۱۶۸۵۴پ
per
تأثیر شرایط هیدرولیکی جریان و تنگ شدگی عرض کانال روباز بر روی مقاومت جریان و فرم بستر
/الهام روشنی
: کشاورزی
، ۱۳۹۵
چاپی
دکتری
مهندسی آب
۱۳۹۵/۰۶/۲۰
تبریز
جریان آب علاوه بر انتقال آب در مقطع رودخانه، موجب حرکت رسوبات و تشکیل فرم‌های بستر در رودخانه می‌گردد .این فرم‌ها بسته به شرایط هیدرولیکی، انواع مختلفی دارند که مطالعه آنها در حیطه مهندسی رودخانه به فهم نحوه حرکت ذرات و مقاومت‌هایی که بر سر راه جریان آب است کمک می‌کند .در این تحقیق به بررسی نوع مشخصی از فرم بستر ریپل که در رژیم‌های پایین جریان شکل می‌گیرد پرداخته و مقاومت‌های موجود بررسی شد .انتقال رسوبات به شدت وابسته به زبری بستر بوده و زبری بستر نیز تحت تأثیر رسوبات انتقالی توسط فرم‌های بستر قرار می‌گیرد .در این بین حضور سازه‌هایی چون تبدیل‌های تنگ‌کننده عرض کانال نیز بر شرایط هیدرولیکی و مورفولوژی بستر کانال تأثیر می‌گذارد .هدف از این تحقیق محاسبه و بررسی روند تنش برشی و مقاومت جریان در حالات مختلفی از شیب، دبی و زوایای مختلف ورودی تبدیل تنگ‌شونده است تا فهم وسیع‌تری از پدیده انتقال رسوبات بدست آید و تأثیر هر یک از پارامترهای ذکر شده بر روی هندسه فرم بستر مشخص شود .آزمایش‌ها در یک فلوم آزمایشگاهی با قابلیت شیب‌پذیری و با چرخش آب در آن انجام شد و تبدیل‌های تنگ‌شونده عرض کانال به جداره‌ها متصل گردید .به منظور بررسی اثر آن از سه نوع تبدیل با زوایای تنگ‌شدگی در بخش ورودی۵ ، ۱۰ و ۱۵ درجه در کنار حالت بدون تبدیل استفاده شد .آزمایش‌ها تنها در شرایط حضور بار بستر) بدون بار معلق (و با سرعت نسبی جریان_۱/۱ ، Fr ۱ و ۲۰۰۰ Re انجام شد .دبی‌های مورد استفاده۱۰ ، ۱۲ و ۱۴ lit/s بوده که معادل با ۵۶/۰ V ۱۵/۰ m/s است .از چهار حالت شیب ۰۰۶/۰ ، ۰۰۹/۰ ، ۰۱۲/۰ و ۰۱۵/۰ به همراه حالت بدون شیب استفاده شد .نتایج حاصل نشان داد که با افزایش عدد فرود، ارتفاع بی بعد فرم بستر به طور مؤثری افزایش می‌یابد .با برداشت پروفیل محور مرکزی بستر در دبی ثابت و با افزایش شیب پروفیل بستر رسوبی برخاسته‌تر شد و ارتفاع ریپل‌ها افزایش یافت .در مقایسه اثر زوایای ورودی تبدیل بر پروفیل بستر مشاهده شد که در زاویه ۵ درجه که کمترین انحراف جریان توسط تبدیل است، پروفیل بستر یکنواخت‌تر بوده و ریپل‌ها در تمام طول کانال نسبتا مشابه یکدیگر هستند اما با افزایش زاویه ورودی تبدیل، تغییرات زیادی در ارتفاع ریپل‌ها و در طول کانال مشاهده شد .در بررسی تغییرات دبی رسوبی بی‌بعد(Q_s/(uy
In addition to water conveying in cross-flow of rivers, water causes the movements of sediments and formation of bedforms. Depending on hydraulic conditions, these forms have many type and investigating them in the field of river engineering would help us to understand the particle's movements and resistances against the flow of water. In this research a certain kind of bedforms, which is formed in low regimes, named ripples, will be studied and their existing resistances will be examined. Sediment transportation is extremely dependent on bed roughness as well as the bed roughness depends on the amount of transported sediments which are carried by the bed forms. Meanwhile, in the presence of structures, such as width reducing transitions, will effect on the hydraulic condition and morphology of channel bed. To evaluate the transition effects, three kind of transitions with different angles in the entrance, 5, 10 and 15 degree, were used besides the witness condition with no kind of transitions. The aim of this study is to calculate and evaluate the procedure of shear stress and flow resistance in various amounts of slope, discharge and entrance angle of transitions in order to gain a vast understanding of the sediment transportation phenomena and on the other hand the effects of each parameters will be clarified on the geometry of bedforms. The experiments were conducted in an experimental flume with the capability of changing the slope and circulating the water through it. Width reducing transitions were installed on the walls. There was no suspended load during the tests and the relative velocity of flow was 1 < < 1.1, 1 and 2000. Discharges were 10, 12 and 14 lit/s which were equal to the 0.15 0.56 m/s. Besides the totally horizontal flume, for kind of slopes were used as 0.006, 0.009, 0.012 and 0.015. The results showed that with increasing Froude number, the dimensionless height of the bedform increased effectively. With recording the bed profile of the central axis in a fixed discharge and with increasing the slope, sediment bed was raised and the ripple heights were increased. In comparing the effect of entrance angle of the transitions on the bed profile, it was obvious that in the angle of 5 degree, which has the lowest deviation of the flow, the bed profile was more uniform and the ripples were slightly similar throughout the channel. But when the entrance angle was increased, more changes were observed in the bedfrom height. In examining the changes in the dimensionless sediment discharge ( 2) to the increment of dimensionless bedform height ( ), the procedure was ascending which means, with increasing the bedform height the amount of sediment discharge was higher too. Also the friction factor, f, or the flow resistance coefficient was calculated in which the non-uniformity of flow near the bed was considered too. A linear regression equation to calculating the f was derived with the help of those parameters which had the most correlation with it. The variations in the roughness coefficient, and the shear stress due to bedforms, , based on other parameter changes are expressed. It was observed that with increasing the ripple height, the and increased too
روشنی، الهام
حسین زاده دلیر، علی، استاد راهنما
فرسادی زاده، داود، استاد راهنما
سلماسی، فرزین، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
