
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,502 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,645,826 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,244,865 |
بررسی آزمایشگاهی تأثیر پشتههای رسوبی میانی بر توزیع سرعت و افت انرژی جریان | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
دوره 31، شماره 1، فروردین 1403، صفحه 93-112 اصل مقاله (980 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2024.22010.3700 | ||
نویسندگان | ||
راضیه کریمی دمنه1؛ مهدی مفتاح هلقی* 2؛ امیراحمد دهقانی3؛ عبدالرضا ظهیری4؛ اسماعیل کردی5 | ||
1دانشجوی دکتری سازههای آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
2نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
3استاد گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
4دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
5استادیار گروه مهندسی عمران، مؤسسه آموزش عالی میرداماد گرگان، گرگان، ایران. | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: پشتههای رسوبی میانی از جمله ساختارهای طبیعی در آبراههها و رودخانهها هستند که در اثر کاهش تنش برشی و رسوبگذاری در مرکز رودخانه ایجاد شده و موجب دوشاخه شدن آبراههها و افزایش فرسایش جانبی در دو ساحل راست و چپ رودخانه خواهد شد. همچنین، افت انرژی ناشی از وجود پشتهها، از دیگر عواملی است که موجب تشدید رسوبگذاری در رودخانه میشود. این پشتهها، بهعنوان زیستگاه آبزیان در رودخانه، از اهمیت بسزایی برخوردارند و شناخت دقیق سازوکار جریان پیرامون آنها، از موارد مهم در فرایندهای بهرهبرداری و احیای رودخانههاست. در این پژوهش، الگوی جریان پیرامون پشتههای رسوبی بهصورت آزمایشگاهی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. مواد و روشها: در این پژوهش، سه پشته به شکلهای لوزی، بیضی و گوهای که از نمونههای متداول پشتهها در رودخانههای آبرفتی طبیعی هستند، در یک کانال آزمایشگاهی به طول 9 و عرض و ارتفاع 4/0 متر، با شیب کف 0007/0 در آزمایشگاه تحقیقات آب و رسوب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ساخته و استفاده شد. سرعت در سه راستای عرضی، طولی و قائم با استفاده از دستگاه سرعتسنج الکترومغناطیس با فرکانس 30 هرتز، در 39 نقطه برداشت شد. دبی به کمک دستگاه دبیسنج فرکانسی در تمام آزمایشات، 5/4 لیتر بر ثانیه تنظیم شد و رژیم جریان در تمامی آزمایشات، زیربحرانی و آشفته بود. یافتهها: یافتهها نشان داد شکل پشتهها در سازوکار جریان و میزان افت انرژی، تاثیرات متفاوتی دارد. بررسی و مقایسهی نمودارها نشاندهندهی شرایط تقریبا مشابه برای پشتههای بیضی و گوهای اما قدری متفاوت برای پشتهی لوزی است. با وجود اختلاف ساختار تغییرات مؤلفهی عرضی سرعت در مواجهه با پشتههای بیضی، گوهای و لوزی، در تمامی موارد، دامنه تغییرات بین ۴/۰ تا ۶/۱ برابر مقدار میانگین است. مطابق نتایج به دست آمده، حضور پشتهی بیضی منجر به نوسانات قابل توجه مؤلفهی طولی سرعت در هر سه محور (بین حدود ۵/۰ تا ۶/۱ برابر مقدار میانگین در محورهای چپ و راست و بین ۲/۰ تا ۴/۱ برابر مقدار میانگین در محور وسط) میشود؛ اما برای پشتههای گوهای و لوزی، این نوسانات در تمامی محورها چندان چشمگیر نیست (بین ۸/۰ تا ۲/۱ برابر مقدار میانگین در محورهای چپ و راست و بین ۸/۰ تا ۴/۱ برابر مقدار میانگین برای محور وسط). اما تغییرات این مؤلفه در مواجهه با پشتههای گوهای و بیضی بیشتر و در هر سه محور قابل توجه (بین ۵/۰ تا ۳/۲ برابر مقدار میانگین) میباشد. تغییرات مؤلفه قائم سرعت در محور وسط نشاندهندهی بیشترین کاهش قبل از مواجهه با پشتهی بیضی و شرایطی مشابه برای همین محور در مواجهه با پشتهی گوهای است با این تفاوت که آغاز این کاهش منطبق بر نقطه برخورد پشته گوهای است. تاثیر مستقیم مواجهه با پشتههای رسوبی را علاوه بر مقادیر مؤلفههای سرعت، باید بر مقادیر انرژی جریان به عنوان معرف تجمیعی قدرت فرسایندگی جریان نیز جستجو نمود. بررسی جزئیتر نمودارها نشان میدهد که در محورهای چپ و راست، مواجه شدن با پشتهی بیضی منجر به افزایش انرژی نسبی جریان به اندازه ۴/۱ برابر میانگین شده و پس از عبور از پشته، بار انرژی به کمتر از مقدار میانگین کاهش یافته است. اما در محور وسط، وجود پشته، انرژی نسبی جریان را به ۶/۰ مقدار میانگین کاهش داده و پس از عبور از پشته، این مؤلفه روند افزایشی داشته است. نتیجهگیری: مواجهه با پشتهی بیضی منجر به بیشترین تغییرات در مقادیر نسبی مؤلفههای سهگانهی سرعت، در مقایسه با دو پشتهی لوزی و گوهای شد. همچنین، تغییرات بار انرژی کل ناشی از حضور دو پشتهی لوزی و گوهای ناچیز بوده ولی مشابه با تغییرات سرعت در هر سه مؤلفهی عرضی، طولی و قائم، پشتهی بیضی منجر به تغییرات قابل توجه در مقادیر نسبی بار کل انرژی در طول کانال شد. | ||
کلیدواژهها | ||
افت انرژی؛ پشتههای رسوبی میانی؛ توزیع سرعت؛ مقاومت جریان؛ رسوبگذاری | ||
مراجع | ||
1.Mat Salleh, M., & Ariffin, J. (2013). Flow and sediment matrix in mid-channel bar formation. Int. J. Sci. Eng. Res, 4 (5), 1757-1764.2.Carling, P., Orr, H., & Kelsey, A. (2006). The dispersion of magnetite bedload tracer across a gravel point-bar and the development of heavy-mineral placers. Ore Geology Reviews, 28 (4), 402-416.3.Wang, B., & Xu, Y. J. (2018). Dynamics of 30 large channel bars in the Lower Mississippi River in response to river engineering from 1985 to 2015. Geomorphology, 300, 31-44.4.Cardenas, M. B. (2008). The effect of river bend morphology on flow and timescales of surface water–groundwater exchange across pointbars. Journal of Hydrology, 362 (1-2), 134-141.5.Kim, Y. H., & Voulgaris, G. (2005). Effect of channel bifurcation on residual estuarine circulation: Winyah Bay, South Carolina. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 65 (4), 671-686.6.Dey, S. (2014). Fluvial hydrodynamics. 687 Pages. Springer Berlin, Heidelberg.7.Wyrick, J., & Klingeman, P. (2011). Proposed fluvial island classification scheme and its use for river restoration. River research and applications, 27 (7), 814-825.8.Beechie, T. J., Liermann, M., Pollock, M. M., Baker, S., & Davies, J. (2006). Channel pattern and river-floodplain dynamics in forested mountain river systems. Geomorphology, 78 (1-2), 124-141.9.Li, Z., Wang, Z., Pan, B., Zhu, H., & Li, W. (2014). The development mechanism of gravel bars in rivers. Quaternary International, 336, 73-79.10.Ward, J. V., Tockner, K., Edwards, P. J., Kollmann, J., Bretschko, G., Gurnell, A. M., ... & Rossaro, B. (1999). A reference river system for the Alps: the ‘Fiume Tagliamento’. River research and applications, 15 (1‐3), 63-75.11.Wyrick, J. R. (2005). On the formation of fluvial islands: Oregon State University.12.Chen, Y., Lin, B., & Han, H. (2018). Experimental study on mid-channel bar formation in alluvial river. Paper presented at the EGU General Assembly Conference Abstracts.13.Hua, Zu-lin, Gu, Li, & Chu, Ke-jian. (2009). Experiments of three-dimensional flow structure in braided rivers. Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 21 (2), 228-237.14.Komar, P. D. (1983). Shapes of streamlined islands on Earth and Mars: Experiments and analyses of the minimum-drag form. Geology, 11 (11), 651-654.15.Bonakdari, H., Lipeme-Kouyi, G., & Lal Asawa, G. (2014). Developing turbulent flows in rectangular channels: A parametric study. Journal of applied research in water and wastewater, 1 (2), 51-56.16.Kirkgöz, M. S., & Ardiçlioğlu, M. (1997). Velocity profiles of developing and developed open channel flow. Journal of hydraulic engineering, 123 (1), 1099-1105.17.Nikora, V., Goring, D., & Biggs, B. (1998). Silverstream eco‐hydraulics flume: Hydraulic design and tests. New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 3 (4), 607-620.18.Abdolhosseini, M., & Afzalimehr, H. (2005). Comparison of flow determination methods in natural streams using field measurement of flow velocity. The second national conference on watershed management and water and soil resources management. Kerman Shahid Bahonar University. [In Persian] | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 131 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 143 |