21091

۲۱۰۹۱

برهمكنش شكل بستر و جريان در برآورد آستانه حركت ذرات رسوب در رودخانه ها

كارشناسي ارشد

مهندسي آب و سازه هاي هيدروليكي

۱۳۹۸

۱۳۹۸/۴/۲۲

دكتر حسين افضلي مهر

عمران

آستانه حركت ذرات، از مسائل مهم و قابل توجه مربوط به پديده انتقال رسوب در رودخانه‌ها است. در رودخانه‌ها كه مسئله انتقال رسوب از اهميت زيادي برخوردار است، به دليل غيريكنواختي جريان كه ناشي از وجود انواع شكل‌هاي بستر و شيب‌هاي مثبت و منفي در جهت جريان و همچنين گراديان فشار و سرعت مي‌باشد، كاربرد دياگرام شيلدز براي شناسايي شرايط آستانه ممكن است با خطاهايي همراه باشد. در تحقيق حاضر كه جمع آوري داده‌ها و اندازه‌گيري‌هاي جريان در دو بخش ميداني و آزمايشگاهي انجام شده است، شرايط آستانه حركت ذرات رسوب، نحوه توزيع سرعت در عمق جريان و مقادير تنش برشي بستر كل و ناشي از ذره در حضور شكل بستر در رودخانه و در آزمايشگاه مورد بررسي قرار داده شده است. مقادير پارامتر شيلدز آستانه مربوط به مقاطع بازه‌هاي انتخابي با استفاده از روابط شيلدز و پافيتيس برآورد شده و به منحني شيلدز منتقل شده و مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتند. با آزمايش‌ها و داده برداري‌هاي انجام شده در اين تحقيق و تحليل نتايج به دست آمده، مشاهده شد كه روند توزيع سرعت در پروفيل‌هاي سرعت، در حضور شكل بستر و همچنين با تغييرات عرض رودخانه، متأثر شده و داراي انحرافاتي نسبت به جريان يكنواخت مي باشد. همچنين مشاهده شد كه در آزمايشگاه و در جريان تند شونده، دامنه تغييرات سرعت در نزديكي بستر نسبت به جريان كند شونده بيشتر است. از نتايج ديگر اين تحقيق اين است كه در جريان تند شونده با كاهش عمق جريان در طول كانال، سرعت متوسط آستانه نيز كاهش مي‌يابد اما در جريان كند شونده بر‌عكس مي‌باشد. تنش برشي بستر ناشي از ذره مقادير ناچيزي از تنش برشي بستر كل را شامل مي‌شوند، بطوريكه در همه مقاطع دو بازه انتخابي، مقدار آن كمتر از 20 درصد تنش برشي بستر كل است. استفاده از معيار حركت عمومي بر اساس توصيه USWES (1936) براي ذرات درشت دانه مناسب نيست و هرچه ذرات ريز‌تر بوده و به 6/0 ميلي‌متر و كمتر نزديك شوند، نتايج بهتري به دست آمده و با اطمينان بيشتري مي‌توان از اين معيار استفاده كرد. در هر دو حالت حركت ضعيف و حركت عمومي در آزمايشگاه، مقادير پارامتر شيلدز آستانه در زير منحني شيلدز قرار گرفتند. با افزايش دبي، مقادير پارامتر شيلدز آستانه به طور كلي افزايش پيدا مي‌كند. طبق مشاهدات، رابطه پيشنهادي پافيتيس (2001) نسبت به رابطه شيلدز، نتايج بهتر و قابل قبولي را در برآورد مقادير پارامتر شيلدز آستانه، هم در بخش مربوط به رودخانه و هم در بخش آزمايشگاهي، ارائه مي كند.

1398/07/08

Interaction of bed-forms and flow in prediction of sediment incipient motion in rivers

7/12/2020 12:00:00 AM

This research consists of field and laboratory measurements. Field measurements were carried out in The Deryuk river in Mazandaran, Iran. The laboratory measurements was carried out in the Hydraulics lab of Iran’s water research center. The incipient motion of sediments, distribution of streamwise velocity in the flow depth and the Bed shear stress due to particle roughness and the total shear stress were examined in this research. The Shields parameter values of different sections of the reaches of the river were predicted with Shields and Paphitis formulas and were analyzed with Shields diagram. By analyzing the results it was seen that the velocity distributions in the velocity profiles deviate from the uniform flow velocity profiles when Bed forms are present or when the river width changes. Secondly it was seen that the range of velocity variations near the bed were broader for accelerating flow in comparison to decelerating flow. In accelerating flow as the depth of the water decreases the average critical velocity decreases as well but it’s the opposite for decelerating flow. The values of bed shear stress due to particle roughness make up only a small portion of the total bed shear stress as it makes up less than 20 % of the total bed shear stress. USWES (1936) advises that the general motion of particles criteria is not suitable for coarse particles and if the particle size gets closer to 0.6 millimeters and less, the results are improved and this method could be used more reliably. In both the general and the weakly motion conditions of sediments in the laboratory, the critical shields parameter values were below the shields diagram. With increasing the discharge of the flow the shields parameter generally increases. As the results indicate , the Paphitis (2001) model made a more accurate and acceptable critical shields parameter values for the both of field and laboratory data.