Skip to main content
SUPERVISOR
Esmaeel Landy,Artemis Motamedi,Hossein AfzaliMehr
اسماعیل لندی (استاد مشاور) آرتمیس معتمدی (استاد مشاور) حسین افضلی مهر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Parisa Setayesh
پریسا ستایش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Influence of Shape and Density of Emergent Vegetation Cover on Estimation of Flow Resistance
Vegetation plays a fundamental role in river ecosystems and flow structure. Vegetation patch are placed in the cross section or edge of river that would influence on flow structure and make turbulent and complex flow. Also for small aspect ratio (W/H 5), the velocity profiles and shear stress distribution is different from the ). The bottom of the flume was covered by gravel having a median size d 50 =17.2 mm similar to Kaj River in the Chaharmahal and Bakhtiari city. Data were measured for different vegetation densities and the results were compare whit bare bed runs (gravel without vegetation patch). Then straws were placed as patch near the right wall of flume in five densities and measured data whit ADV. Reynolds stress, turbulence intensity, degree of turbulence, Quadrant analysis, drag coefficient, Manning's roughness coefficient and vegetation blockage ratio were calculated and analyzed. Results showed that in the presence of emergent vegetation, the velocity profile exhibits a two-layer pattern and when the vegetation density increased, the profile showed a three-layer pattern in which Reynolds stress and the degree of turbulence distributions have a different trend. Velocity profile has Three-layer and S-shape distribution, and degree of turbulence has three-layer and Z-shapes distribution. Due to direct relation between drag coefficient with Reynolds stress and inverse relation between drag coefficients with the square of velocity, non-uniform distribution of resistance coefficient emphasizes on considering flow structure in hydraulic models rather than a constant value for a whole of flow depth. In this study, Manning's equation and drag coefficient equation were combined and was proposed an equation, which is independent on vegetation properties to estimate the Manning coefficient. Traditional Manning equation is not suitable and underestimates roughness coefficient that is why it is necessary to use roughness distribution rather than a constant value. Keywords: Emergent vegetation, drag coefficient, Manning's coefficient, turbulence flow structure, blockage ratio
پوشش گیاهی نقش اساسی در اکوسیستم و ساختار جریان رودخانه ها دارند. پوشش گیاهی به صورت تکه های گیاهی در مقطع عرضی و یا حاشیه ی رودخانه ها مشاهده می شودکه تأثیرات متفاوت و پیچیده ای بر ساختار جریان و ایجاد آشفتگی دارند. همچنین هنگامی که نسبت ظرافت (نسبت عرض به عمق جریان)، از 5 کمتر شود، نیم رخ سرعت و توزیع تنش برشی از حالت کلاسیک در مراجع هیدرولیک رودخانه کاملاً متفاوت می شود؛ از این رو هدف از پژوهش حاضر، بررسی تعامل تراکم پوشش گیاهی غیرمستغرق و ساختار جریان آشفته در برآورد مقاومت جریان ناشی از توده های گیاهی در مقطع عرضی کانال آزمایشگاهی است. این پژوهش در آزمایشگاه آب دانشگاه صنعتی اصفهان بر روی یک کانال از جنس پلکسی گلس به طول 8 متر، عرض 40 سانتی متر و عمق 60 سانتی متر انجام شده است. به منظور بررسی اثر تراکم پوشش گیاهی غیرمستغرق در برآورد مقاومت جریان، از نی طبیعی بر روی بستر شنی با شیب صفر استفاده شد. پس از بازدید از روخانه ی کاج واقع در استان چهارمحال و بختیاری و اندازه گیری دانه بندی بستر، شن با قطر میانه 2/17d 50 = میلی متر به منظور شبیه سازی شرایط رودخانه به عنوان پوشش بستر فلوم آزمایشگاهی انتخاب گردید. ابتدا بستر شنی به عنوان بستر شاهد بدون قرار دادن نی ها داده برداری شد و سپس با قرار دادن نی ها در پنج تراکم مختلف به صورت تکه در کناره ی سمت راست کانال، داده برداری توسط دستگاه ADV صورت گرفت. تنش برشی رینولدز، شدت آشفتگی، درجه ی آشفتگی، آنالیز کوادرانت، ضریب درگ، ضریب مانینگ و نسبت انسداد پوشش گیاهی محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. برای نیم رخ سرعت در حضور پوشش گیاهی غیرمستغرق در تراکم کم الگوی دولایه و در تراکم زیاد الگوی سه لایه حاصل شد که در هرلایه توزیع تنش برشی رینولدز و درجه ی آشفتگی جریان روند متفاوتی دارد. سرعت جریان دارای توزیع سه لایه ی S-شکل و درجه ی آشفتگی دارای توزیع سه لایه ی Z-شکل می باشد. با توجه به این که ضریب درگ با تنش برشی رینولدز رابطه ی مستقیم و با توان دوم سرعت رابطه ی عکس دارد، توزیع ضریب درگ در عمق آب نیز غیریکنواخت می شود و درنظر گرفتن یک ضریب درگ برای کل عمق آب خطا است و مقدار ضریب درگ در عمق آب متغیر است. در پژوهش حاضر با ترکیب معادله ی مانینگ و رابطه ی ضریب درگ بر اساس سرعت برشی، روشی پیشنهاد شده است که مستقل از مشخصات گیاهی است و تأثیر کلی حضور گیاه و تمامی مشخصات آن را با افزودن ضریب درگ و سرعت برشی بر اساس مؤلفه های آشفتگی در برآورد رابطه ی ضریب مانینگ نشان می دهد. ضریب مانینگ به دست آمده از رابطه ی مانینگ سنتی مقدار ضریب زبری کمتری را پیش بینی می کند و روند مشابهی با رابطه ی پیشنهادی ندارد که بیانگر ناکارآمدی رابطه ی سنتی مانینگ در حضور پوشش گیاهی غیرمستغرق است. واژه های کلیدی: پوشش گیاهی غیرمستغرق، ضریب درگ، ضریب مانینگ، ساختار جریان آشفته، نسبت انسداد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی