Skip to main content
SUPERVISOR
حسین افضلی مهر (استاد راهنما) سیدحسن طباطبائی (استاد مشاور) منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahbube Qasemi
محبوبه قاسمی زانیانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Investigation of Transverse Mixing Coefficient, Distribution of Velocity and Turbulence Intensity in Presence of Dunes and Vegetation
The importance of the rivers in meeting human needs and also growing pollution of surface waters, studying of mixing processes for recycling contaminated water could be important for management of resources. Due to importance of bed form such as dunes and also vegetation in rivers, channels and streams, the Study of pollutant mixing coefficient on the interaction of Dune and vegetation is more important than before. The purpose of this study is to investigate transverse mixing coefficient and structure of flow on dunes in the presence of vegetation in walls. To check mixing coefficient, experimental measurements were made over fifth to ninth dunes in a series of ten of 2-dimensional asymmetric gravel dunes in two cases with and without vegetated walls. The dunes had an angle of lee slope of 28?, a mean wavelength of 1 m and two mean height of 0.04 and 0.08 m. The banks of the flume were covered by rice stems with median diameter of 2.7 mm and stem density was calculated 400 stem/m. The used sand for construction of dunes had the mean diameter of 14mm. to investigate the effect of aspect ratio on transverse mixing coefficient, five flow depths were used in two cases with and without vegetation on walls. Concentration data in five sections by EC meter at the downstream of the injection site were taken. 27 samples of concentration were taken at each sampling section. To investigate of structure flow on dunes, samples of velocity at 14 sections were taken. The results show that dunes are importance in increasing transverse mixing coefficient to the extent that this coefficient, in presence of dunes is 2.36 more than that on flat bed and increasing height of dunes makes this value be 3.19 more times than that on flat bed. Despite the increase in the transverse mixing coefficient due to interaction of Dune and vegetation, the effect of vegetation on this coefficient is less than that of Dune. Due to the constant channel width in both cases with and without vegetation, with increasing aspect ratio, secondary currents become weaker and transverse mixing coefficient decreases. Length of complete mixing is also reduced with increasing depth. However, when the be is flat, the distance the tracer needs to go along the channel should be 35 meter in order to complete mixing can be achieved. This length on dunes with two heights of 4 and 8 cm is equal to 10 and 11 meters, respectively that is 1/3 that on flat bed. Increasing height of dune transfer flow separation zone from nearness of crest of dune with height of 4cm to downstream of lee slope for dune with height of 8cm. Increasing height of crest of dune, due to the maximum stress, occurs farther from the bed. The maximum turbulence intensity on dunes with height of 8cm occurred at top of separation zone in wake region and was 0.1 m/s. With decreasing height of dune, maximum intensity of turbulence decreased and reached 0.0898 m/s on stoss lee.
به لحاظ اهمیتی که رودخانه‌ها در برآورد نیازهای بشری از دیرباز تاکنون داشته‌اند و روند رو به رشد آلودگی آب‌های سطحی، مطالعه در زمینه فرآیندهای اختلاط جهت استفاده مجدد از آب‌های آلوده برای مدیریت این منابع طبیعی حائز اهمیت می‌باشد. نظر به اهمیت شکل‌های بستر نظیر تلماسه‌ها در کنترل میزان انتقال رسوب، تولید توربولانس و مقاومت جریان و همچنین نقش پوشش گیاهی در انتقال جریان و جرم در رودخانه‌ها، کانال‌ها و تالاب‌ها، ضرورت مطالعه ضریب اختلاط آلاینده روی تلماسه‌ها و بررسی آن در اثر بر‌هم کنش پوشش گیاهی و شکل‌های بستر بیش از پیش مطرح می‌گردد. هدف از تحقیق حاضر بررسی ضریب اختلاط عرضی و همچنین بررسی ساختار جریان روی تلماسه‌ها در حضور پوشش گیاهی بر دیواره‌ها می‌باشد. به منظور بررسی ضریب اختلاط عرضی، اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی روی تلماسه پنجم تا نهم در یک سری ده تایی از تلماسه‌های شنی دوبعدی مصنوعی در دو حالت با و بدون پوشش گیاهی انجام گردید. این تلماسه‌ها دارای طول موج یک متر، دو ارتفاع تاج04/0 و 08/0 متر، شیب وجه پایین دست 28 درجه و عرضی برابر عرض کانال بودند. شن مورد استفاده برای ساخت تلماسه‌ها دارای قطر متوسط 14 میلی‌متر بود. برای شبیه‌سازی پوشش گیاهی کناری رودخانه‌ها از ساقه برنج استفاده گردید. به منظور بررسی تأثیر نسبت ظرافت بر ضریب اختلاط عرضی روی تلماسه در دو حالت با و بدون پوشش گیاهی در کناره‌های کانال از پنج عمق مختلف استفاده شد. داده‌های غلظت توسط EC متر در پنج مقطع از فلوم در پایین دست محل تزریق برداشت شدند. در هر مقطع داده‌برداری 27 نمونه غلظت برداشت گردید. برای بررسی ساختار جریان در اثر تغییر ارتفاع تلماسه از تاج تلماسه به تاج تلماسه بعدی داده های سرعت در 14 مقطع برداشت شدند. نتایج نشان می‌دهد تلماسه‌ها در افزایش ضریب اختلاط عرضی نقش بسزایی دارند به گونه‌ای که این ضریب در حضور تلماسه‌ها 36/2 برابر و با افزایش ارتفاع تاج تلماسه 19/3 برابر در مقایسه با بستر صاف افزایش یافته است. با وجود افزایش ضریب اختلاط عرضی در اثر برهم‌کنش پوشش گیاهی و تلماسه در مقایسه با تلماسه بدون پوشش گیاهی، اثر پوشش گیاهی در افزایش این ضریب کمتر از اثر تلماسه می‌باشد. با توجه به ثابت بودن عرض کانال، در هر دو حالت بدون پوشش گیاهی و در حضور آن، با افزایش نسبت عرض به عمق طول ناحیه‌ای که جریان ثانویه رخ می‌دهد کاهش یافته و بنابراین ضریب اختلاط عرضی کاهش یافته است. در بررسی ساختار جریان، افزایش ارتفاع تاج تلماسه، ناحیه جدایی جریان را از نزدیکی تاج تلماسه با ارتفاع 4 سانتی‌متر به نزدیکی بخش فرورفته انتقال می‌دهد. مقدار ماکزیمم تنش با افزایش ارتفاع تاج تلماسه در فاصله دورتری از بستر اتفاق می‌افتد. ماکزیمم شدت آشفتگی در راستای جریان روی تلماسه با ارتفاع 8 سانتی‌متر برابر 1/0 متربرثانیه بالای ناحیه جدایی جریان در ناحیه برخاستگی اتفاق افتاده است. با کاهش ارتفاع تاج تلماسه ‌ماکزیمم نوسانات سرعت کاهش یافته و برابر 0898/0 متربرثانیه روی وجه بالادست می‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی