governing equations are depth averaged equations of flow and sediment transport. In order to the numerical solution, the finite difference method has been used. The model can be used for nonuniform flow and nonuniform particles and may predict important information such as removal efficiency, thickness, and distribution of particle size of sludge. Comparison of the results of the proposed numerical model with the results of other researchers stated the acceptable accuracy of the proposed model, so that in all cases the error rate was less than 3%. The results of the sensitivity analysis showed that more than 50% of suspended sediment was deposited at the first 5 meters of the basin; therefore, the increase in the dimensions of the rectangular reservoir was not the best way to improve the performance of the pond. In fact, increasing the removal efficiency can be achieved by reducing the depth of the settling basin, increasing the crosssectional area of flow and reducing the surface loading rate.