بررسی خصوصیات جریان در محل تلاقی دو کانال مرکب (مطالعه عددی)

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

2 دانشگاه سمنان

چکیده

تلاقی رودخانه‌ها یا کانال‌ها، پدیده‌ای رایج است. اما علی‌رغم شباهت بیشتر مقاطع رودخانه‌ها به مقطع مرکب و نیز تفاوت‌های آن با مقاطع ساده، به نظر می‌رسد مطالعات جامعی در خصوص تلاقی دو کانال مرکب صورت نگرفته است. برای اعتبارسنجی مدل، نتایج شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردید. مقادیر سه معیار MAE، RMSE و R2 برای بهینه‌ترین شبیه‌سازی با مدل آشفتگی K-w، به ترتیب برابر 0175/0، 0189/0 و 95/0 محاسبه شد.
از میان فاکتورهای موثر بررسی شده در تحقیقات گذشته، سه پارامتر موثر مورد ارزیابی قرار گرفتند که عبارتند از: نسبت دبی اصلی به فرعی، نسبت عرض کانال‌ها و شیب جداره کانال‌ها. سرعت و انرژی آشفتگی نیز برای چهار شبیه‌سازی خاص مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الگوی عمق آب در تلاقی دو کانال روباز به این صورت است که در وسط محل تقاطع، ارتفاع آب به حداکثر رسیده و سپس کاهش می-یابد تا در فاصله حدود یک متری از محل تلاقی، به حداقل برسد. بعد از این نقطه مجدد ارتفاع آب زیاد شده تا به تعادل برسد. درصد کاهش عمق حداقل آب به ازای تغییر هر پارامتر عبارت است از: افزایش 73/14 برابری نسبت عرض کانال‌ها تا 2/42 درصد، کاهش 11 برابری نسبت دبی تا 7/10 درصد و کاهش زاویه جداره کانال‌ها به یک سوم، تا 5/10 درصد. بر این اساس، عمده تغییرات و خصوصیات محل تلاقی دو کانال مرکب، مربوط به ویژگی‌های کانال فرعی بوده و حاصل اثریست که مومنتوم جریان فرعی بر جریان اصلی می‌گذارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Best, J.L. (1987). Flow dynamics at river channel confluences: implications for sediment transport and bed morphology. In: Recent Developments in Fluvial Sedimentology, Ethridge, F.G., Flores, R.M. and Harvey, M.D., Eds, Spec. Publs Soc. econ. Paleont. Miner. Tulsa, 39, 27–35.
Goudarzizadeh, R., Mousavi, S.H. & Hedayat, N. (2010). Simulation of 3D flow using numerical model at open-channel confluences. World Academy of Science, Engineering Technology, International Journal of Physical and Mathematical Sciences, 4(11), 1437–1442.
Khosravinia, P., Hosseinzadeh Delir, A. Shafaei Bejestan, M. & Farsadizadeh, D. (2014). Experimental and numerical effect of the side slope of the main channel on the flow pattern at the 90° junction degree of open channels. Danesh Water and Soil Science Journal, 24(3), 105-119. (In Persian)
Khosravinia, P., Hosseini, S.H. & Hosseinzadeh Dalir, A. (2019). Numerical analyzing of flow in open channel junction with effect of side slope of channel. Water Journal, 37(1), 35-43. (In Persian)
Nikpour, M.R. & Khosravinia, P. (2018). Numerical Simulation of Side Slope Effect of Main Channel Wall on Flow Behavior in Open Channels Junction. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 6(11), 1024-1037. (In Persian)
Rooniyan, F. (2014). The effect of confluence angle on the flow pattern at a rectangular open channel. Engineering Technology & Applied Science Research, 14(1), 576-580.
Talebi, Z., Azhdary, Kh. & Hosseini, S.H. (2020). Simulation of Subcritical Flow Distribution and Water Surface Fluctuations in Four-branch Open Channel Junction with FLOW 3D. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 14(3), 1018-1031. (In Persian)
Toranji, M.S. (2017). Numerical Study of the effect of obstacles on flow Pattern around junctions in open channels, M.Sc. Thesis, Department of Civil Engineering of Razi University, 103p. (In Persian)
Weber, L.J., Shumate, E.D. & Mawer, N. (2001). Experiments on flow at a 90 degree open-channel junction. J. Hydraulic Eng., 127(5), 340-350.
Yavari, P. (2014). Numerical study of flows in open channel intersections, M.Sc. Thesis, Department of Civil Engineering of Razi University, 143p. (In Persian)