بررسی چگونگی تغییرات تنش برشی بستر و انرژی جریان در اطراف موانع زاویه دار نفوذناپذیر و انواع موانع نفوذپذیر در کانال مستقیم با بستر متحرک

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 استادیار، گروه عمران دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

چکیده- وجود موانع در مسیر جریان سبب تغییرات قابل توجهی در توزیع تنش برشی وارد بر کف کانال و رودخانه میگردد. در تحقیق پیشرو توزیع تنش برشی در اطراف موانع زاویهدار نفوذناپذیر و موانع زاویه دار نفوذپذیر توریسنگی و میلهای دوردیفه با دو آرایش در امتداد هم و زیگزاگی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشها در یک کانال مستطیلی با عدد فرود 0.26 در شرایط آب زلال و نسبت سرعت جریان به سرعت آستانه حرکت ذرات کف صورت پذیرفت. نتایج نشان می دهد که توزیع تنش برشی بستر در مانع نفوذناپذیر از تنش برشی در مانع نفوذپذیر توریسنگی با تخلخل 30 درصد حدود 14.6 درصد بیشتر است. همچنین در موانع نفوذپذیر میله ای دوردیفه در امتداد هم و زیگزاگی توزیع تنش برشی تقریباً از شرایط مشابهی برخوردار است. محاسبات مربوط به استهلاک انرژی جنبشی در اطراف موانع زاویه دار بیانگر آن است که در موانع نفوذ ناپذیر، استهلاک انرژی حدود 14 درصد بیشتر از موانع نفوذپذیر توری سنگی است. همچنین در موانع نفوذپذیر با درصد بازشدگی یکسان نیز استهلاک انرژی در موانع توریسنگی حدود 80 درصد بیشتر از موانع میله ای دوردیفه است. این محاسبات همچنین نشان می دهد که استهلاک انرژی به آرایش هندسی میله ها نیز وابسته است؛ به طوریکه استهلاک انرژی موانع میلهای دوردیفه زیگزاگی، 18 درصد بیشتر از موانع در امتداد هم می باشد.

کلیدواژه‌ها


رزمجو، م. ق. (1390). تأثیر پارامترهای هیدرولیکی بر روی تغییرات بستر در اطراف آبشکن‌های باز و بسته. چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران.

رمضانی، ی.، قمشی، م. (1393). مطالعه تنش برشی بستر پیرامون تکیه‌گاه پل در حضور پوشش گیاهی صلب غیر مستغرق روی دشت سیلابی. مجله علمی پژوهش هیدرولیک، دوره 9، شماره 1، ص. 45-57.

مهرآیین، م. (1393). مبانی استفاده از دستگاه‌های آزمایشگاهی در مهندسی هیدرولیکی با تأکید بر دستگاه سرعت‌سنج صوتی تک نقطه‌ای. پژوهشکده آب، دانشگاه تربیت مدرس.

Ahmed, F. and Rajaratnam, N. (2000). Observations on flow around an abutment. Journal of Engineering Mechanics, 125(1), pp. 51-59.

Ahmed, M. (1951). "Spacing and protection", 46, London.

Chand, F. (1998). Maryland SHA procedure for estimating scour at bridge abutments part 2-clear water scour, ASCE Proceedings of the International Water Resources Engineering Conference held in Memphis, 1: pp. 169-173.

Fazli, M. Vaghefi, M. Ghodsian, M. (2009). "Investigation and comparison of shear stress calculation methods in arc channels", 8th International Congress of Civil Engineering, University of Shiraz, Iran (In Persian).

Gharib zade, A. Afzali Mehr, H. Moradian, M. and Baghbani, R. (2012). "The role of components of reynolds stresses and kinetic energy of turbulence in scouring around elliptical bridges", 9th International Conference of River Engineering, University of Shahid Chamran, Ahvaz, Iran (In Persian).

Hooshmandi, F. Zahiri, A. Meftah Helghi, A.A. (2015). "Comparison of methods for estimating shear stress distribution in width of open channels", Short Technical Report, Journal of Water and Soil Conservation, 21(5) (In Persian).

 

Kazemi, M, Shafaei Bojestan, M and Atashi, V, (2011). Investigation of shear stress in a sharp-angle arc of 90 degrees with and without overflow, Third National Conference on Integrated Water Resources Management, Sari, Iran.

Molinas, A., Kheireldin, K. and Baosheng, W. (1998). Shear stress around vertical wall abutments. Journal of Hydraulic Engineering, 124(8), pp. 822-830.

Rajaratnam, N. and Nwachukwu B. A. groin-like structures. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 109: 463–480.

Rajaratnam, N. and Nwachukwu, B. (1983). "Erosion near groyne-like structures", J. Hydraul. 21(4), pp. 277-287.

Sheibani, H, R, Bayat, H.A. (2006). Flow velocity and shear stress Reynolds on the crest of the Gabion overflow dam, Esteghlal J, 26 (1).

Tingsanchali, T. Maheswaran, S. (1990). "2-D depth averaged flow computation near groyne", J. Hydraul Eng. 116(1) pp. 71-86.

Vaghefi, M, Ghodsian, M, S. Moosavi Naeini, A and Panah Pour, N. (2010). Laboratory study of two-dimensional shear stress variations in a 90 degree arc using an average velocity method, Tenth conference Golbal irrigation and reduce evaporate.

Vittal, N., Kothyari, U. C., Haghighat, M. (1994). Clear water scour around bridge pier group. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 120, (11): 1309-1318.

Zhang, H. Nakagawa, H, 2009. Characteristics of local flow and bed deformation at impermeable and permeable spur dykes. Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE, Vol 53, February.