Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein AfzaliMehr,Esmaeel Landy
حسین افضلی مهر (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Negar Soltani
نگار سلطانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Influence of Vegetated Banks and Pool-Riffle Sequence on the Turbulent Flow Characteristics
Diverse bed forms are observed in river bank. Occurrence of pools and riffles are due to the discontinuity over flow cross section and banks in straight rivers and natural channels. Aquatics spend various stages of growth in different parts of bed forms including riffles (shallow) and pools (deep). This causes changes in water quality by regulating the amount of oxygen. From the standpoint of the hydraulic, the roughness increases because of the variations of flow depth and flow cross section in pools and riffles, thereby it causes energy losses and local erosion. Vegetated walls have significant effect on sustainability and flow resistance, in addition, these walls increase roughness coefficient in walls and flood plain. Due to adjustment of environmental conditions and energy loss caused by vegetated wall and bed forms, their interaction is of vital importance in river improvement projects. Consequently it is necessary to investigate the impact of bed form, flow, and vegetation on the stability and fluvial processes in more detail. The objective of present study is to investigate the effect of successive pools and riffles and its interaction with vegetation wall in turbulent flow characteristics. Present study was conducted in two set in hydraulic laboratory of Agriculture College at Isfahan University of Technology. In the first set, the experiments were conducted in a flume of 16 m long, 0.9 m wide, and 0.6 m deep whereas the second set of experiments were performed in a laboratory flume with 8 m long, 0.4 m wide, and 0.6 m deep with rectangular cross section. Also, another set of experiment were carried out over an interval of 100 m long of Plasjan river located in Chadegan, Isfahan. The flow velocity was measured by 3D Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Velocity data was filtered by WinADV software and results were analyzed based on favorable data of velocity profile, Reynolds stress and turbulence intensity. Also by use of quadrant analysis the distribution of the stress tensor and its symptoms were analyzed in different parts of the flow. In laboratory studies, the channel bed form was covered by gravel with a median diameter of 10 mm and the flume wall was covered by straw stem as vegetation. The experiments were carried out for two crest slopes 5 and 20 degrees for input and output respectively, two aspect ratios and five ltr" Key words: Pool-Riffle bed form, straw stem as vegetation, Turbulence flow, Flow structure, Quadrant analysis
شکل های بستر به صورت های گوناگون و متنوع در رودخانه ها مشاهده می شوند. وقوع شکل های بستر به صورت محدب و مقعر در مسیر های مستقیم رودخانه ها و کانال های طبیعی ناشی از ناپیوستگی در مقطع جریان و بستر رودخانه است. آبزیان مراحل گوناگون رشد خود را در بخش های مختلف شکل بستر شامل بخش های محدب (کم‌عمق) و مقعر (عمیق) سپری کرده و سبب تغییر کیفیت آب از طریق تعدیل میزان اکسیژن می شوند. ازنقطه‌نظر هیدرولیکی، تغییرات عمق و سطح مقطع جریان در شکل های بستر در بخش مقعر و محدب سبب افزایش ضریب زبری ناشی از شکل بستر می‌گردند؛ درنتیجه سبب تلفات انرژی و فرسایش موضعی می شوند. از طرفی پوشش گیاهی در حاشیه رودخانه اثر قابل‌توجهی بر پایداری و مقاومت جریان داشته و موجب افزایش ضریب زبری در دیواره رودخانه‌ها و دشت‌های سیلابی آن‌ها می‌شود. به دلیل تعدیل شرایط زیست‌محیطی و تلفات انرژی ناشی از پوشش گیاهی دیوار و شکل بستر، تعامل آن ها از اهمیت ویژه ای در پروژه های بهسازی رودخانه ها برخوردار است. بنابراین لازم است بر کمانش شکل بستر، جریان، پوشش گیاهی و اثری که این عوامل بر پایداری و فرآیند های رودخانه ای دارند با جزییات بیشتری مورد بررسی قرار داده شوند. هدف از تحقیق حاضر بررسی تأثیر شکل بستر متوالی محدب و مقعر و تعامل آن با پوشش گیاهی دیواره ها بر ویژگی های جریان آشفته می‌باشد. تحقیق حاضر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در دو سری انجام گرفت. سری اول آزمایش ها در کانالی به طول 16 متر و عرض 90 سانتی‌متر و ارتفاع 60 سانتی‌متر با سطح مقطع مستطیلی و سری دوم آزمایش‌ها در یک کانال آزمایشگاهی به طول 8 متر، عرض 40 سانتی‌متر و ارتفاع 60 سانتی‌متر با سطح مقطع مستطیلی انجام گردید. همچنین یک سری از آزمایش‌ها بر روی بازه 100 متری طول رودخانه پلاسجان واقع در شهرستان چادگان استان اصفهان صورت گرفت. سرعت جریان توسط دستگاه سرعت‌سنج سه بعدی، ADV، اندازه‌گیری شد. داده ها توسط نرم‌افزار Wihy;ADV مورد فیلتراسیون قرار گرفت و نتایج بر اساس داده های مطلوب نیمرخ سرعت، تنش رینولدز و شدت آشفتگی مورد تحلیل قرار گرفت. همچنین از طریق کاربرد آنالیز کوادرانت نحوه توزیع تانسور تنش و علائم آن ها در بخش های مختلف جریان مورد تجزیه‌وتحلیل قرار داده شد. در تحقیقات آزمایشگاهی قطر میانه ذرات به‌کار رفته در بستر 10 میلی‌متر و پوشش گیاهی مورد استفاده ساقه نی بوده است. آزمایش‌ها در قالب 5 دسته آزمایش، برای دو زاویه شکل بستر 5 و20 درجه برای شیب ورودی و خروجی، در دو حالت با پوشش و بدون پوشش گیاهی و دو نسبت ظرافت در آزمایشگاه انجام گرفت که با آزمایش‌های صحرایی مقایسه شده‌است. نتایج نشان داد که اثر تغییر زاویه یا گرادیان بستر بر جریان کندشونده بیش از جریان تند شونده است. برخلاف شیب تند، در شیب ملایم مقادیر منفی سرعت و پدیده جدایی جریان و جریان‌های برگشتی مشاهده نمی‌شود. کاهش نسبت ظرافت باعث رخداد تنش حداکثر نزدیک بستر می‌شود و با افزایش نسبت ظرافت حداکثر تنش رینولدز و شدت آشفتگی در نزدیکی سطح آب افزایش می‌یابد. حضور پوشش گیاهی موجب کاهش نسبت ظرافت و تأثیر بیشتر جریان‌های ثانویه گردید. نتایج بررسی آنالیز کوادرانت نشان می‌دهد مقادیر منفی ناشی از غالب بودن پدیده‌های بیرونی است. کلمات کلیدی: بستر مقعر و محدب، پوشش گیاهی دیوار نی، جریان آشفته، ساختار جریان، آنالیز کوادرانت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی