در این مقاله اثر عوامل متعدد در مشخصه های جریان چگالی دوبعدی حاوی ذرات و تغییر این مشخصه ها در اثر هدایت جریان به صورت تجربی بررسی شده است. همچنین کاهش میزان رسوبگذاری در اثر هدایت جریان چگالی در کانالی با پهنای کم و عرض 1.10 کانال اصلی اندازه گیری شده است. نتایج حاصل از آزمایشات نشان می دهد که در جریان چگالی دو بعدی، در شیبهای کم (کمتر از 2 درصد) جریان تقریبا لایه ای و زیربحرانی بوده و اختلاط بین آب محیط و جریان چگالی ناچیز است. در حالیکه ذرات بزرگتر بطور دایم در بستر کانال ته نشین می شوند، ذرات گل و لای برای زمانهای طولانی معلق باقی می مانند. افزایش غلظت و شیب در این حالت، ارتفاع جریان غلیظ را کاهش داده و لذا سرعت افزایش می یابد، هدایت جریان چگالی باعث افزایش سرعت و ارتفاع آن تا چندین برابر شده و لذا می تواند علاوه بر تغییر رژیم جریان، حتی آنرا از حالت رسوبگذار به شوینده بستر تبدیل نماید. در این حالت جریان در شیب کم نیز ممکن است مافوق بحرانی بوده و اختلاط و اغتشاش (توربولانس) ایجاد شده می تواند ذرات بزرگتر را معلق نگه دارد و یا مواد رسوب شده از بستر کانال را بشوید. بررسی پروفیلهای توزیع رسوب در جریان چگالی هدایت شده در مقایسه باحالت عدم هدایت آن کاهش قابل ملاحظه ای در حجم رسوب را نشان می دهد.

دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در تحلیل پدیده های سیالاتی به علت دقت بالای آن به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، استفاده از مدل عددی در تحقیق و پژوهش جریان های گل آلود ورودی به مخزن یک رویکرد نسبتاً جدید است، زیرا هیدرودینامیک جریان گل آلود به یک مخزن بسیار پیچیده می باشد. اطلاع از نحوه حرکت، پخش و گسترش طولی، عرضی و عمقی و زمان رسیدن آن ها به بدنه سد در مدیریت بهینه زمان باز و بسته شدن دریچه ها حائز اهمیت است. سد دز یکی از سدهای مهم کشور بوده که در شمال خوزستان قرار گرفته است. در این مقاله از دو مدل یک بعدی و سه بعدی جهت شبیه سازی پیشروی جریان گل آلود ورودی به مخزن سد دز استفاده گردید. کمیت های هیدرودینامیکی جریان گل آلود شامل ارتفاع و سرعت متوسط جریان به دست آمده از مدل عددی محاسبه و با نتایج داده های اندازه گیری شده مقایسه گردید که برای سرعت متوسط حداقل خطا 3/6 درصد و حداکثر خطا 5/10مشاهده گردید. خطاهای مشاهده شده برای ارتفاع متوسط جریان حداقل 6/4 و حداکثر 7/8 درصد می باشد. از تحلیل مقادیر اندازه گیری شده و تخمین زده شده می توان بیان داشت که دبی های بین230 تا 600 مترمکعب در ثانیه با غلظت رسوب 5/0 تا 15/1 گرم در لیتر جریان گل آلود ضعیغی ایجاد نموده اند به طوری که این جریان ها نتوانسته اند خود را به دیواره سد برسانند. دبی های بیش از 600 متر مکعب در ثانیه با غلظت رسوب بیش از 2/1 گرم در لیتر جریان گل آلود نسبتاً قوی ایجاد نموده اند که توانسته اند خود را به دیواره سد برسانند.

از جمله اقداماتی که می تواند مقدار انباشتگی رسوبات در مخازن سدها را کاهش دهد تخلیه موثرجریان های سیلابی با استفاده از هیدرودینامیک جریان های گل آلود می باشد. لذا شناخت فرآیندهای موثر در این نوع جریان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق اثر شیب کانال و عدد فرود جریان گل آلود ورودی در محدوده حالتهای زیر تا فوق بحرانی (عدد فرود حدود 0.6 تا 3.6) بر روی ضخامت و پروفیل های سرعت جریان در حالت دو بعدی و در یک مدل فیزیکی بررسی شده است. مدل فیزیکی شامل فلومی به عرض 20 سانتی متر، به طول 12 متر و ارتفاع 0.45 متر است. کائولن با اندازه متوسط ذرات 4.5 میکرون به عنوان ماده رسوبی غیر چسبنده در این تحقیق استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که با افزایش عدد فرود چگالی جریان گل آلود ورودی، مقادیر ضخامت جریان در طول زمان و همچنین در طول کانال افزایش می یابد. افزایش مقادیر ارتفاع بازشدگی دریچه ورودی و همچنین افزایش مقادیر غلظت جریان گل آلود ورودی باعث کاهش ضخامت و افزایش سرعت جریان گل آلود می شوند. همچنین نتایج نشان می دهند که عدد فرود چگالی بحرانی برابر 0.7 می باشد و ارتفاع معادل سرعت متوسط جریان در ارتفاعی برابر با 0.8 ضخامت متوسط جریان اتفاق می افتد.

جریان های گل آلود عامل عمده و مهم انتقال رسوبات بداخل مخازن سدها، دریاها و اقیانوس ها می باشند. شناخت دینامیک این جریان ها به منظور پروسه های رسوبگذاری و فرسایش بسیار مهم و اساسی می باشد. در این تحقیق تاثیرات حضور دو مانع بر ساختار حرکت جریان گل آلود به صورت آزمایشگاهی مورد بحث و بررسی قرار خواهد گرفت. پروفیل های سرعت و غلظت جریان در شرایط شبه پایا با استفاده از دستگاه سرعت سنج صوتی Vectrino در بالادست مانع اول، فضای بین دو مانع و پایین دست مانع دوم اندازه گیری شده و با پروفیل های سرعت و غلظت در حالت بدون مانع مقایسه شده اند. مقادیر دبی در واحد عرض جریان و نرخ انتقال بار معلق بر اساس مقادیر سرعت و غلظت اندازه گیری شده، محاسبه شده اند. تاثیر تغییرات عدد فرود چگالی ورودی بر دبی جریان عبوری در واحد عرض و نرخ انتقال بار معلق بررسی شده است. نتایج نشان می دهد احداث موانع در مسیر جریان سبب شکل گیری نواحی جدید در پروفیل های سرعت خواهد شد و باعث می شود یک حوضچه آرام کننده جریان در بالادست مانع اول و فضای بین دو مانع شکل گیرد و محیط مناسب برای ته نشینی ذرات فراهم گردد. روند تغییرات نرخ انتقال بار معلق و دبی جریان عبوری در واحد عرض تابعی از موقعیت نسبی موانع هستند. بگونه ای که روند تغییرات این پارامترها با تغییرات عدد فرود چگالی ورودی در بالادست مانع اول متناسب و در فاصله بین دو مانع و پایین دست مانع دوم معکوس خواهد بود.

جریان های گل آلود، جریان های ثقلی هستند که اختلاف چگالی یا اختلاف وزن واحد حجم بین دو سیال بواسطه رسوبات معلق می باشد. به واسطه فراوانی این جریان ها در طبیعت، شناخت و بررسی خصوصیات و عوامل مؤثر بر آن امری ضروری و اجتناب نا پذیر می باشد. ایجاد مانع در مسیر جریان غلیظ می تواند بر روی مشخصات جریان چگال از جمله میزان اختلاط و چگالی جریان تأثیر داشته باشد. در این مقاله، با استفاده از نرم افزار Flow-3D به بررسی تأثیر مانع ذوزنقه ای شکل در ویژگی های جریان گل آلود به خصوص میزان اختلاط آن، پرداخته شده است. به منظور صحت سنجی، نتایج مدل عددی حاضر با نتایج کار آزمایشگاهی ناجی ابهری و همکاران (1394) مقایسه گردید. بررسی نتایج نشان دهنده آن است که قرار گیری مانع ذوزنقه ای سبب افزایش مقدار انرژی آشفتگی به میزان حدود 1000 درصد، نسبت به حالت بدون مانع می گردد. نمودار تغییرات چگالی در عمق برای کانال با مانع و بدون مانع، حاکی از آن بود که چگالی جریان عبوری در حالت با مانع کمتر از حالت بدون مانع می-باشد. همچنین با افزایش یک درصدی میزان ارتفاع مانع ذوزنقه ای، به طور میانگین 2 درصد انرژی آشفتگی افزایش می یابد و با افزایش یک درصد زاویه ورودی مانع، متوسط 36/1 درصد افزایش انرژی آشفتگی را در پی دارد. بررسی نتایج حاصل از شبیه-سازی انجام شده با سرعت های مختلف بیانگر آن بود که با افزایش یک درصدی سرعت ورودی جریان آب زلال، به طور میانگین میزان انرژی آشفتگی 9/2 درصد افزایش می یابد.

به منظور خارج کردن رسوبات انباشته شده در مخازن سدها و افزایش عمر مفید آنها، شناخت جریان های گل آلود از اهمیت ویژه ای برخورداراست. در این تحقیق، فرآیند جریان گل آلود به صورت اثر عدد فرود چگالی جریان ورودی در محدوده حالت های زیر تا فوق بحرانی (عدد فرود چگالی حدود 0.6 تا 3.5) و از طریق تغییر میزان بازشدگی دریچه ورودی بر پروفیل های سرعت و غلظت جریان گل آلود در حالت دو بعدی و در یک مدل فیزیکی بررسی شده است. مدل فیزیکی شامل فلومی به عرض 20 سانتی متر و بطول 12 متر و ارتفاع 0.5 متر بوده است. سرعت جریان طولی در عمق با استفاده از سرعت سنج ADV اندازه گیری شده و پروفیل های غلظت رسوبات جریان گل آلود از روش ABS و بر اساس داده های پراکنش محاسبه شده اند. نتایج نشان می دهد که افزایش ارتفاع بازشدگی دریچه زیرگذر ورودی، منجر به افزایش سرعت جریان و کاهش ضخامت جریان گل آلود می گردد که این پدیده به نوبه خود افزایش میزان درون آمیختگی ذرات سیال محیطی و کاهش مقادیر غلظت جریان را در پی خواهد داشت. همچنین نتایج نشان می دهد که ارتفاع معادل سرعت متوسط جریان در ارتفاعی برابر با 0.8 ضخامت متوسط جریان و ارتفاع نظیر غلظت متوسط جریان در ارتفاعی معادل با 0.35 تا 0.5 برابر ضخامت متوسط جریان اتفاق می افتد.