بررسی توزیع سرعت و شدت آشفتگی در حضور تلماسه و پوشش گیاهی در یک کانال مستطیلی روباز

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 کارمند آب منطقه ای اصفهان

2 هیئت علمی گروه آبیاری دانشگاه صنعتی اصفهان

3 هیئت علمی گروه آبیاری دانشگاه شهرکرد

چکیده

نظر به اهمیت شکل‌های بستر نظیر تلماسه‌ها در کنترل میزان انتقال رسوب، تولید اغتشاش و مقاومت جریان و همچنین نقش پوشش گیاهی در انتقال جریان و جرم در رودخانه‌ها، کانال‌ها و تالاب‌ها، ضرورت مطالعه ساختار جریان در اثر برهم‌کنش پوشش گیاهی و تلماسه بیش از پیش مطرح می‌گردد. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثر ارتفاع تاج تلماسه در حضور پوشش گیاهی بر توزیع سرعت و شدت آشفتگی است. بدین‌نظور مدل فیزیکی شامل تلماسه‌ها با طول موج یک متر، دو ارتفاع تاج 04/0 و 08/0 متر، شیب وجه پایین‌دست 28 درجه و عرضی برابر عرض کانال تهیه شد. شن مورد استفاده برای ساخت تلماسه‌ها دارای قطر متوسط 14 میلی‌متر می‌باشد. برای شبیه‌سازی پوشش گیاهی کناری رودخانه‌ها از ساقه برنج استفاده گردید. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع تاج تلماسه، ناحیه جدایی جریان از نزدیکی تاج تلماسه با ارتفاع 4 سانتی‌متر به نزدیکی بخش فرورفته انتقال می‌یابد. مقدار بیشینه تنش با افزایش ارتفاع تاج تلماسه در فاصله دورتری از بستر اتفاق می‌افتد. بیشینه نوسانات در راستای جریان روی تلماسه با ارتفاع تاج 4 سانتی‌متر روی وجه بالادست قرار گرفته است، در حالی‌که این مقدار در تلماسه با ارتفاع 8 سانتی‌متر در بالای ناحیه جدایی جریان در منطقه برخاستگی اتفاق افتاده است.

کلیدواژه‌ها


Allen, J. R. L., (1985). Principles of physical sedimentology, Chapman and Hall, New York, 272 pp.

Ashley, G. M. (1990). "Classification of large-scale subaquenous bed forms: a new look at an old problem", J. Sediment. Petrol. Vol. 60, pp. 160-172.

Bennett, S. J. and Best, J. L. (1995). "Mean flow and turbulence structures over fixed, two-dimentional dunes: Implication for sediment transport and bed form stability", Sedimentology. Vol. 42, pp. 491-513.

Bes., J. L. (1993). "On the interaction between turbulent flow structure, sediment transport and bed form development: some considerations from recent experimental research". In: N. J. Clifford, J. R. French, and J. Hardisty (Eds.), Turbulence: Perspectives on flow and sediment transport, John Wiley & Sons Ltd., New York, p. 360.

Best, J. and Kostaschuk, R., (2002). "An experimental study of turbulent flow over a low angle dune". J. Geophys. Res. 107(C9), 3135.

Carling, P. A., 1999, Subaqueous gravel dunes. J. Sediment. Res., 69: 534–545.

Carollo., F. G.; Ferro, V. and Termini, D. (2002). "Flow resistance law in channels with flexible submerged vegetation". J. Hydraul. Eng. Vol. 131, pp. 554-565.

Dingman, S. L. (1984). Fluvial hydrology. W. H. Freeman and Company, New York, p. 383.

Grass, A. J. (1971). "Structural features of turbulent flow over smooth and rough boundaries", J. Fluid Mech. Vol. 50, 233-255.

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.

Jerolmack, D. and Mohring, D. (2005). "Interactions between bed forms: topography, turbulence, and transport", J. Geophys. Res. 110: 1-13.

Leeder, M. R. (1983). "On the interaction between turbulent flow, sediment transport and bedform mechanics in channelized flows", PP 5-18. In: J. D. Collinson, and J. Lewin (Eds), Modern and Ancient Fluvial Systems: International Association of Sedimentologist Special Publication 6, Balckwell Scientific Publications, Oxford.

Lyn, D. A. (1993). "Turbulence measurements in open-channel flows over artificial bed forms", J. Hydraul. Eng. ASCE. Vol. 119, No. 3, pp. 306-326.

Mazumder, B. S. Pal, D. Ghoshal, K. and Ojha, S. P. (2009). "Turbulence statistics of flow over isolated scalene and isosceles triangular-shaped bedforms", J. Hydraul. Res. Vol. 47, No. 5, pp. 626-637.

McLean., S. R.; (1990). "The stability of ripples and dunes", Earth Sci. Rev. Vol. 29, pp. 131-144.

Mohajeri, S. H. Grizzi, S. Righetti, M. Romano, G. P., and Nikora, V. (2015). "The structure of gravel bed flow with intermediate submergence: A laboratory study". Water Resources Research, 51(11), 9232-9255.

Nasiri., E.; Afzalimehr, H.; and Singh, V. P.; (2010). "Effect of bedforms and vegetated banks on velocity distributions and turbulent flow structure. Journal of Hydrology Engineering", ASCE. pp. 1-41.

Nelson, J. M. Mclean, S. R. and Wolfe, S. R. (1993). "Mean flow and turbulence over two-dimensional bed form", Water Reasour. Res. Vol. 29, pp. 3935-3953.

Ojha, S. P.; and Mazumder, B. S. (2008). "Turbulence characteristics of flow region over a series of 2-D dune shaped structures", Adv. Water Res. Vol. 31, pp. 561-576.

Shiono, K. and Feng, T. (2003). "Turbulence measurements of dye concentration and effects of secondary flow on distribution in open channel flows", J. Hydraul. Eng. Vol. 129, No. 5, pp. 373-384.

Stoesser, T. M. Braun, C. Garcia-villalba M. and Rodi, W. M. (2008). "Turbulence structures in flow over two-dimensional dunes", J. Hydraul. Eng. ASCE. Journal of Hydrology Enginering. Vol. 134, No. 1, pp. 42-55.

Van Mierlo, M. C. L. M. and de Ruiter, J. C. C. (1988). "Turbulence measurements above artificial dunes", Technical Report, TOW A55 Q789, PP. 142. Delfut Hydraulics Laboratory, Delfut, Netherlands.

Venditti, J. G. (2007). "Turbulent flow and drag over fixed two- and three-dimensional dunes", J. Geophys. Res. 112, F04008, DOI: 10. 1029/2006JF000650.

Venditti, J. G. and Bennett, S. J., (2000). "Spectral analysisvof turbulent flow and suspended sediment transport over fixed dunes", J. Geophys. Res. 105: 22035-22047.

Xie, Z., Lin, B., and Falconer, R. A. (2014). "Turbulence characteristics in free-surface flow over two-dimensional dunes". Journal of Hydro-environment Research, 8(3), 200-209.