بررسی تغییرات هیدرولیک جریان در آبراهه مرکب پیچانی با پوشش گیاهی انعطاف پذیر مستغرق

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد گروه مهندسی آب

2 عضو هیات علمی- استاد

3 هیات علمی

چکیده

طراحی و مدیریت موثر سیستم‌های رودخانه‌ای همراه با پوشش گیاهی نیاز به درک عمیق و شناخت از مکانیک جریان حاکم بر آن‌ها را دارد. در مطالعه حاضر به بررسی آزمایشگاهی تاثیر پوشش گیاهی منعطف مستغرق در سیلابدشت بر شرایط جریان و نقش آن در کانال‌های مرکب پیچان‌رود در دو عمق نسبی 35/0 و 55/0 پرداخته شده است. داده‌های سرعت با استفاده از سرعت‌سنج صوتی داپلر برداشت و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد، حضور پوشش گیاهی ظرفیت انتقال توسط کانال مرکب را به دلیل افزایش مقاومت در برابر جریان کاهش داده است. همچنین وجود پوشش گیاهی باعث افزایش دبی انتقالی کانال اصلی نسبت به حالت ساده شده است. به طوری که اگر میانگین همه‌ی مقاطع را حساب کرد، میزان دبی عبوری از کانال اصلی نسبت به دبی کل برای عمق نسبی 35/0 و 55/0 به ترتیب برابر با 54 و 36 درصد است که نسبت به حالت شاهد انتقال از طریق کانال اصلی به ترتیب 19 و 6 درصد افزایش را نشان می‌دهد. با بررسی خطوط هم سرعت در صورت وجود پوشش گیاهی هسته سرعت ماکزیمم در کانال اصلی افزایش یافته است. بعلاوه پوشش گیاهی موجب برهم خوردن الگوی جریانات ثانویه شد، و بردارهایی با اندازه بزرگ‌تر در خط اتصال دو کانال با حضور پوشش‌های گیاهی مشاهده گردید.

کلیدواژه‌ها


Chow, V.T., (1959). Open channel hydraulics. McGraw-Hill, New York.
Dupuis, V., Proust, S., Berni, C. and Paquier, A. (2017). Mixing layer development in compound channel flows with submerged and emergent rigid vegetation over the floodplains. Experiments in Fluids, 58(4), 30.‏
Farshi, F., Kabiri-Samani, A. and Chamani, M.R., (2021). Boundary Shear Stress Distribution in Curved Compound Open Channels. Journal of Hydraulic Engineering, 147(2), p.04020099.
Hagerman, J.R. and Williams, J.D. (2000). Meander Shape and the Design of Stable Meanders. In Proceedings American Water Resources Association, Specialty Conference, Anchorage, Alaska, April.‏
Ibrahim, Z., Ismail, Z., Harun, S., Shiono, K., Mohd. Zuki, N. and Makhtar, M.R. (2016). Flood hydraulics due to emergent vegetation along a riparian zone in meandering channels. Jurnal Teknologi (Scicences & Engineering), 78, 99–107.
James, C.S., and Wark, J.B. (1992). Conveyance Estimation for Meandering Channels. Report SR 329, HR Wallingford Ltd, UK.
Moreta, P.J., and Martín-Vide, J.P. (2020). Discharge and force distribution in a sinuous channel with vegetated floodplains during overbank flow. Journal of Hydraulic Research, 58(3), 408-419.‏
Lien, H.C., Hsieh, T.Y., Yang, J.C. and Yeh, K.C. (1999). Bend-flow simulation using 2D depth-averaged model. Journal of Hydraulic Engineering, 125(10), 1097-1108.
Liu, C., Shan, Y.Q., Yang, K.J. and Liu, X.N. (2013). The characteristics of secondary flows in compound channels with vegetated floodplains. Journal of Hydrodynamics, 25(3), 422-429.‏
Liu, C., Shan, Y., Liu, X., Yang, K. and Liao, H. (2016). The effect of floodplain grass on the flow characteristics of meandering compound channels. Journal of Hydrology, 542, 1-17.‏
Pan, Y., Li, Z., Yang, K. and Jia, D., (2019). Velocity distribution characteristics in meandering compound channels with one-sided vegetated floodplains. Journal of Hydrology, 578, p.124068.
Patra, K.C., Kar, S.K. and Bhattacharya, A.K., (2004). Flow and velocity distribution in meandering compound channels. Journal of Hydraulic Engineering, 130(5), 398-411.
Sellin, R.H.J., Ervine, D.A. and Willetts, B.B. (1993). Behaviour of meandering two-stage channels. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Maritime and Energy, 101(2), 99-111.‏
Shahsavari, H., Khodashenas, S.R. and Esmaili, K., (2020a). Investigation of Relative Depth Effect on Flow Characteristics in Meandering Compound Channel. Iranian Journal of Soil and Water Research, 51(8), 2111-2124. (In Persian)
Shahsavari, H., Khodashenas, S.R. and Esmaili, K. (2020b). Investigating the effect of rigid non-submerged artificial vegetation on flow characteristics in Compound Meander Channel. Journal of Hydraulics, 15(2), 131-147. (In Persian)
Shiono, K., Chan, T.L., Spooner, J., Rameshwaran, P. and Chandler, J.H. (2009). The effect of floodplain roughness on flow structures, bedforms and sediment transport rates in meandering channels with overbank flows: Part I. Journal of Hydraulic Research, 47(1), 5-19.‏‏
Tominaga, A., Nezu, I., Ezaki, K. and Nakagawa, H. (1989). Three-dimensional turbulent structure in straight open channel flows. Journal of hydraulic research, 27(1), 149-173.