«یادداشت تحقیقاتی» آستانه حرکت ذره‌های رسوبی در کانال با جداره صلب با مقطع U-شکل

نوع مقاله: یادداشت تحقیقاتی

نویسندگان

1 دکتری مهندسی عمران-هیدرولیک و منابع آب، دانشکده فنی دانشگاه ارومیه

2 دانشیار مهندسی عمران-هیدرولیک و مکانیک رودخانه، دانشکده فنی دانشگاه ارومیه

چکیده

-انتقال رسوب یکی از موضوع­های مهم در طراحی هیدرولیکی کانال­ها با جداره صلب می­باشد. سیستم کانال­های زهکشی آب­های سطحی در شهرها، کانال­های آبیاری و سایر کانال­های انتقال و توزیع آب، نوعی از کانال­ها با جداره صلب می­باشند. شکل سطح مقطع کانال، یکی از عوامل تأثیرگذار در انتقال رسوب در کانال­ها با جداره صلب می­باشد. در این مطالعه آزمایشگاهی، آستانه حرکت ذره­های رسوب در یک کانال U-شکل با جداره صلب بررسی شده است. داده­های آزمایشگاهی با استفاده از روش­های تنش برشی بحرانی و سرعت بحرانی تحلیل شده و روابطی برای محاسبه تنش برشی و سرعت مورد نیاز برای آستانه حرکت ذره­های رسوبی در کانال U-شکل با جداره صلب ارائه شده است. روابط ارائه شده با روابط متناظر برای کانال­ها با جداره متحرک و صلب موجود در پیشینه موضوع مقایسه شده است. بر اساس نتایج به­دست آمده، ذره­های رسوب در کانال­ها با جداره صلب نیاز به تنش برشی بحرانی و سرعت بحرانی کمتری در مقایسه با کانال­ها با جداره متحرک دارند. مقایسه روابط آستانه حرکت بر اساس روش سرعت بحرانی در کانال­ها با جداره صلب نشان می­دهد که ذره­های رسوب در کانال U-شکل نیاز به سرعت بحرانی بیشتری در مقایسه با کانال­های دایره­ای، مستطیلی و مستطیلی با کف V-شکل دارند. ­

کلیدواژه‌ها


صفری، م. ج. ص.؛ محمدی، م. ع. و گیلانی­زاده­دیزج، گ.؛ (1392). "بررسی آستانه نهشته شدن و حرکت دانه‌های رسوبی در مجاری باز جدارصلب، "مجله دانش آب و خاک، دوره 23، شماره 3، ص.ص. 13-24.

Bong, C.H.J., Lau, T.L. and Ab Ghani, A. (2013). “Verification of equations for incipient motion studies for a rigid rectangular channel.” Water Sci. Technol. 67(2): 395-403.

Butler, D., May, R. W. P. and Ackers, J. C. (1996). “Sediment transport in sewers. Pt. 2: design.” P. I. Civil Eng-Mar. En. 118(2): 113-120.

Butler, D. and Davies, J., (2004). Urban drainage. CRC Press, Boca Raton.

Dey, S. (1999). “Sediment threshold.” Appl. Math. Model. 23(5): 399-417.

Dey, S. (2003). “Threshold of sediment motion on combined transverse and longitudinal sloping beds.” J. Hydraul. Res. 41(4), 405-415.

Dey, S. and Papanicolaou, A. (2008). “Sediment threshold under stream flow: A state-of-the-art review.” KSCE J. Civ. Eng. 12(1): 45-60.

El-Zaemey, A. K. S. (1991). “Sediment transport over deposited beds in sewers.” PhD Thesis, University of Newcastle upon Tyne.

Engelund, F. A. (1964). “Flow resistance and hydraulic radius.” ISVA, Technical Univ. of Denmark. Basic Research Progress Rep. No. 6.

Ippen, A. T. and Verma, R. P. (1953). The motion of discrete particles along the bed of a turbulent stream. Proceedings of Minnesota International Convention, Minneapolise, Minn.

Kramer, H. (1935). “Sand mixtures and sand movement in fluvial levels.” Trans. ASCE, 100, 798-838.

Knight, D. W., Demetriou, J. D. and Hamed, M. E. (1984). “Boundary shear in smooth rectangular channels.” J. Hydraul. Eng. 110(4), 405–422.

Lavelle, J. W. and Mofjeld, H. O. (1987). “Do critical stresses for incipient motion and erosion really exist?” J. Hydraul. Eng. 113(3): 370-385.

Mohammadi, M. (2005). “The initiation of sediment motion in fixed bed channels.” Iran. J. Sci. Technol. B. 29(B3): 365-372.

Novak, P. and Nalluri, C. (1975). “Sediment transport in smooth fixed bed channels.” J. Hydraul. Div. ASCE 101(HY9): 1139-1154.

Novak, P. and Nalluri, C. (1984). “Incipient motion of sediment particles over fixed beds.” J. Hydraul. Res. 22(3): 181-197.

Omid, M. H., Narayanan, R. and Nalluri, C. (2002). “Erosion of a sediment deposit from a rigid rectangular channel by clear water.” Proc. Inst. Civ. Eng., Waters Maritime Engineering, 154(1): 63-73.

Ota, J. J. and Perrusquia, G. S. (2013). “Particle velocity and sediment transport at the limit of deposition in sewers.” Water Sci. Technol. 67(5): 959-967.

Paphitis, D. (2001). “Sediment movement under unidirectional flows: an assessment of empirical threshold curves.” Coast. Eng. 43(3): 227-245.

Pilotti, M., Menduni, G. and Castelli, E. (1997). “Monitoring the inception of sediment transport by image processing techniques.” Exp. Fluids. 23(3): 202-208.

Rouse, H. (1965). “Critical analysis of open-channel resistance.” J. Hydr. Eng. Div., ASCE, 91 (4), 1–23.

Safari, M. J. S., Mohammadi, M. and Manafpour, M. (2011). “Incipient motion and deposition of sediment in rigid boundary channels.” Proceedings 15th International Conference on Transport &
Sedimentation of Solid Particles, 6-9 September, Wroclaw, Poland, 63-75.

Safari, M. J. S., Mohammadi, M. and Gilanizadehdizaj, G. (2014). “On the effect of cross sectional shape on incipient motion and deposition of sediments in fixed bed channels.”J. Hydrol. Hydromech. 62(1): 75-81.

Safari, M. J. S., Aksoy, H. and Mohammadi, M. (2015). “Incipient deposition of sediment in rigid boundary open channels.” Environ. Fluid Mech. 15 (5): 1053-1068.

Safari, M. J. S., Aksoy, H. and Mohammadi, M. (2016). “Artificial neural network and regression models for flow velocity at sediment incipient deposition.” J Hydrol. 541, 1420-1429.

Safari, M. J. S., Aksoy, H., Unal, N. E. and Mohammadi, M. (2017). “Non-deposition self-cleansing design criteria for drainage systems.” J. Hydro-environ. Res. 14: 76-84.

Shields, A. (1936). “Application of similarity principles and turbulence research to bed-load movement.” Preussiischen Research Institute of Hydraulic Engineering, Berlin, Germany, Issue 26.

Yen, B. C. (2002). “Open channel flow resistance.” J. Hydraul. Eng. 128 (1), 20–39.