بررسی آزمایشگاهی پارامترهای هیدرولیکی جریان چگال در اثر تنگ شدگی بدنه کانال

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.

2 گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران. گروه مهندسی عمران، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت،

3 گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران. گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان،

چکیده

جریان غلیظ یک حرکت نسبی است که بین دو لایة سیال که حتی دارای اختلاف کمی در چگالی هستند ایجاد می‌گردد که اختلاف در وزن مخصوص و یا در واقع تأثیر شتاب ثقل بر روی اختلاف جرم مخصوص باعث ایجاد این گونه جریان‌ها می‌شود. در این مطالعه از مدل آزمایشگاهی با طول 8 متر و عرض 35 سانتیمتر و ارتفاع 60 سانتیمتر استفاده شده است که به بررسی ارتباط بین پارامترهای هیدرولیکی جریان و همچنین میزان انباشتگی رسوبات در اثر تنگ شدگی های ممتد و موضعی پرداخته شده است.نتایج نشان داد در پروفیلهای بی بعد سرعت در ناحیه دیواره تغییرات ضریب n تقریبا زیاد بوده و از 3.027 تا 5.33 در آزمایشات مختلف متغییر می باشد تغییرات زیاد این ضریب بدلیل وجود تاثیر برش در کف بر روی پروفیل های سرعت می باشد همچنین با افزایش شیب کف کانال از 1% به 3% موجب کاهش ضخامت جریان گل آلود و در نتیجه سرعت جریان چگال افزایش می یابد. وجود تنگ شدگی ممتد و موضعی باعث گردید که سرعت جریان چگال بعد از تنگ شدگی حدود 2.26 برابر افزایش یابد و برای کل مدلها با تمامی حالات مختلف میزان راندمان تله اندازی رسوبات برابر 29.8 % می باشد.

کلیدواژه‌ها


Abhari, M., Iranshahi, M., Ghodsian, M. and Firoozabadi, B. (2018). Experimental study of obstacle effect on sediment transport of turbidity currents. Journal of Hydraulic Research, 56(5), 618-629.
Akbarizadeh, M., Saffarian, M.R. and Ghomeshi, M. (2020). Experimental Investigation of Sediment Accumulation Reduction in Reservoirs Due to Turbidity Currents with Channel Insertion at the Entrance, International Journal of Civil Engineering, 18(1), 37-47.
Altinakar, M.S., Graf, W.H. and Hopfinger, E.J. (1990). Weakly depositing turbidity current on a small slope, Journal of Hydraulic Research, 28(1), 55-80.
Carrillo, J., Castillo, L., Marco, F. and Garcia, J. (2020). Experimental and Numerical Analysis of Two-Phase Flows in Plunge Pools. Journal of Hydraulic Engineering, 146(6), 4-11.
Chamoun, S., Cesare, G. and Schleiss, A. (2016). Managing reservoir sedimentation by venting turbidity currents: A review, International Journal of Sediment Research., 31(3), 195-204.
Cortes, A., Rueda, F. and Wells, M. (2014) Experimental observations of the splitting of a gravity current at a density step in a stratified water body. Journal of Geophysical Research Geophys., 119(2), 1038-1053.
Ezz, H. and Imran, J. (2013). Experimental modeling of depositional turbidity currents in a sinuous submarine channel, Journal of Sedimentary Geology, 290(10), 175–187.
Farizan, A., Yaghoubi, S., Firoozabadi, B. and Afshin, H. (2018). Effect of an obstacle on the depositional behaviour of turbidity currents. Journal of Hydraulic Research, 57(1), 75-89.
Goodarzi, D., Sookhak, K., Khavasi, E. and Abolfathi, S. (2020). Large eddy simulation of turbidity currents in a narrow channel with different obstacle configurations. Scientific Reports, 10, 45-58.
Hoffmann, G., Azadani, M. and Meiburg, E. (2015). Sediment wave formation caused by erosional and depositional turbidity currents: A numerical investigation. Journal of Procedia IUTAM, 15(3), 26-33.
Huang, H., Imran, J. and Pirmez, C. (2012). The depositional characteristics of turbidity currents in submarine sinuous channels Journal of Marine Geology, 329-331(5), 93-102.
Imran, J., Khan, S.M., Pirmez, C. and Parker, G. (2017). Froude scaling limitations in modeling of turbidity currents. Journal of Environmental Fluid Mechanics, 17(1), 159–186.
Mauti, G., Stolle, J., Takabatake, T., Nistor, L., Goseberg, N. and Mohammadian, A. (2020). Experimental Investigation of Loading due to Debris Dams on Structures, Journal of Hydraulic Engineering, 146(5), 92-113.
Peakall, J. and Sumner, E. (2015). Submarine channel flow processes and deposits: Aprocess-product perspective. Journal of Geomorphology, 244(1), 95-120.
Postma, G. and Cartigny, M.J.B. (2014). Supercritical and subcritical turbidity currents and their deposits-A synthesis. Journal of Geology, 42(11), 987–990,
Shringarpure, M., Cantero, M.I. and Balachandar, S. (2016). Analysis of turbulence suppression in sediment-laden saline currents. 7th International Conference on Fluid Mechanics, ICFM7, 126(10), 16-23.
Straub, K., Mohring, D., Buttles, J., Mcelory, B. and Pirmez, C. (2011). Quantifying the influence of channel sinuosity on the depositional mechanics of channelized turbidity currents: A laboratory study. Journal of Marine and Petroleum Geology, 28(3), 744-760.
Wang, Z., Xia, J., Li, T., Deng, S. and Zhang, J. (2016). An integrated model coupling open-channel flow, turbidity current and flow exchanges between main river and tributaries in Xiaolangdi Reservoir, China. Journal of Hydrology, 543(2), 548-561.
Wu, C.S. and Dai, A. (2019). Experiments on two-layer stratified gravity currents in the slumping phase, Journal of Hydraulic Research, 57(4), 115-131.
Yokokawa, M.Shozakai, D.Higuchi, H., Hughes Clarke, and Izumi, N. (2015). Experimental study on cyclic steps formed by surge-type turbidity currents. American Geophysical Union, Fall Meeting.