بررسی آزمایشگاهی تاثیر رسوبات درشت دانه بستر بر روند ته نشینی و تله اندازی رسوبات چسبنده معلق

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

3 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

یکی از عوامل مؤثر بر ته-نشینی و تله‌اندازی رسوبات چسبنده، جنس بستر می‌باشد. در این پژوهش با استفاده از فلوم دایره‌ای به بررسی تاثیر رسوبات بستر بر تله‌اندازی و ته‌نشینی رسوبات معلق در غلظت‌های گوناگون و تنش‌های برشی مختلف جریان پرداخته شده است. آزمایش‌ها در دو حالت بستر صاف و بستر با رسوبات درشت دانه (D50= 2.4 , 9.4 mm) برای غلظت‌های اولیه 5، 10 و 20 گرم بر لیتر و سرعت‌های جریان 14/0، 24/0 و 34/0 متر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد در دو حالت بستر صاف و زبر، غلظت رسوبات معلق با گذشت زمان کاهش می‌یابد اما بستر‌های زبر موجب افزایش نرخ ته‌نشینی و افزایش زمان رسیدن به غلظت تعادلی می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهد ضریب تله‌اندازی در بستر ماسه‌ای و شنی با افزایش تنش‌برشی و غلظت اولیه، نسبت به بستر صاف بترتیب تا 7/5 و 5/3 برابر افزایش می‌یابد. افزایش ضریب تله‌اندازی در تنش‌های برشی بزرگتر را می‌توان با تاثیر رسوبات درشت دانه بستر بر کاهش سرعت جریان و ایجاد پدیده‌های ترکشی- رفت و برگشتی ناشی از آشفتگی جریان بیان نمود.

کلیدواژه‌ها


Amelia V.C.M., Teixeira, C.F.J., Senhorinha. Teixeira, F.C.F.S. (2010). “Physical characterization of estuarine sediments in the northern coast of Portugal”. Journal of Coastal Research, 26.2: 301-311.

Detert, M., Nikora, V., Jirka, G., (2010). “Synoptic velocity and pressure fields at the water-sediment interface of streambeds”. J. Fluid Mech. 660, 55–86.

Dwivedi, A., Melville, B., Shamseldin, A., Guha, T., (2011). “Flow structures and hydro- dynamic force during sediment entrainment”. Water Resour. Res. 47, W01509 . Finnigan, J. 20 0 0. Turbulence in plant canopies. Ann. Rev. Fluid Mech. 32 (1), 519–571

Giardino, A., Ibrahim, E., Adam, S., Toorman, E.A., Monbaliu, J. (2009). “Hydrodynamics and Cohesive sediment transport in the Ijzer Estuary, Belgium: Case Steady”. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering (ACSE), 135:176-184.

Gonzalez. F.N. (2016). “Infiltration of fine sediment mixtures through poorly sorted immobile coarse beds”. Journal of Advances in Water Resources, AGU Puplication. 52, 9306–9324.

Heppell, C. , Wharton, G. , Cotton, J. , Bass, J., Roberts, S., (2009). “Sediment storage in the shallow hyporheic of lowland vegetated river reaches”. Hydrol. Processes 23, 2239–2251.

Huang, J., Hilldate, R.C., Greiman, B.P. (2006). “Erosion and sedimentation manual”. U.S. Department of the interior. United States Bureau of Reclamation.

Khastar Boroujeni, M., Esmaili, k., Samadi, H., Ziaei, A.N. (2018). “Wastewater effect on the deposition of cohesive sediment”. Journal of Environmental Engineering, ASCE, ISSN 0733-9372. 144(1): 04017083

Krishnappan, B.G. & Engel, P. (2006). Entrapment of fines in coarse sediment beds. River Flow 2006. Ferreira, Alves, Leal and Cardoso (eds). Taylor and Francis Group, London, 817–824.

Krone, R.B. (1962). "Flume Studies of the Transport of Sediment in Estuarial Shoaling Processes," Technical Report, Hydraulic Engineering Laboratory, University of California, Berkeley California.

Maa, J.P., Kwon, J., Hwang, K., Kyung Ha, H. 2008. Critical bed shear stress for cohesive sediment deposition under steady flows. Journal of Hydraulic Enigineering (ASCE), 134: 1767-1771.

Mehta, A.J., and E. Partheniades (1973). "Depositional Behavior of Cohesive Sediments," Tech Report No. 16, Univ. of Florida, Gainesville, Florida.

Mohajeri, S. H., Righetti , M., Wharton. G., Romano. G. P. (2016). “On the structure of turbulent gravel b e d flow: Implications for sediment transport”. Journal of Advances in Water Resources (Elsevier). 92 , 90–104.

Packman, A.I., and MacKay, J.S. (2003). “Interplay of stream-subsurface exchange, clayparticle deposition, and streambed evolution”. Water Resources Research. 39(4): 1-7.

Partheniades, E., and Kennedy, J. G. (1966). “Deposition behavior of fine sediment in a turbulent fluid motion”. Proc., 10th Int. Conf. on Coastal Engineering, Tokyo, 707–724.

Partheniades, E., Cross, R.H., Ayora, A., (1968). “Further research on the deposition of cohesive sediments”. Proceedings of the 11th Conference on Coastal Engineering, pp. 723–772.

Partheniades, E., J.F. Kennedy, R.J. Etter, and R.P. Hoyer (1966). “Investigations of the Depositional Behavior of Fine Cohesive Sediments in an Annular Rotating Channel.”, Hydrodynamics Lab Report No. 96, MIT, Cambridge Massachusetts.

Radice, A., Nikora, V., Campagnol, J., Ballio, F., (2013). “Active interactions between tur- bulence and bed load: Conceptual picture and experimental evidence”. Water Resour. Res. 49 (1), 90–99 .

Rehg, K.J., Packman, A.I., Ren, J. (2005). “Effects of suspended sediment characteristics andbed sediment transport on streambed clogging”. Hydrological Processes, 19: 413-427.

Winterwerp, J.C. (2007). On the sedimentation rate of cohisive sediment. Estuarine and Coastal Fine Sediments Dynamics, 209-225.