SUPERVISOR
Abdolreza Kabiri,Manouchehr Heidarpour,Sayyed-Saeid Eslamian,Hossein AfzaliMehr
عبدالرضا کبیری سامانی (استاد راهنما) منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد مشاور) سیدسعید اسلامیان (استاد مشاور) حسین افضلی مهر (استاد راهنما)
STUDENT
Shahrzad Davarpanah Jazi
شهرزاد داورپناه جزی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
TITLE
Investigation of Interaction of Straight Crested Gravel Bedforms and Vegetated Banks on Turbulent Flow Components
Rivers have always been the main sources in providing water demand for human kind and the basic element in population development. One of the ways of understanding rivers' behavior is to investigate their flow structure and bedforms. On the other side vegetation exists widely in natural river systems creating roughness on channel walls and flood plains which affects the geometrical shape, hydraulics and flow resistance that follows by sediment traort. Considering the importance of bedforms such as dunes in sediment traort control, turbulence production and resistance to flow, studying the details of interaction of bedforms, vegetated banks and flow structure seems to be necessary. In this study, the influence of straight crested gravel dunes and vegetation cover on channel banks were investigated on flow structure. To reach this purpose seven fixed artificial 2-D straight crested dunes were built along a rectangular flume at the Hydraulics Laboratory of Isfahan University of Technology, Iran. The flume had a length, width and depth of 8m, 0.4m and 0.6m respectively. The graded gravel particles used for building the dunes had a median diameter of d50=10mm and the trapezoidal shape of the dunes were kept constant through the experimental study. The stems of Johnson grass with a median diameter of 2.8mm were used to simulate vegetation cover on the flume walls. With respect to the fact of having fully developed flow located after the fifth dune, experimental measurements were conducted over the fifth and sixth dunes. In total 3 runs were performed over dunes with a wave length, height, angle of repose and flow depth of 0.96m, 0.04m, 28 degrees and 0.28m respectively. In the first case 17 velocity profiles and in the second and the third case 21 velocity profiles were measured. The experiments were all performed with a discharge of 0.024m3/s. The instantaneous three-dimensional velocity components were measured using a down looking Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) which was developed by the NORTEK Company. Velocities were recorded for each point with a sampling frequency of 200Hz and the sampling volume of 5.5mm. The sampling duration at each point was 120 seconds. Ultimately more than 45,400,000 velocity data were collected and they were filtered by WinADV software. An important result in this study was that in gravel bedforms with straight crest unlike the sharp crest beforms, in both cases of with and without vegetation cover, no negative velocities were observed. According to the horizontal velocity contour maps, in the case of no vegetation cover, the least velocity value was zero which took place at a small region on the lee side of the dune. Also in the case of with vegetation cover the least velocity value was zero too but its location had moved down stream at the dune's trough. Observing the negative vertical velocity value in both cases of with and without vegetation cover through a dune wavelength was anot
رودخانهها همواره منبع اصلی تأمین آب مورد نیاز انسانها و عامل اساسی در توسعه جوامع بشری بودهاند. از راههای شناسایی رفتار رودخانهها بررسی ساختار جریان و مطالعه شکلهای بستر در آنهاست. ازسوی دیگر پوشش گیاهی با ایجاد زبری در دیواره کانالها و دشتهای سیلابی رودخانهها بر شکل هندسی، هیدرولیک و مقاومت جریان موجود در آنها تأثیر گذاشته و به دنبال آن بر انتقال رسوب بسیار اثرگذار است. با توجه به اهمیت شکلهای بستر نظیر تلماسهها، در کنترل میزان انتقال رسوب، تولید آشفتگی و ایجاد مقاومت جریان، مطالعه جزئیات برهمکنش شکلهای بستر، پوشش گیاهی و ساختار جریان ضروری به نظر میرسد. هدف از پژوهش حاضر مطالعه ساختار جریان برروی تلماسههای شنی با تاج مسطح به همراه پوشش گیاهی در دیوار بود. برای دستیابی به این هدف تعداد هفت تلماسه مصنوعی با تاج مسطح در طول یک کانال آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی به طول 8 متر، عرض 4/0 متر و ارتفاع 6/0 متر به طور متناوب ساخته شدند. شن مورد استفاده برای ساختن تلماسهها دارای قطر متوسط 10 میلیمتر بوده و شکل ذوزنقهای برای آنها در طی آزمایشها ثابت نگه داشته شد. این شکلها در عرض کانال هیچ گونه تغییری نداشتند که بدین ترتیب شکلهای بستر دوبعدی بودند. همچنین گیاه قیاق (خومه) به عنوان پوشش گیاهی دیوار مورد استفاده قرار گرفت. با در نظر گرفتن توسـعهیافتگی جریان پس از تلماسه پنجم، کلیه اندازهگیریهای سرعت جریان و مولفههای جریان آشفته در حد فاصل تلماسههای پنجم و ششم صورت پذیرفت. در مجموع سه سری آزمایش بر روی تلماسهها با طول موج 96/0 متر، ارتفاع 04/0 متر، زاویه ایستایی 28 درجه و عمق جریان 28/0 متر به اجرا درآمد. در سری اول آزمایشها 17 نیمرخ و در سریهای دوم و سوم تعداد 21 نیمرخ سرعت برداشت گردید. اندازهگیری دادههای سرعت و آشفتگی با به کارگیری دستگاه سرعتسنج صوتی ADV انجام گردید. دادهبرداری با فرکانس 200 هرتز و به مدت دو دقیقه در هر نقطه صورت گرفت. با در نظر گرفتن فرکانس و مدت زمان اندازهگیری و نیز تعداد زیاد نیمرخهای برداشتشده، 45400000 داده سرعت در کلیه آزمایشها ثبت گردید. دادهها با استفاده از نرمافزار WinADV غربال شده و پس از آن مورد تحلیل قرار گرفتند. از نتایج قابل توجه در این پژوهش این بود که در تلماسههای با تاج مسطح بر خلاف نوع با تاج تیز، در هر دو حالت وجود و عدم وجود پوشش گیاهی، پارامتر سرعت بعد از تاج مسطح مقادیر منفی به خود نمیگیرد. با ترسیم نقشههای منحنیهای همسرعت برای سرعت افقی مشخص شد که کمترین مقدار سرعت برابر با صفر بوده که در حالت عدم وجود پوشش گیاهی بر دیواره کانال در ناحیه کوچکی بر روی وجه پاییندست تلماسه متمرکز شده است. همچنین در حالت وجود پوشش گیاهی بر دیوار نیز کمینه مقدار سرعت برابر با صفر بوده ولی ناحیه رخداد آن به سمت پاییندست تغییر مکان داده و در محل فرورفته تلماسه اتفاق میافتد. مشاهده مقادیر سرعت عمودی منفی در هر دو حالت وجود و عدم وجود پوشش گیاهی در سراسر طول تلماسه نشانهای دیگر برای عدم وقوع جدایی در تلماسههای با تاج مسطح است. تنشهای رینولدز در حالت وجود پوشش گیاهی نسبت به حالت عدم وجود آن بیشتر بوده که این موضوع را میتوان به افزایش مقاومت جریان در حضور این پوشش نسبت داد.