Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein AfzaliMehr,Esmaeel Landy
حسین افضلی مهر (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fazele Kabiri
فاضله کبیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Effect of Vegetation Cover on Bedform and Length of Flow Separation Zone
Bedforms and vegetation covers influence the flow structure in open channels and rivers. However, a few studies have been reported on the interaction of vegetation over bedforms. The objectives of this study are to investigate the effect of vegetation cover over bedform and length of separation zone, determining turbulence, velocity and Reynolds stress components, Kolmograph energy spectrum, bursting phenomenon and Kelvin-Helmholtz instability in an open channel with dunes and vegetation cover over them. This experiment was conducted in a flume of 7 m long, 0.32 m wide and 0.36 m deep and flow discharge of 18 L/s in Hydraulic Laboratory of Isfahan University of Technology. Gravel with D 50 =10mm and grass as vegetation cover with height of 0.03 m were used in this study. The measurments carried out by ADV in 4 runs in laboratory: gravel bedform, vegetated bedform, gravel flat bed, vegetated flat bed and one run was conducted in Kaj river to compare lab and field results. The results showed that length of separation zone in vegetated bedform was more than gravel one and flow separation was obviously obsreved on vegetated bedforms in laboratory and field studies. Inflection points in velocity profiles located on top of the vegetation crest. Flow separation caused a shear layer with K-H instability where turbulence intensity increased along shear layer. Both gravel and vegetated bedforms increased friction factor. Maximum RMS velocity was changing along bedforms and maximum RMS(u’), RMS(v’), RMS(w’) occurred at crest or trough zones, where high turbulence intensities were prevalent. Value of the maximum Reynols stress occured at stoss zone in vegetated bedforms, while it occurred at trough for gravel bedforms. Negative Reynolds stress values were observed on vegetated bedform while no negative stress was observed over gravel bedform. The frequent phenomenon inside of vegetation cover was ejection while outside of vegetation the effect of sweep was dominant. Keywords: Bedform, vegetation cover, flow structure, Kelvin-Helmholtz instability, flow separation, quadrant analysis.
اشکال شکل بستر و پوشش گیاهی روی بستر تاثیر بسزایی بر ساختار جریان در مجاری طبیعی و رودخانه ها دارند. هرچند تاثیر پوشش گیاهی روی بستر بر ساختار جریان در برخی عوامل رودخانه ها از جمله شکل های بستر هنوز روشن نیست. هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر پوشش گیاهی بر شکل بستر و طول ناحیه جدایی، تعیین چگونگی توزیع مولفه های سرعت,آشفتگی و تنش رینولدز به همراه طیف انرژی کلموگراف و پدیده های غالب در فرآیند شبه نوسانی درکانال با شکل بستر تلماسه و پوشش گیاهی روی آن و مطالعه ناپایداری کلوین – هلمهولتز در تعامل جریان و پوشش گیاهی بستر می باشد. آزمایش ها در کانالی با ابعادی به طول 7 متر، عرض 32 سانتی متر و عمق 36 سانتی متر با حداکثر دبی 18 لیتر بر ثانیه و دارای سطح مقطعی به شکل مستطیلی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام گرفت. در این پژوهش از شن با قطر میانه ذرات 10 میلی متر برای ساخت تلماسه‌های شنی استفاده شد. پوشش گیاهی مورد استفاده روی شکل بستر چمن با ارتفاع حدود 3 سانتی متر بوده و به صورت گسترده روی تمام شکل بسترها قرار گرفت. اندازه گیری ها توسط دستگاه سرعت سنج ADV انجام شد. آزمایش در 4 مرحله به صورت شکل بستر شنی، شکل بستر با پوشش گیاهی، بستر تخت شنی و بستر تخت با پوشش گیاهی و همچنین یک مرحله مطالعه صحرایی در رودخانه کاج انجام شد. نتایج نشان داد که طول ناحیه جدایی در شکل بستر با پوشش گیاهی بیشتر از شنی است و جدایی جریان در شکل بستر با پوشش گیاهی در آزمایشگاه و مطالعات صحرایی به وضوح دیده می شود. نقاط عطف نیم رخ hy;های سرعت به بالای تاج پوشش گیاهی متمایل شده است و در سایر نواحی شکل بستر، این ناپایداری درون پوشش گیاهی وجود دارد و نیم رخ های سرعت دارای یک نقطه عطف هستند. در واقع در ناحیه اتصال مجدد، جدایی جریان باعث ایجاد لایه برشی با ناپایداری کلوین-هلمهولتز و افزایش آشفتگی در طول لایه برشی می شود. شکل بستر در هر دو حالت باعث افزایش ضریب زبری شد. موقعیت مقدار حداکثر سرعت RMS در هر دو شکل بستر با موقعیت اندازه‌گیری در امتداد شکل بستر تغییر می‌کند به طوری که حداکثر مقدار RMS(u’)، RMS(v’) و RMS(w’) در تاج یا پایین‌دست رخ می دهد که در آن‌جا آشفتگی زیاد است. در شکل بستر با پوشش گیاهی حداکثر تنش در بالادست تاج بستر و در شکل بستر شنی حداکثر تنش در پایین دست تاج شکل بستر رخ می دهد. مقدار منفی تنش رینولدز در پوشش گیاهی مشاهده شد، درحالی که تنش برشی منفی بر روی شکل بستر شنی مشاهده نگردید. در شکل بستر با پوشش گیاهی، درون پوشش رخداد جرقه و بالای پوشش رخداد جاروب غالب است. واژه های کلیدی: شکل بستر، پوشش گیاهی بستر، ساختار جریان، ناپایداری کلوین- هلمهولتز، جدایی جریان، آنالیز کوادرانت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی