شماره ركورد
34116
پديد آورنده
نسيم ريسماني
عنوان
تاثير برهمكنش قوس كانال و پوشش گياهي نيمه مستغرق در مجاورت ديوارهي خارجي كانال بر آستانه حركت رسوب بستر
مقطع تحصيلي
دكترا
رشته تحصيلي
عمران- آب و سازه هاي هيدروليكي
سال تحصيل
1397
تاريخ دفاع
1404/4/28
استاد راهنما
حسين افضلي مهر، سيد امين اصغري پري
استاد مشاور
-
دانشكده
عمران
چكيده
رودخانههاي مئاندر يكي از رايجترين الگوهاي رودخانه در طبيعت هستند. تعامل بين جريان ناشي از قوس كانال و پوشش گياهي نقش مهمي در مقدار سرعت آستانه حركت رسوب ايفا ميكند. اين پژوهش با هدف بررسي اثر متقابل انحناي كانال و پوشش گياهي نيمهمستغرق بر ديناميك جريان و آستانه حركت رسوب در يك فلوم آزمايشگاهي انجام شد. آزمايشها در يك فلوم به طول 21 متر، عرض و ارتفاع 6/0 متر بر روي بستر با ذرات ماسه با دانهبندي يكنواخت داراي قطر متوسط 3/1 ميليمتر در مسير مستقيم و مسير داراي قوس 180 درجه با 23/4= R/B انجام گرديد. 126 سري آزمايش شامل شرايط بستر ثابت و متحرك و حضور پوشش گياهي شبيهسازيشده با 4 تراكم مختلف (0099/0- 001/0=φ ) طراحي گرديد. سرعت ميانگين طولي جريان در شرايط آستانه حركت ذرات رسوب از 504 پروفيل و حدود 9000 نقطه با استفاده از سرعتسنج داپلر صوتي ADV اندازهگيري شد. معيار جديدي براي آستانه حركت رسوب در اين شرايط تعريف شد. نتايج نشان داد كه با ورود جريان از مسير مستقيم به قوس، سرعت ميانگين طولي در مركز كانال كاهش پيدا مي¬كند. همچنين حضور پوشش گياهي در قوس خارجي، اين كميت را تا 37 درصد در مقطع قوسي و 62 درصد در مسير مستقيم كاهش داده و هسته سرعت ميانگين طولي ماكزيمم را به محور مركزي كانال منتقل ميكند. نتايج نشان ميدهد كه توسعه جريان ثانويه تحت تأثير برهمكنش انحناي كانال و پوشش گياهي دچار تغيير موقعيت شده و حداكثر آن در انتهاي قوس رخ ميدهد. وجود پوشش گياهي و قوس كانال، توزيع تنش برشي رينولدز را از حالت خطي به غيرخطي تغيير ميدهد. همچنين وجود پوشش گياهي سبب افزايش تنش برشي بحراني در قوس نسبت به حالت بدون پوشش گياهي مي¬گردد و محل حداكثر آن را به بخش خارجي قوس در نيمه دوم قوس منتقل ميكند. نتايج نشان ميدهد كه پوشش گياهي توزيع و ميانگين انرژي جنبشي آشفته را در قوس كانال بهطور قابل توجهي تغيير داده و حداكثر آن را از قوس داخلي در حالت بدون پوشش به قوس خارجي منتقل ميكند. افزايش ميانگين انرژي جنبشي آشفته تا تراكم 003/0=φ ادامه يافته و پس از آن كاهش مييابد. نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه دياگرام شيلدز، مقدار بحراني پارامتر شيلدز را تا 5/2 برابر بيشتر از مقدار واقعي پيشبيني ميكند و براي كانالهاي قوسي و داراي پوشش گياهي نيازمند اصلاح است. اين مطالعه يك معيار جديد به نام Uck را براي تعيين شرايط شروع حركت رسوب در اين شرايط معرفي كرده و آن را به عنوان يك معيار عملي و معتبر پيشنهاد ميكند. اين مطالعه اهميت حياتي پوشش گياهي نيمه مستغرق در مديريت رودخانه و كنترل رسوب را بررسي ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/15
عنوان به انگليسي
The interaction effect of channel curvature and emergent vegetation near the outer wall of the channel on the incipient motion of sediment
تاريخ بهره برداري
10/23/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
نسيم ريسماني
چكيده به لاتين
Meandering rivers are one of the most common river patterns in nature. The interaction between flow induced by channel curvature and vegetation plays a critical role in the threshold velocity for sediment motion. This study aimed to investigate the combined effects of channel curvature and emergent vegetation on flow dynamics and sediment transport threshold in a laboratory flume. Experiments were conducted in a 21 m long, 0.6 m wide, and 0.6 m high flume with a uniform sand bed having a mean particle diameter of 1.3 mm, along both a straight channel and a 180° bend with R/B = 4.23. A total of 126 experimental series, including fixed and mobile bed conditions and four vegetation densities (φ = 0.001–0.0099), were designed. Mean longitudinal velocity at the sediment motion threshold was measured at 504 profiles and approximately 9,000 points using an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). A new criterion was defined to determine sediment motion under these conditions. The results indicated that transitioning from the straight path to the bend reduces the mean longitudinal velocity at the channel center. The presence of vegetation in the outer bend further decreases this velocity by 37% in the bend section and 62% along the straight path, shifting the maximum mean longitudinal velocity core to the channel center. Secondary flow development is influenced by the interaction of channel curvature and vegetation, resulting in a positional shift with the maximum occurring at the end of the bend. Vegetation and channel curvature modify the Reynolds shear stress distribution from linear to non-linear. Vegetation also increases the critical shear stress in the bend relative to the bare condition and relocates its maximum to the outer half of the bend. Vegetation significantly alters both the distribution and mean turbulent kinetic energy (kt) in the channel bend, shifting its maximum from the inner bend in the absence of vegetation to the outer bend. The increase in mean kt continues up to a vegetation density of φ = 0.003, after which it decreases. The study shows that the Shields diagram overestimates the critical Shields parameter by up to 2.5 times and requires modification for curved channels with vegetation. Finally, a new criterion, Uck, was introduced to determine the onset of sediment motion under these conditions, and it is proposed as a practical and reliable predictor. This study highlights the crucial role of emergent vegetation in river management and sediment control.
كليدواژه هاي فارسي
آستانه حركت رسوب , كانال قوسي 180 درجه , پارامتر شيلدز , پوشش گياهي نيمه مستغرق , انرژي جنبشي آشفته
كليدواژه هاي لاتين
incipient motion of sediment , degree curved channel- 180 , shields parameter , emergent vegetation , turbulent kinetic energy
Author
nasim rismani
SuperVisor
hossein afzalimehr- seyed amin asgharipari