شماره ركورد
33846
پديد آورنده
رويين ممقانيه
عنوان
بررسي آزمايشگاهي آبشستگي موضعي ناشي از انباشتههاي چوبي دربرگيرندهي عرض كانال
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/05/05
استاد راهنما
حسين افضليمهر
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
امروزه بهكارگيري راهحلهاي طبيعت محور براي مواجهه با مشكلات زيستمحيطي، مورد توجه فراوان قرار گرفتهاست. استفاده از انباشتههاي چوبي مهندسي شده در پروژههاي مربوط به احياي اكوسيستم رودخانهها، كنترل سيلاب، كنترل فرسايش و رسوبگذاري بيش از اندازه، و كنترل آتشسوزي در حوضههاي جنگلي، از همين جنس راهحلهاست. با اين وجود، بهعلت نوپا بودن اين فناوري، هنوز ضوابط طراحي و اجراي اين نوع از سازهها بسيار محدود بوده و مجهولات بسياري در رابطه با پاسخ مورفوديناميكي آبراههها نسبت به احداث اين قبيل از سازهها وجود دارد. بهمنظور پاسخ به اين شكاف پژوهشي، مطالعهي پيشِ رو با هدف شناخت بهتر اندركنش بين انباشتههاي چوبي و بستر رودخانه صورت گرفت.
بهمنظور دستيابي به هدف فوق، ابتدا يك مدل فيزيكي براي شبيهسازي انباشته، طراحي شد. سپس، اين مدل در يك فلوم آزمايشگاهي با بستر فرسايش پذير نصب شد و تا به تعادل رسيدن فرآيند آبشستگي، در معرض جريان قرار گرفت. در ادامه، مولفههاي سهبُعدي سرعت لحظهاي در بالادست و پاييندست مدل، با استفاده از تكنيك سرعتسنجي صوتي داپلر اندازهگيري شدند. نتايج بهدست آمده از اين مطالعه نشان ميدهند كه:
• انباشتههاي چوبي دربرگيرندهي عرض كانال، نه تنها شكل بستر در مجاورت محل سازه را بهشدت تحت تاثير قرار ميدهند، بلكه اين تاثيرگذاري در فواصل دوردست پاييندست سازه نيز مشهود است.
•با گسترش گودال آبشستگي زير انباشته، شاهد يك روند كاهشي در تراز آب بالادست بوديم تا اينكه در انتهاي آزمايش، ديگر اختلاف قابل توجهي ميان تراز آب در بالادست و پاييندست انباشته مشاهده نشد. بنابراين، ميتوان نتيجه گرفت در مواردي كه هدف هدف اصلي نصب انباشتههاي چوبي، بالا آوردن تراز آب بالادست ميباشد، فرسايش بستر در ناحيهي تحتاني سازه ميتواند منجر به از بين رفتن كارايي و حُسن عملكرد سازه شود.
•در ناحيهي بالادست انباشته، بخش عمدهي جريان بهسمت درز قائمي كه در ناحيهي تحتاني سازه در نظر گرفته شده بود، منحرف شد و منجر به شكلگيري يك جِت ديوارهاي زيرِ سازه شد.
•توزيع سرعت متوسط زماني گرفته شده در ناحيهي پسايهي انباشته، متشكل از يك ساختار دولايه بود، كه در آن، لايهي جِت زيرِ لايهي جريان بازگشتي قرار گرفته بود. با توجه به طبيعت نفوذپذير انباشته، بخشي از جريان از داخل بدنهي انباشته بهسمت پاييندست تراوش كرد كه نتيجهي آن شكلگيري جِتهاي آفست ثانويه در ناحيهي بالايي پسايه بود. اين جِتهاي ثانويه مستقيماً با ناحيهي جريان بازگشتي اندركنش داشتند.
•وجود شكلهاي بستر، بهترتيب، منجر به شكلگيري گراديانهاي فشار نامطلوب و مطلوب در بالادست و پاييندست سازه شد. اين امر مستقيماً ساختار جِت ديوارهاي را از لحاظ تشابه، رشد مقياسهاي طولي، و آهنگ زوال بيشينه سرعت و پارامترهاي جريان آشفته، تحت تاثير قرار داد.
•توزيع مقادير تنش برشي رينولدز و جذر ميانگين مربعات سرعتهاي لحظهاي، نشان دادند كه بيشينه شدت اختلاط در ارتفاع قائم متناظر با مرز بين نواحي بالايي و پاييني پسايه صورت ميگيرد.
نتايج مطالعهي حاضر ميتواند به شناخت بهتر اندركنش ميان چوب، جريان و رسوب كمك كند و كاربردهاي بالقوهي استفاده از انباشتههاي چوبي در پروژههاي مهندسي رودخانه را پُررنگتر ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/25
عنوان به انگليسي
Experimental Investigation of Local Scour Induced by Channel-Spanning Engineered Logjams
تاريخ بهره برداري
7/27/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
رويين ممقانيه
چكيده به لاتين
The implementation of nature-based solutions to address environmental challenges, has received wide attention in recent years. Engineered logjams (ELJs) are among the aforementioned solutions, employed in order to control flooding, prevent excessive erosion and sedimentation, rehabilitate fluvial ecosystems, and increase the resiliency of forested catchments to wildfires. However, due to relative novelty of this technology, the current knowledge on morphodynamical response of river corridors to ELJs, is still limited. To fill this research gap, the present study was conducted with the main objective of investigating the interaction between ELJ structures and erodible river beds.
In order to achieve this objective, a channel-spanning ELJ model was subjected to flow in a laboratory flume with sand bed, until the scouring process attained an equilibrium state. Subsequently, three-dimensional, instantaneous, velocity components were collected at upstream and downstream of the ELJ model, by utilizing the acoustic Doppler velocimetry (ADV) technique. Our results revealed that:
• Channel-spanning ELJs can significantly impact geomorphic features of the channel, even at far downstream distances.
•As the scour hole beneath the structure evolved, the upstream backwater rise became less and less pronounced until the end of the test, when no noticeable difference was observed between upstream and downstream flow depths. Thus, for channel-spanning ELJs, installed with the aim of generating backwater rise, the bed erosion beneath the structure may lead to a loss of functionality for the structure.
•Upstream of the logjams, flow diverted toward the lower gap, creating a primary wall-jet exiting underneath the structure.
•The velocity distribution in the wake region of the logjam exhibited a two-layer configuration, with the jet layer situated beneath the reverse flow layer. Due to the porose nature of the logjam, a portion of the flow was able to seep through the structure, which subsequently led to the formation of secondary offset jets in the upper wake layer. These jets had a direct interaction with the reverse flow layer.
•Presence of bedforms led to the occurrence of adverse and favorable pressure gradients in the upstream and downstream of the structure, respectively. This directly influenced the wall-jet from the perspectives of similarity, growth of the length scales, and decay of the velocity and turbulence parameters scales.
•Distributions of Reynolds shear stresses and root mean square values of instantaneous velocities, showed that the peak mixing intensity occurs at the vertical location of the boundary between lower and upper wake layers.
Our study expands the current knowledge of the wood, flow, sediment interaction and highlights potential implications for river engineering applications.
كليدواژه هاي فارسي
انباشتههاي چوبي مهندسي شده , آبشستگي موضعي , موانع تراوا , راهحلهاي طبيعت محور , احياي رودخانه
كليدواژه هاي لاتين
Engineered Logjams , Local Scour , Leaky Barriers , Nature-Based Solutions , River Rehabilitation
Author
Ruyin Mamaghaniyeh
SuperVisor
Hossein Afzalimehr