بررسی آزمایشگاهی و عددی تاثیر ضخامت بستر رسوبی و فرم بستر تلماسه بر جابجایی آلودگی در رودخانه ها

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علو م کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

چکیده

چکیده: صنعتی شدن جوامع بشری یکی از عوامل افزایش ورود آلاینده ها به آبهای سطحی میباشد. مدل نگهداشت موقت (TSM) با در نظر گرفتن مساحت ناحیه نگهداشت (As) و همچنین ضریب تبادل ناحیه نگهداشت (α) یکی از مناسبترین روشهای تحلیل انتقال و پراکنش آلودگی در رودخانه های دارای نواحی هایپریک میباشد. در پژوهش حاضر، تاثیر ضخامت بستر رسوبی (db) و همچنین وجود شکل بستر تلماسه با طولهای موج بستر (λ) و دامنه های بستر (∆) متفاوت بر جابجایی آلودگی در بسترهای شنی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشهای ماده ردیاب (NaCl) در یک کانال آزمایشگاهی با طول 12 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع دیواره 7/0متر در محدوده سرعت متوسط جریان (U) 078/0 تا 361/0 و در محدوده عدد فرود جریان (Fr) 069/0 تا 290/0 انجام شدند. نتایج مدل عددی نشان داد که افزایش پارامتر بی بعد نسبت ضخامت بستر رسوبی به عمق جریان (d_b/d) باعث کاهش ضریب پراکنش طولی (Dx)، کاهش (As) و کاهش (α) میشود. نتایج این تحقیق نشان داد با افزایش تقریباً 16 تا 32 برابری پارامتر بی بعد (∆/d)، ضریب α حدوداً 65 تا 95 درصد افزایش یافته که مقدار این تغییرات به محدوده عدد رینولدز در نواحی هایپریک (Re*) بستگی داشته است. نتایج نشان داد که تاثیر وجود شکل بستر تلماسه بر تغییرات پارامترهای مدل (TSM) تا محدوده Fr

کلیدواژه‌ها


Allen, J.R.L. (1985). Principles of physical sedimentology. Chapman and Hall, New York, 272 pp.
Azhdan, Y. (2018). Experimental investigating of the advection-dispersion equations for pollutant transport in the Gravel-Bed Rivers. Ph.D. Thesis, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari. Iran, 299 pp. (In Persian).
Azhdan, Y., Emadi, A., Chabokpour, J. and Daneshfaraz. R. (2019). Estimation of Transient Storage Parameters for Simulation of Pollution Transport in the Gravel Bed Rivers. Iranain Journal of Soil and Water Research. 50(1), 65-76. (In Persian)
Bancala, K.E. and Walters, R.A. (1983). Simulation of solute transport in a mountain pool-and riffle stream: a transient storage model. Water Resources Research. 19(3), 718–724.
Boano, F., Harvey, J.W., Marion, A., Packman, A.I., Revelli, R., Ridolfi, L. and Wörman, A. (2014). Hyporheic flow and transport processes. Mechanisms, models, and biogeochemical implications. Reviews of Geophysics. 52(4), 603-679.
Cardenas, M.B. and Wilson, J.L. (2006). The influence of ambient groundwater discharge on hyporheic zones induced by current-bedform interactions. Journal of Hydrology. 331(1-2), 103–109.
Carling, P.A. (1999). Subaqueous gravel dunes. J. Sediment. Res., 69, 534–545.
Chabokpour, J., Amiri Takoldani, E. and Sedghi Asl,
M. (2017). Estimation of longitudinal dispersion coefficient of suspended sediments through the large porous Medias. Journal of Water and Soil Conservation. 23(6), 317-332. (In Persian)
Chen, X., Cardenas, M.B. and Chen, L. (2015). Three‐dimensional versus two‐dimensional bed form‐induced hyporheic exchange. Water Resources Research. 51(4), 2923-2936.
Elliott, A.H. and Brooks, N.H. (1997a). Transfer of nonsorbing solutes to a streambed with bed forms: Theory. Water Re-sour. Research. 33(1), 123-136.
Elliott, A.H. and Brooks, N.H. (1997b). Transfer of nonsorbing solutes to a streambed with bedforms: Laboratory experiments. Water Re-sour. Research. 33(1), 137 –151.
Fox, A., Boano, F. and Arnon, S. (2014). Impact of losing and gaining streamflow conditions on hyporheic exchange fluxes induced by dune shaped bed-forms. Water Resources Research. 50(3), 1895-1907.
Ghasemi, M., Heidarpour, M. (2015). Investigation of Distribution of Velocity and Turbulence Intensity in Presence of Dunes and Vegetation in a Rectangular Open Channel. Journal of Hydraulics, 10(3), 1-14.
Gonzales-Pinzon, R., Haggerty, R. and Dentz, M. (2013). Scaling and predicting solute transport processes in streams. Water Resources Research. 49(7), 4071-4088.
Guy, H.P., Simons, D.D. and Richardson, E.V. (1966). Summary of alluvial channel data from flume experiments, 1956-1961. U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 462-I: 96.
Lee, D.H., Kim, Y.J. and Lee, S. (2014). Numerical modeling of bed form induced hyporheic exchange. Paddy and Water Environment. 12(1), 89-97.
Movahedi, N., Dehghani, A.A., Schmidt, Ch., Trauth, N. and Meftah, M. (2020). Comparison of Hyporheic Exchanges in 2D and 3D Riffle-Pool bed form structures. Amirkabir Journal of Civil Engineering. 52 (8), 1-3. (In Persian)
Orghidan, T. (1959), Ein neuer Lebensraum des unterirdischen Wassers: Der hyporheische Biotop, Archiv für Hydrobilogie, 55, 392–414.
Packman, A.I., Salehin, M. and Zaramella, M. (2004). Hyporheic exchange with gravel beds: Basic hydrodynamic interactions and bedform-induced advective flows. J. Hydraul. Engineering. 130(7), 647–656.
Pang, L., Goltz, M. and Close, M. (2003). Application of the method of temporal moments to interpret solute transport with sorption and degradation. Journal of Contaminant Hydrology.  60(1-2), 123– 134.
Reible, D.D. and Savant-Malhiet, S.A. (1993). Comparison of physical transport processes in no cohesive river sediments. J. Environ. Engineering. 119(1), 90–102.
Runkel, R.L. (1998). One dimensional transport with inflow and storage (OTIS): A solute transport model for streams and rivers. U.S. Geological Survey. Water-Resources investigations. Report 98-4018. 73 p. Denver, Colorado.
Seo, I.W. and Cheong, T.S. (2001). Moment-based calculation of parameters for the storage zone model for river dispersion. Journal of Hydraulic Engineering. 127(6), 453-465.
Thibodeaux, L.J. and Boyle, J.D. (1987). Bedform-generated convective transport in bottom sediment. Nature. 325(6102), 341-343.
Vittal, N., RangaRaju, K.G. and Garde, R.J. (1977). Resistance of two-dimensional triangular roughness. J. Hydraul. Research. 15(1), 19–36.
Wood, P.J. and Armitage, P.D. (1997). Biological effects of fine sediment in the lotic environment. Environ. Management. 21(2), 203–217.