
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,502 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,640,175 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,234,500 |
مطالعه عددی تغییرات ابعاد مقطع رژیم کانال تحت جریان های دائمی و غیردائمی سیلابی | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
دوره 30، شماره 1، فروردین 1402، صفحه 1-26 اصل مقاله (2.07 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2023.20862.3603 | ||
نویسندگان | ||
امیرسجاد ملکی1؛ غلامرضا عزیزیان* 2؛ سید آرمان هاشمی منفرد3 | ||
1دانشآموخته کارشناسیارشد گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، ایران. | ||
2نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، ایران. | ||
3دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، ایران. | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: سیلاب یکی از حوادث طبیعی است که باعث تغییرات چشمگیر ریختشناسی در بستر رودخانهها و اراضی مجاور آنها میشود. این جابجاییها و تغییرات ممکن است خسارات مالی و جانی جبران ناپذیری را بهدنبال داشته باشد. از اینرو نقش مطالعات ریختشناسی در رودخانهها، تعیین کمی وکیفی عکسالعمل رودخانه و پیشبینی روند تغییرات کوتاهمدت و درازمدت آن تحت جریانهای سیلابی از موضوعات مهم در مهندسی رودخانه می باشد. در جریانهای سیلابی، تداخل جریان در مقطع اصلی کانال و سیلابدشت، باعث انتقال مومنتم و پیچیدگی در الگوی جریان از کانال اصلی به سیلابدشت میگردد. بهدلیل دینامیکی بودن این وقایع از معیارهای آماری، تجربی و نیمهتجربی به منظور تعیین ابعاد کانالهای پایدار رژیمی استفاده میگردد. امروزه استفاده از مدلهای دو بعدی برای بررسی رفتار رژیم کانالها نسبت به روشهای تجربی که جریان یکبعدی فرض میشود، برتری دارد. در رابطه با بررسی الگوی جریان و انتقال رسوب در کانالهای آبرفتی مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی بسیاری انجام شده است اما بهصورت عددی مطالعهی چندانی صورت نگرفته است. در این تحقیق، رفتار وهندسه کانال ذوزنقهای مرکب با استفاده از مدل MIKE21 برای دونوع جریان دائمی و غیردائمی سیلابی بررسی شده است. ابعاد نهایی مقطع رژیم کانال بدست آمده از مدلسازی تحت جریان دائمی، اختلاف کمتری بامقادیر مشاهداتی در مقایسه با نتایج بدست آمده از مدلسازی تحت جریان غیردائمی را نشان داد. مواد و روشها: جهت مطالعه رفتار کانال اصلی در جریان سیلابی، جریان بهصورتی انتخاب گردیده است که پهنههای سیلابی در حالت قبل از آستانه حرکت قرار داشته باشد. ابتدا مقطع کانال ذوزنقهای مرکب با مرزهای فرسایشپذیر تحت جریان دائمی مقطع پر توسعه داده شد و سپس رفتار و هندسه کانال ذوزنقهای توسعه یافته تحت جریان سیلابی دائمی و غیردائمی مورد مطالعه قرار گرفت. در گام اول مدلسازی جریان دائمی، شرایط جریان در کانال در یک نقطه معین نسبت به زمان ثابت میباشد که به معنی یکسان بودن سرعت در طول جریان و عمق متوسط جریان است. در گام دوم مدلسازی، بررسی جریان غیردائمی در طول کانال با شرایط مشابه گام اول بررسی شد با این تفاوت که دبی ورودی بهصورت متغیر در زمان میباشد. یافتهها: نتایج نشان دادهنگامی که مقطع اصلی کانال پر است، تغییر قابل توجهی در عرض کانال اصلی ایجاد نمیشود، اما عرض کانال اصلی برای جریانهای سیلابی نسبت به مقطع پر به سرعت افزایش مییابد. متوسط اختلاف نسبی بدست آمده نسبت به دادههای آزمایشگاهی درپارامترهای عرض بالا وپایین مقطع ذوزنقهای و همچنین عمق جریان در شرایط جریان دائمی بهترتیب 96/0، 88/0و 98/0و در شرایط جریان غیردائمی نیز متوسط اختلاف نسبی بدست آمده پارامترهای عرض بالا و پایین مقطع ذوزنقهای و عمق جریان بهترتیب 12/1، 15/1و 05/1میباشد. با توجه به معادلات انتقال رسوب موجود در نرمافزار، رابطه انتقال رسوب انگلند هانسن بهعنوان رابطه انتقال رسوب مناسب برای پارامترهای ابعادکانال انتخاب گردید که توانست پیشبینی نزدیکتری به مقادیر آزمایشگاهی داشته باشد. نتیجهگیری: یک کانال آبرفتی مقطع پرپایدار، هنگامی که درمعرض سیلاب قرارمیگیرد، به سمت یک کانال پایدارجدید متمایل میگردد. درشرایط جریان دائمی، برآورد نتایج عمق وعرض کانال پایدار درمدل MIKE21 درمقایسه بانتـایج حاصل ازجریان غیردائمی دقت بیشتری دارد. همچنین مقادیر عرض، عمق وغلظت رسوب پیشبینی شده کانال توسط نرمافزارفوق نسبت به روشهای طراحی کانال پایدارنظیر برونلی، ونراین و WBP بهتـر تخمین زده شده است. در تمامی مدلها، عرض کانال تقریباً طی 3ساعت ابتدایی به سرعت افزایش مییابد وپس از آن به مرحلهی تعادل نزدیک میشودو از سرعت فرسایش کانال کاسته میشود. با افزایش دبی تاحدود 15لیتربرثانیه عمق وعرض کانال بـاشدت بیشتری تغییر یافته وسپس این تغییرات تقریباًثابت میگردد. | ||
کلیدواژهها | ||
مقطع رژیم؛ سیلاب؛ MIKE21؛ جریان دائمی؛ جریان غیردائمی | ||
مراجع | ||
1.Arab, A., and Esmaili, K. 2021. Effect of Longitudinal and Side Slope of Flood Plain on Sediment Erosion in Compound Channel. Isfahan, J. of Water and Soil Science. 25: 1. 243-259. (InPersian)
2.Yang, K., Cao, S., and Knight, D.W. 2007. Flow patterns in compound channels with vegetated floodplains. J. of Hydraulic Engineering. 133: 2.148-159.
3.Lindley, E.S. 1919. Regime channels, In: P. of Punjab Engineering Congress. Punjab Engineering Society Lahore, India (now Pakistan). pp. 63-74.
4.Razzaghi, M.M., and Hajikandi, H. 2010. Survey particular bankfull and determine regime equation in rivers. International River Engineering Conference Shahid Chamran University. pp. 1-9. (In Persian)
5.Dhakal, D., Sharma, N., and Pandey, A. 2021. Review of Flow Simulation Methods in Alluvial River. P 289-306, In: A. Pandey, S. Mishra, M. Kansal, R. Singh, V.P. Singh (eds), Hydrological Extremes. Water Science and Technology Library, Springer, Cham. pp. 289-306.
6.Komasi, M., and Davodi, G.R. 2020. 3D Simulation of Water Flow and Sediment in Mehrian River by Mike Numerical Software. Second National Conference on Advanced Research in Engineering and Applied Science. by University of Ayatollah Ozma Borujerdi. pp. 1-13. (In Persian) 7.Islam, A., Sarkar, B., Saha, U.D., Islam, M., and Ghosh, S. 2022. Can an annual flood induce changes in channel geomorphology. Natural Hazards. 111: 1. 1019-1046.
8.Azizyan, G. 2009. A Laboratory Study of Scour River Structures Subject to Unsteady Flows, PhD Thesis. University of Newcastle Upon Tyne. 257p.
9.Haidera, M. 2002. The stability of alluvial channels with overbank flow, PhD Thesis. University of Newcastle upon Tyne. 275p.
10.Danish Hydraulic Institute. (2014). MIKE21 flow model FM. User Guide. MIKE by DHI. 58p.
11.Ershadi, C., and Valentine, E.M. 2005. An experimental investigation of the channel adjustment process due to the passage of floods, In: G. Parker and, M.H. Garcia (eds), River Coastal and Estuarine Morphodynamics, Illinois, Usa. pp. 295-306. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 324 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 305 |