Skip to main content
SUPERVISOR
سیدحسن طباطبایی (استاد مشاور) منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) حسین افضلی مهر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Alieh Saadatpour
عالیه سعادت پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Investigation of local roughness effect on transverse mixing coefficient in an open rectangular channel
Due to increasing number of world population and deficiency of the reliable resources of suitable water, there is a highly request for optimal use of both surface and ground water. The continuous growth of surface water pollution especially in developing countries is one of the most critical issues for human communities. In this regard, using mixing processes of the pollutants to refine and make the possibility of reusing the polluted water is one of the valuable methods to increase the amount of usable water. Transverse mixing coefficient is one of the hydraulic parameters of flow by which the amount of self-refinement and dilatation of rivers can be estimated. This thesis investigates an experimental method for measuring and evaluating the hydraulic parameters of a surface water flow which are useful for refinement and re-using polluted waters. The investigation focuses on effects of local roughness on transverse mixing coefficients of a flow that are key parameters to estimate the amount of self-refinement and dilatation of rivers. To investigate these effects, the experimental method was initially employed to determine the transverse mixing coefficients of a flow by injecting a pollutant in the center of an open channel flow and measuring its concentration at several sections located downstream of the injection point. To demonstrate and evaluate the method, two rectangular straight open channels were used. The length, width, and depth of the channels were 7m x 0.32m x 0.35m for the first one and 20m x 0.6m x 0.6m for the second one, respectively. The maximum flow rate of the first channel was 16.4 lit/s and for the second channel it was 75 lit/s. Water was circulated in the channels, the flow was uniform and the depth of water was controlled with a gate way. Subsequently, by means of submerged blocks, various bottom roughness configurations were arranged and tested for the channels to investigate their effects on the measured coefficients. Using the mass conservation equation for calculating the spreading rate of materials and their concentration in channels, the results showed that for the first channel, the arrangements of blocks could increased or decreased the transverse mixing coefficients of the flow, depending on the shape of roughness. However, for the second channel the existence of blocks with any configuration overall increased the transverse mixing coefficient. Also, increasing the distance of the blocks from the polluting source increased the effects of the bottom roughness on the coefficients and mixing length for the first channel, however, no significant changes was observed in the coefficient of the second channel. Furthermore, the test results showed that decreasing the alternative Keywords : Transverse mixing coefficients, surface water pollution, self-refinement of surface water, alternative local roughness, complete mixing length.
یکی از مشخصه های جریان روباز در کنترل آلودگی، ضرائب پخشیدگی آشفته هستند. افزایش این ضرائب درراستای سه محور، عامل رقیق سازی و افزایش تبادل مواد با بستر جریان و به طور کلی باعث کاهش طول اختلاط کامل می شود. به منظور بررسی تأثیر بلوک های موضعی بر ضریب اختلاط عرضی، آزمایشاتی در دو کانال آزمایشگاهی مستطیلی انجام گرفت. کانال اول به طول 7 متر، عرض32/. متر و ارتفاع 35/. متر و کانال دوم به طول 20 متر، عرض 6/0 متر و ارتفاع 6/0 متر بوده و نصب بلوک های مستغرق به صورت موضعی با آرایش های گوناگون، انجام شده است. کانال اول توسط دو پمپ با حداکثر دبی 4/16 لیتر در ثانیه و کانال دوم توسط پمپی با حداکثر دبی 75 لیتر بر ثانیه تغذیه می شد. تنظیم دبی خروجی از پمپ توسط شیر تنظیم تعبیه شده پیش از دهانه ورودی به مخزن بالادست صورت می گرفت. آب در سیکل بسته از منبع اصلی به مخزن کوچک ابتدای فلوم پمپاژ شده و در آنجا با عبور از یک آرام کننده وارد کانال می شد. جریان به صورت یکنواخت و عمق جریان در دامنه 5- 15 سانتیمتر در کانال اول و 5/17 سانتی متر در کانال دوم توسط دریچه کنترل در پایین دست کنترل می گردید. پس از حصول جریان توسعه یافته در کانال، در ترازی بالاتر از لبة کانال از یک مخزن هوائی حاوی محلول رقیق شده نمک با غلظت معلوم به عنوان مادة ردیاب استفاده شد. غلظت ها در 4 الی 5 مقطع و در هر مقطع 27 نقطه اندازه گیری گردید. ضریب اختلاط عرضی با استفاده از روابط ساده شده معادله بقای جرم و با استفاده از روش تبادل ممان، برای آرایش های مختلف بلوک های موضعی محاسبه شد. همچنین مقدار ضریب مذکور بدون حضور بلوک ها مورد محاسبه قرار گرفت تا مبنایی جهت مقایسه تأثیر بلوک ها بر ضریب اختلاط عرضی قرار گیرد. در این تحقیق همچنین، تأثیر نسبت عرض به عمق بر ضریب فوق الذکر مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از تجزیه وتحلیل های آزمایشگاهی نشان داد که در کانال اول آرایش های مختلف زبری نتایج متفاوتی بر ضریب اختلاط عرضی گذاشته ولی در کانال دوم وجود زبری ها در هر موضعی باعث افزایش آشفتگی و جریان های عرضی و نهایتاً افزایش ضریب اختلاط عرضی شدند. همچنین در کانال اول، با افزایش فاصله زبری های موضعی از منبع آلودگی، تأثیر این زبری ها بر ضریب اختلاط عرضی و به تبع آن طول اختلاط کامل افزایش یافت ولی در کانال دوم تغییر مشخصی دیده نشد. با کاهش فاصله تناوبی بین زبری ها در کانال اول، شیب واریانس توزیع غلظت و در نتیجه ضریب اختلاط عرضی افزایش یافت و از طول اختلاط کامل کاسته شد و در کانال دوم بهترین فاصله تناوبی 1 متر بدست آمد. به علاوه در سرعت ثابت، مقدار این ضریب با افزایش نسبت عرض به عمق افزایش یافت. بطور کلی در سرعت و عرض ثابت، با افزایش عمق جریان ضریب اختلاط عرضی کاهش یافت. واژه‌های کلیدی : ضریب اختلاط عرضی، آلودگی، زبری موضعی، طول اختلاط کامل.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی