Skip to main content
SUPERVISOR
Manouchehr Heidarpour
منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Talaei
احسان طلائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Effect of Simultaneous Use of Block and Vegetation on Transverse Mixing Coefficient in a Rectangular Open Channel
Recognition and determination of self-refinement power of the rivers is essential to correctly management the assignment of pollution releasing license to rivers. In this respect, study of mass transferring and mixing processes in the rivers is very important for water resources management planning. Complete mixing length is one of the most important factors for determination of self-refinement power of the rivers and transverse mixing coefficient consider as the most significant parameter for complete mixing length calculation as well. The impact of factors affecting transverse mixing coefficient was currently studied by many researchers. In this study, the effect of simultomous use of vegetation besides local block on transverse mixing coefficient was evaluated in the first phase. In the second phase, the effects of channel width changes based on the depth considering vegetation and local block existence on transverse mixing coefficient was assessed. The vegetation used in the study was polyamide filaments with 0.036 density and the local blocks were rectangular blocks with the 2, 2.5 and 3 cm heights which put on the bottom of the channel in three rows with 10 cm distance from each other. Thus, nine experiments were carried out at the first phase using experimental rectangular channel with 8m length, 0.4m width and 0.6 m height having maximum discharging of 50 l/s located in Isfahan University of Technology Water research Institute. All the experiments had constant depth (26 cm) and flow rate (17.4). The detector was sodium chloride with concentration of 25 gr / l. The concentrations were measured at four sites and 15 points in each site located at downstream of injection spot. The transverse mixing coefficient for all experiments was calculated through the simplified terms of mass preservation equation. An experiment was carried out without the vegetation and local block to create a basis for other experiments comparison. An experiment was done using vegetation lonely and another experiment was performed only with the local block. Several arrangements of vegetation and local blocks were also evaluated in six experiments and the transverse mixing coefficient was calculated for each one. The results demon traded that the best arrangement for increasing the transverse mixing coefficient and decreasing the complete mixing length belonged to alternate arrangement of vegetation and local block () with the vegetation primacy. In this arrangement the efficiency of mixing length decrement compared to control experiment is about 67%. Three arrangements of (%56.7), (%56.4) and (%51.8) had the next best results. Assessing the flow status on different experiments indicated that shear rate, Reynolds shear tension and turbulence intensity have direct correlation with transverse mixing coefficient while the vertical rate has the inverse correlation. In the second phase, the effect assessment concinnity/transverse mixing coefficient ratio indicated that this ratio value decreased by increasing the width/depth ratio in constant rate. Keywords: Transverse mixing coefficient, vegetation, local roughness, complete mixing length, concinnity ratio
مدیریت صحیح در واگذاری مجوزهای تخلیه آلودگی به رودخانه ها، منوط به شناخت و تعیین قدرت خودپالایی آبراهه می باشد. لذا شناخت و مطالعه فرآیندهای اختلاط و انتقال مواد در رودخانه ها از جمله فعالیت های مهم در برنامه های مدیریت منابع آب به شمار می آید. یکی از پارامتر های مهم در تعیین قدرت خودپالایی آبراهه، طول اختلاط کامل آبراهه است. در این میان ضریب اختلاط عرضی مهمترین پارامتر در محاسبه طول اختلاط کامل محسوب می شود. تا به حال اثر برخی عوامل تاثیر گذار بر این ضریب توسط محققین مختلف انجام گرفته است. در این پژوهش در مرحله اول اثر وجود همزمان پوشش گیاهی مستغرق در کنار بلوک های موضعی بر ضریب اختلاط عرضی و در مرحله دوم اثر تغییرات عرض کانال به عمق آن در حضور پوشش گیاهی و بلوک های موضعی بر ضریب اختلاط عرضی بررسی گردید. پوشش گیاهی مورد استفاده در این تحقیق، با استفاده از میله هایی از جنس پلی آمید با تراکم 036/0 شبیه سازی شدند، و بلوک های موضعی شامل بلوک های مستطیلی با ارتفاع های 2، 5/2 و 3 سانتی متر هستند که در سه ردیف با فاصله 10 سانتی متر از هم در کف کانال قرار داده شدند. بدین منظور در مرحله اول تحقیق، 9 آزمایش در کانال آزمایشگاهی مستطیلی به طول 8، عرض 4/0 و ارتفاع 6/0 متر با حداکثر دبی 50 لیتر بر ثانیه واقع در آزمایشگاه آب دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. همه آزمایشات با عمق و سرعت جریان ثابت، که به ترتیب برابر 26 سانتی متر و 4/17 سانتی متر بر ثانیه می باشد انجام گرفت. از محلول کلرید سدیم با غلظت 25 گرم در لیتر به عنوان ردیاب استفاده گردید. غلظت ها در چهار مقطع در پایین دست محل تزریق و در هر مقطع 15 نقطه اندازه گیری گردید. ضریب اختلاط عرضی با استفاده از روابط ساده شده معادله بقای جرم برای همه آزمایشات محاسبه گردید. یک آزمایش در بستر صاف و بدون حضور پوشش گیاهی و بلوک های موضعی به عنوان مبنایی برای مقایسه سایر آزمایشات انجام شد. یک آزمایش فقط با حضور پوشش گیاهی در همه طول کانال، و یک آزمایش فقط با حضور بلوک های مستطیلی در طول کانال انجام شد. در شش آزمایش هم چیدمان های مختلف پوشش گیاهی و بلوک های مستطیلی در کنار هم قرار گرفتند و ضریب اختلاط عرضی برای هر آزمایش بدست آمد. برای نمایش هر چیدمان از حروف ابتدای کلمات Plant و Block استفاده می گردد. بطور مثال عبارت بیانگر این است که 50% ابتدای کانال پوشش گیاهی و 50% بعدی بلوک های موضعی قرار دارد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد بهترین چیدمان در افزایش ضریب اختلاط عرضی و کاهش طول اختلاط کامل مربوط به چیدمانی است که پوشش گیاهی و بلوک های مستطیلی بصورت یک در میان، که در ابتدای چیدمان پوشش گیاهی قرار داشته باشد () می باشد. در این حالت راندمان کاهش طول اختلاط نسبت به آزمایش شاهد حدود 67 % است. سه آرایش ، و به ترتیب با راندمان کاهش طول اختلاط 7/56 % ، 4/56 % و 8/51 % بهترین نتایج بعدی را دارا هستند. با بررسی وضعیت جریان در آزمایش های مختلف مشاهده شد سرعت برشی، تنش برشی رینولدز و شدت آشفتگی با ضریب آختلاط عرضی رابطه ی مستقیم و سرعت عمودی رابطه ی مشخصی ندارد. در مرحله دوم تحقیق، اثر نسبت ظرافت بر ضریب اختلاط عرضی با وجود پوشش گیاهی و بلوک های مستطیلی بررسی گردید که مشاهده شد در سرعت ثابت مقدار این ضریب با افزایش نسیت عرض به عمق کاهش می بابد، و عوامل موثر بر ضریب اختلاط عرضی، سرعت برشی و افزایش ناحیه ای که در آن جریان ثانویه رخ می دهد می باشد. کلمات کلیدی: ضریب اختلاط عرضی، پوشش گیاهی، زبری موضعی، طول اختلاط کامل، نسیت ظرافت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی