بررسی اثر پوشش گیاهی مستغرق و غیرمستغرق پهنه سیلابی بر ضریب اختلاط عرضی آلاینده‌ها

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشگاه فسا

2 عضو هیأت علمی پردیس کشاورزی دانشگاه تهران

3 عضو هیأت علمی داتشگاه شیراز

چکیده

یکی از عوامل تأثیرگذار بر هیدرولیک جریان و انتقال آلاینده در آبراهه‌ها، پوشش گیاهی سیلاب‌دشت‌ها می‌باشد. در این تحقیق، به بررسی آزمایشگاهی تأثیر استغراق پوشش گیاهی بر ضریب اختلاط عرضی آلودگی در یک کانال با مقطع مرکب نامتقارن پرداخته شد. آزمایش‌ها برای سه تراکم مختلف پوشش گیاهی و سه عمق نسبی (نسبت عمق جریان در سیلاب‌دشت به عمق جریان در کانال اصلی) مختلف انجام گردید. با استفاده از روش پردازش تصویر و در محیط نرم‌افزار مت‌لب، غلظت ردیاب در سه مقطع مختلف در پایین‌دست محل تزریق اندازه‌گیری شد. ضریب اختلاط عرضی با روش تبادل ممان استاندارد و با توجه به واریانس منحنی تغییرات غلظت ردیاب محاسبه گردید. نتایج نشان داد که ضریب اختلاط عرضی در حالت پوشش گیاهی غیرمستغرق تا 114 درصد نسبت به شرایط بدون پوشش گیاهی افزایش می‌یابد. این در حالی است که در مورد پوشش گیاهی مستغرق، میزان افزایش ضریب اختلاط عرضی در کانال اصلی و در سیلاب‌دشت به ترتیب 43 و 37 درصد می‌باشد. همچنین با افزایش عمق نسبی از 15/0 به 25/0، ضریب اختلاط عرضی تا 97 و 45 درصد در مورد پوشش گیاهی مستغرق و تا 91 و 42 درصد در مورد پوشش گیاهی غیرمستغرق به ترتیب در سیلاب‌دشت و در کانال اصلی افزایش می‌یابد. به ازای یک عمق نسبی مشخص، با افزایش تراکم پوشش گیاهی ضریب اختلاط عرضی در حالت پوشش گیاهی غیرمستغرق در مقایسه با پوشش گیاهی مستغرق افزایش بیشتری می‌یابد. همچنین با افزایش تراکم پوشش گیاهی، اختلاف بین مقادیر ضریب اختلاط عرضی در حالت پوشش گیاهی مستغرق و غیرمستغرق بیشتر می‌شود. به طور کلی نتایج نشان‌دهنده تأثیر قابل‌توجه پوشش گیاهی پهنه‌ی سیلابی بر ضریب اختلاط عرضی است.

کلیدواژه‌ها


پورآباده­یی، م. (1387). "بررسی تأثیر زبری موضعی بر ضریب اختلاط عرضی آلودگی در یک کانال مستطیلی"، پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران.

پورمقدم، م. (1388). "پخش ماده محلول زوال­ناپذیر در مجرای با مقطع مرکب"، پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران.

حاجی­علی­گل، ز.، کاشفی پور، م. و قمشی، م. (1388). "رابطه دبی جریان و تعداد ردیف‌های موانع استوانه‌ای موجود در مسیر جریان با ماکزیمم جابجایی امواج عمود بر جریان"، هشتمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشکده فنی دانشگاه تهران، تهران.

حمیدی­فر، ح. (1392)." بررسی آزمایشگاهی تأثیر پوشش گیاهی سیلاب‌دشت بر انتقال آلاینده­ها در مقاطع مرکب"، رساله دکتری سازه­های آبی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران.

سعادت­پور، ع.، حیدرپور، م. و طباطبائی، س.ح. (1390). "انتخاب روش مناسب برای کاهش طول اختلاط کامل در جریان آشفته در یک کانال مستطیلی"، مجله پژوهش آب ایران، سال 5، شماره 9، ص.ص. 18-11.

سلیمانی، م. (1387). "بررسی انتشار ماده محلول در کانال مرکب"، پایان نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران، تهران.

فرامرز، م.، ایوب­زاده، ع. و محمدی، ک. (1384). "شبیه­سازی عددی انتشار و انتقال آلودگی در مقاطع رودخانه­ای با سیلاب‌دشت"، پنجمین کنفرانس هیدرولیک ایران 17-19 اردیبهشت، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان.

عزیزی، ر. و قمشی، م. (1387). "تشکیل امواج عمود بر جریان ناشی از موانع استوانه ای در مسیر مجاری روباز"، هفتمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه صنعت آب و برق، تهران.

قاسمی، م.، منوچهر ح.، افضلی­مهر، ح. و خوشروش، م. (1390). "اثر برهم­کنش پوشش گیاهی و شکل بستر بر ضریب اختلاط عرضی در یک کانال مستطیلی"، دهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، رشت، دانشگاه گیلان.

Chau, K.W. (2000). “Transverse mixing coefficient measurements in an open rectangular channel”, Advances in Environmental Research, 4: 287-294.

Choi, S. and Lee, J. (2012). “Impact of vegetation on contaminant transport in partly-vegetated open-channel flows”, Proceedings of the 9th International Symposium on Ecohydraulics. 17th to 21st September, Vienna, Austria

Deng, Z.Q., Bengtsson, L., Singh, V.P. and Adrian, D. (2002). “Longitudinal dispersion coefficient in single-channel streams”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 128(10): 901- 916.

Fischer, H.B., List, E.J., Koh, R.C.Y., Imberger, J. and Brooks, N.H. (1979). Mixing in inland and coastal waters, Academic Press.

Folkard, A.M. (2011). “Vegetated flows in their environmental context: a review”, Proceedings of Institute of Civil Engineering, 164(EM1): 3-24.

Goring, D.G. and Nikora, V.I. (2002). “Despiking acoustic doppler velocimeter data”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 128(1): 117-126.

Hamidifar, H., and Omid, M. H. (2013). “Floodplain vegetation contribution to velocity distribution in compound channels”. Journal of Civil Engineering and Urbanism, 3(6), 357-361.

 

Hamidifar, H., Omid, M. H., and Keshavarzi, A. (2015). “Longitudinal dispersion in waterways with vegetated floodplain”. Ecological Engineering, 84, 398-407.

Kadlec, R.H. and Knight, R.L. (1996). Treatment wetlands. CRC Press Boca Raton, Florida. 893p.

Nepf, H. (1999). “Drag, turbulence, and diffusion in flow through emergent vegetation”, Water Resources Research, 35(2): 479–489.

Rutherford, J.C. (1994). River mixing. New York: John Wiley & Sons, p. 347.

Wahl, T.L. (2000). “Analyzing ADV data using WinADV”, ASCE Joint Conference on Water Resources Engineering and Water Resources Planning and Management, Minneapolis, Minnesota, USA, July 30-August 2.

Windham, L., Weis, J.S., and Weis, P. (2003). “Uptake and distribution of metals in two dominant salt marsh macrophytes”. Estuarine Coastal Shelf Science, 56: 63–72.

Zeng, Y.H., Huai, W.X. and Guymer, I. (2008). “Transverse mixing in a trapezoidal compound open channel”, Journal of Hydrodynamics, Series B (20): 645–649.