بررسی الگوی جریان در راه ماهی با دیواره‌ی آرام کننده از نوع دنیل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 2- دانشجوی دوره کارشناس ارشد مهندسی عمران دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، ایران.

2 دانشجوی دوره کارشناس ارشد مهندسی عمران دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، ایران.

3 دانشیار گروه مهندسی عمران دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، ایران

چکیده

الگوی جریان در دهانه ورودی و مجرای اصلی راه­ ماهی، نقش به­ سزایی بر چگونگی شکل و اندازه معبر امن جهت جذب و صعود ماهی­ ها به بالادست رودخانه بازی می ­نماید. هم­چنین شناخت کافی از چگونگی توزیع سرعت عرضی و عمقی جهت تشخیص یک دالان امن در راه­ ماهی ضروری است. در این تحقیق با استفاده از شبیه­ سازی عددی به بررسی اثر زاویه قاب راه­ ماهی دنیل بر چگونگی الگوی جریان و نحوه توزیع سرعت عرضی و عمقی جریان پرداخته شده است.برای این منظور از یک فلوم با شیب طولی 20 درصد، عرض یک متر و طول 35/7 متر استفاده گردید. نحوه‌ی توزیع سرعت در سه راستای طولی، عرضی و عمقی تحت دو سناریو مختلف زاویه قرارگیری قاب با زاویای 45 و 60 درجه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که به واسطه وجود جریان‌‌های چرخشی در اعماق نسبی y/ymax­  کوچک­تر از 5/0، یک نیروی پیش­ران بر کالبد ماهی القا می‌شود و شرایط صعود را برای آن­ها تسهیل می‌نماید. بررسی­ها نشان داد که به­واسطه عدم تقارن توزیع عرضی سرعت، ممکن است شرایطی در مسیر عبوری ماهی به ­وجود آید که منجر به برخورد ماهی به دیواره‌های آرام­ کننده شده و آن­ ها را زخمی نماید. هم­چنین اعمال یک نیروی القایی بالابرنده بر کالبد ماهی ممکن است شرایط خروج ماهی را از دالان پیش­ران و ورود آن به نواحی پر­سرعت فراهم آورد. بررسی­ ها گویای آن است که شرایط تشکیل دالان امن در سناریوی با قاب 45 درجه حدودا 45 درصد بیشتر از زاویه ­ی قاب 60 درجه می­ باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Flow Pattern in Baffle Fishway Denil Type

نویسندگان [English]

  • Zahra Mahmoudian 1
  • Saman Baharvand 2
  • Babak Lashkarara 3
1 Master’s degree student, Civil Engineering Department, Jund-Shapur University of Technology, Dezful, Iran.
2 Master’s degree student, Civil Engineering Department, Jund-Shapur University of Technology, Dezful, Iran.
3 associate professor of civil engineering, Jund-Shapur University of Technology, Dezful, Iran.
چکیده [English]

Denil fishway contains a direct rectangular channel in different slope rates associated with special baffles inside the channel. The layout of the baffles provides an energy dissipation process which provides an acceptable operating condition for passing the fish in continues path along the channel. Denil fishway divides the current to two different parts, including the main current located at the middle of the channel and lateral currents along the frame position. The interaction between main and lateral currents provides the main process of mass and acceleration movement and concludes a significant energy reduction based on the turbulent process. In the other words, it can be concluded that the frequent baffles make the channel very rough, which results in a suitable condition for migrating fishes to the upstream (Cea et al., 2007).
Rajaratnam and Katapodis (1983) conducted common research on the hydraulic of the fishway structures. They focused on the Denil fishway as one of the most important fishway structures among different types. The result of their study on the Denil fishway is the developed equation for measuring the discharge of the flow in the channel in various geometric scenarios. The physical model of the Denil fishway was constructed in the hydraulic laboratory at Alberta university, and the flow rate and velocity profiles were measured using the electromagnetic flowmeter and miniature velocimeter, respectively. Rajaratnam and Katapodis (1983) introduced six different Denil fishway types. The result of this study has shown that the output data are relatively similar to the Denil type 2. Equations (1), (2) are the main equations of the Denil fishway type 2 based on Rajaratnam and Katapodis (1983) studies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Turbulent
  • Denil
  • fishway
  • Baffle
  • CFD

1-    Armstrong, G., Aprahamian, M., Fewings, G., Gough, P., Reader, N. and Varallo, P., 2010. Environment agency fish pass manual. Environment Agency: Bristol, UK.

 

2-    Beamish, F.W.H., 1978. Swimming capacity. Fish Physiology7, pp.101-187.

 

3-    Cea, L., Pena, L., Puertas, J., Vázquez-Cendón, M.E. and Peña, E., 2007. Application of several depth-averaged turbulence models to simulate flow in vertical slot fishways. Journal of Hydraulic Engineering133(2), pp.160-172.

 

4-    Hirt, C.W. and Nichols, B.D., 1981. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. Journal of Computational Physics39(1) ,pp.201-225.

 

5-    Hirt, C.W. and Sicilian, J.M., 1985. A porosity technique for the definition of obstacles in rectangular cell meshes. In 4th  International Conference on Numerical Ship Hydrodynamics,. Washington, DC.

 

6-    Lashkarara, B., Ghalavand, F. and Zakermoshfegh, M., 2016. Environmental evaluation of Denil type fishway.Water Resources Engineering Journal, 9(30), pp.13-24. (In Persian).

 

7-    Noonan, M.J., Grant, J.W. and Jackson, C.D., 2012. A quantitative assessment of fish passage efficiency. Fish and Fisheries13(4), pp.450-464.

 

8-    Rajaratnam, N. and Katopodis, C., 1984. Hydraulics of Denil fishways. Journal of Hydraulic Engineering, 110(9), pp.1219-1233.

 

9-    Rajaratnam, N. and Katapodis, C., 1983. A Review and laboratory study of hydraulic of Denil Fisheries. Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Science 1145, Fisheries and Oceans, Winnipeg, Canada, 181 pp.

 

10- Rajaratnam, N., Van der Vinne, G. and Katopodis, C., 1986. Hydraulics of vertical slot fishways. Journal of Hydraulic Engineering112(10), pp.909-927.

 

11- Silva, A.T., Santos, J.M., Ferreira, M.T., Pinheiro, A.N. and Katopodis, C., 2011. Effects of water velocity and turbulence on the behaviour of Iberian barbel (Luciobarbus bocagei, Steindachner 1864) in an experimental pool-type fishway. River Research and Applications27(3), pp.360-373.

 

12- Wang, H. and Chanson, H., 2017. How a better understanding of fish-hydrodynamics interactions might enhance upstream fish passage in culverts. Civil Engineering Research Reports series, CE162. School of Civil Engineering, The University of Queensland.

 

13-  Yakhot, V.S.A.S.T.B.C.G., Orszag, S.A., Thangam, S., Gatski, T.B. and Speziale, C.G., 1992. Development of turbulence models for shear flows by a double expansion technique. Physics of Fluids A: Fluid Dynamics, 4(7), pp.1510-1520.