26840

اثر پشته گياهي در پايداري و مكانيسم فرسايش در پيچانرودها

كارشناسي ارشد

عمران گرايش مهندسي آب و سازه هاي هيدروليكي

1395

1399/06/23

دكتر حسين افضلي مهر

عمران

رود‌خانه‌ها تحت تاثير عوامل ومتغير هاي مختلف از نظر ابعاد، شكل، راستا و الگوي جريان در تغيير هستند. عواملي همچون دبي جريان و رسوب، دانه بندي مواد بستر، و فرسايش كناره‌ها بر تغييرات رودخانه اثر‌گذار بوده و بر اساس تاثير اين عوامل مي‌توان رودخانه‌ها را طبقه‌بندي كرد. يكي از مهم ترين طبقه بندي‌ها، بر اساس شكل مسطحه رودخانه است. رودخانه‌ها در اين طبقه بندي به سه دسته مستقيم ، پيچانرودي و شرياني تقسيم بندي مي‌شوند. رودخانه‌هاي پيچانرودي از يك مسير پيچ و خم‌دار و غير مستقيم تبعيت مي‌كنند. اين رودخانه‌ها به طور پيوسته به وسيله فرسايش و رسوب‌گذاري در سواحل در حال جابجا شدن هستند. حضور پوشش گياهي در آب پارامتر‌هاي اصلي جريان را تحت تاثير قرار مي‌دهد و اين تاثيرات مي‌تواند خدمات زيست‌محيطي ارزشمندي را به ارمغان بياورد. يكي از كاربردهاي پوشش گياهي در پيچانرود، محافظت از ساحل خارجي آن در برابر فرسايش، افزايش پايداري و جلوگيري از مهاجرت قوس‌ها در دراز مدت است. حضور گياه در پيچانرودها مي‌تواند الگوي جريان ثانويه را نيز دستخوش تغيير كند. در اين پايان‌نامه تحقيقات در يك رودخانه در منطقه‌اي به نام دريوك صورت گرفت و داده‌برداري ميداني از دوقوس انجام شد.، سپس تاثير حضور پوشش گياهي بر روي سه موضوع (تغييرات توزيع تنش برشي، مكانيسم فرسايش و الگوي تغييرات جريان ثانويه) بررسي شد. به منظور بررسي تنش برشي با استفاده از نرم افزار تك پلات كانتور تنش برشي رسم و تغييرات آن در قبل و بعد از پشته گياهي بررسي شد. جهت مطالعه فرسايش تغييرات تراز بستر تحت تاثير پشته گياهي مورد مطالعه قرار گرفت. جريان ثانويه نيز به دو روش بررسي قرار گرفت كه در روش اول از يك ضريب (C) براي تغيير قدرت جريان ثانويه استفاده گرديد و در روش دوم از اعوجاج خطوط هم سرعت و عدم تقارن آن به حضور جريان ثانويه پي برده شد. نتايج به دست آمده به اين ترتيب بود كه در نواحي پايين دست پشته گياهي و در ساحل خارجي، تنش برشي مقادير كمتري دارد ( حدود 25 درصد مقدار ميانگين تنش برشي) كه اين امر مي‌تواند مانع از ناپايداري ديواره بيروني قوس در رودخانه‌ها شود. به منظور بررسي اثر پشته گياهي بر فرسايش بازه‌هاي مورد تحقيق، پارامتر شيلدز مورد مطالعه قرار گرفت ، به اين شكل كه از نسبت پارامتر شيلدز در يك متري بعد پوشش و يك متر قبل از آن و مشاهده تغييرات اين پارامتر استفاده شد. ارتباط بين نسبت پارامتر شيلدز و مشاهده الگوي رسوبگذاري و فرسايش نشان مي‌دهد كه پشته گياهي چگونه پايداري بستر رودخانه را با تغيير در سرعت جريان به صورت موضعي و به دنبال آن تنش برشي بستر را دستخوش تغيير قرار مي‌دهد. در مطالعه الگوي جريان ثانويه در حضور پشته گياهي اين نتيجه حاصل شد كه در طول مسير و قبل رسيدن به پشته گياهي جريان ثانويه روند صعودي دارد ، اما به محض عبور از پشته و با توجه به نمودار به صورت چشمگيري كاهش پيدا مي‌كند.

1401/05/06

Effect of a Vegetated Bar on Stability and Mechanism of Erosion in Meandering Rivers

9/14/2021 12:00:00 AM

Rivers change under various factors and parameters in terms of dimensions, form, direction and flow pattern. Factors such as Discharge, Bed grains, bank erosion, etc. effect how rivers change and therefore rivers can be classified based on these factors. One of the most Important classifications is based on the Flat form of Rivers. In this classification, rivers are classified into Straight, Meandering or Braided Rivers. Meandering Rivers follow a non-straight line with twists and turns, this class of rivers are continuously displaced by erosion and sedimentation processes. Presence of vegetation in the water alters the main parameters of the flow and these alterations could provide invaluable environmental services. One of the services of vegetation in meandering rivers is protection of the Outer bank against erosion, increasing stability and preventing long-term meander migration. Presence of vegetation in the flow could also alter secondary flow patterns. In this thesis, field measurements are conducted in 2 meanders of a small stream called the Deryuk River with the aim of exploring the effect of presence of vegetation on the Bed shear stress, erosion and Secondary flow patterns. To investigate the bed stress, the contours of shear stress were plotted using TecPlot software and the changes of this parameter at the back and front of the vegetation patch were investigated. To explore the erosion pattern, the elevation of the bed at the surrounding areas of the patch was studied. The secondary flow patterns were investigated by 2 different methods, in the first of which a coefficient (C) is used to change the power of the secondary flows, and in the second method, the distortion and asymmetry of the velocity isobars are used to confirm the presence of secondary flows. The results show that the bed shear stress at the wake of the vegetation patch in the outer bank is lower (25% less than the average bed shear stress), this could prevent instability in the outer bank of meander in a river. In order to study the effect of vegetation on erosion, Shields parameter was investigated, the value of this parameter at areas around the vegetation patch were compared. The relation between the Shields parameter and the erosion sedimentation pattern shows how the vegetation patch alters the bed stability with changing the velocity locally and the bed shear stress consequently. In studying the secondary flow patterns in the presence of vegetation, it was concluded that the secondary flow has a positive trend before the patch and then it is reduced considerably after passing the vegetation patch.

پيچانرود , فرسايش , جريان ثانويه

Meander , Erosion , Secondary flow

Meisam Habibpour

Hossein Afzalimehr