Skip to main content
SUPERVISOR
حسین افضلی مهر (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور) بهزاد قربانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Razieh Moghbel
راضیه مقبل

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Investigation of flow velocity profile and friction factor in channel with vegetated bed and walls
Investigation of flow velocity profile and friction factor in channel with vegetated bed and walls Razieh Moghbel r.moghbel@ag.iut.ac.ir March 7, 2009 Department of Water Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc Language: Farsi Hosein Afzalimehr hafzali@cc.iut.ac.ir Evaluating flow resistance in a straight vegetated channel needs to take into account both the effects of the hydraulic cross section reduction and the dissipative effects due to the presence of the roughness elements. Plants over the bed and along the banks of rivers can increase the effective flow resistance. Also these canopies have a positive influence on water quality, sediment traort and habitat diversity. This study presents the results of a laboratory flume experimental study on the interaction of unsubmerged riparian vegetatio and vegetation over the bed on the flow velocity, Reynolds stress distributions, resistance to flow and turbulent intensity. The laboratory experiments were accomplished in a rectangular 0.6 m wide and 20 m long channel. All the experiments were accomplished in uniform condition and for four states of channel covering: A) gravel bed with glass walls B) gravel bed with vegetated walls C) grassy bed with vegetated walls D)grassy bed with glass walls. Measuring were carried out in three sections in every run and for three different distances from the wall. Totally 90 velocity profiles in 10 runs were measured with vectrino+. This instrument measures water speed using the Doppler effect by transmitting short pairs of sound pulses, listening to their echoes and, ultimately, measuring the change in pitch or frequency of the returned sound. In this research, the log-law fits reasonably for the data near the gravel bed and deviates in outer region of the flow. Because the equivalent sand roughness, k s , represents a hydraulic roughness scale incorporating all influences of a rough bed on the flow, we expect that for vegetated bed, the amount of that is different from gravel bed. In this study the equation presented by Stephan (2002) was used for logarithmic law over vegetated bed. The results indicate that the location of the maximal velocity ( U max ) has more distance from the free surface in the presence of vegetation in walls and the difference between the u max and the
تحقیقات هیدرودینامیکی در کانال‌های با پوشش‌گیاهی بر اساس اندیشه بهینه‌سازی و مدیریت رودخانه و توسعه پایدار منابع آب، در پیش روی ما قرار گرفته است‌. مهندسین و دانشمندان هیدرولیک که روی بهینه‌سازی رودخانه کار می‌کنند، نیاز برای فهم عمیق‌تر از آبراهه‌های طبیعی به عنوان یک سیستم دینامیک و پیچیده‌ای که نه فقط شامل المان‌های بی‌جان همچون رسوب است بلکه حاوی مؤلفه‌های بیولوژیک و جاندار است را سازماندهی می‌کنند. از این نقطه نظر نقش گیاهان رودخانه‌ای در دینامیک رودخانه و شرایط جریان، نقشی حیاتی است. هدف از تحقیق حاضر مطالعه توزیع سرعت و تغییرات مقاومت جریان ناشی از تغییرات پوشش‌های کف و کناره کانال می‌باشد. از آنجا که به منظور برداشت داده‌های آزمایشگاهی از دستگاه سرعت‌سنج سه بعدی vectrino+ استفاده شده است، توزیع تنش‌های رینولدز و شدت توربولانس نیز در هر حالت مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات این تحقیق در کانالی به طول 20 متر و عرض و ارتفاع 60 سانتی‌متر در چهار حالت پوششی متفاوت کف و کناره کانال انجام گرفته است. این چهار حالت عبارتند از: (الف) بستر شنی و دیواره شیشه‌ای، (ب) بستر شنی و دیواره پوشیده با پوشش‌گیاهی (ج) بستر و دیواره پوشیده با پوشش‌گیاهی (د) بستر پوشیده با پوشش‌گیاهی و دیواره شیشه‌ای. آزمایشات فوق در قالب 10 سری آزمایشی انجام گرفته است که در مجموع 90 پروفیل سرعت برداشت شده است. تعداد مقاطع نمونه‌برداری در هر سری سه مقطع و در هر مقطع سه پروفیل سرعت در فواصل متفاوت از دیوار می‌باشد. نتایج نشان داد که سرعت حداکثر در پروفیل‌های حالت ب بیشتر از سایر حالت‌ها به زیر سطح آب منتقل شده است به گونه‌ای که اختلاف مقدار سرعت حداکثر و آخرین سرعت اندازه‌گیری شده نزدیک سطح آب در پروفیل‌های مربوط به فاصله 5 سانتی‌متری از دیوار حالت ب تا 52? نیز می‌رسد. این در حالی است که با قرارگیری پوشش‌گیاهی در بستر کانال به جای شن (حالت ج)، این اختلاف سرعت در پروفیل‌های واقع در فاصله 5 سانتی‌متری از دیوار به حدود 20? تنزل می‌کند. ضرائب مقاومت جریان محاسبه شده برای مقاطع در هر کدام از حالت‌ها تطابق خوبی با مقادیر پیشنهادی کتب مرجع همچون چو (1959) و بارنز (1967) دارد. اگرچه کتب مرجع در مواردی چون حالت ج که بستر و دیواره‌ها پوشیده با پوشش‌گیاهی است فاقد پیشنهادی برای مقدار ضریب مقاومت است که نتایج تحقیق حاضر در این زمینه می‌تواند با اطمینان خوبی مورد استفاده قرار گیرد. توزیع تنش‌ رینولدز در راستای عمق جریان در شرایط حضور پوشش‌گیاهی با وجود یکنواخت بودن جریان، خطی نمی‌باشد. سرعت‌های عمودی غیر صفر اگرچه دارای مقادیر کمی می‌باشند ولی عامل انحراف تنش از توزیع خطی در شرایط پوشش‌گیاهی کناره‌ کانال می‌باشند. در شرایط حضور پوشش‌گیاهی بستر کانال نیز به علت وجود نیروی درگ ناشی از حضور گیاهان در آب توزیع تنش خطی نمی‌باشد و حداکثر مقدار خود را کمی بالاتر از تاج پوشش‌گیاهی خم شده داراست. کلمات کلیدی: پوشش‌‌گیاهی، رودخانه، مقاومت جریان، تنش رینولدز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی