
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 626 |
تعداد مقالات | 6,517 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,747,081 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,317,738 |
بررسی آزمایشگاهی تاثیر شکل کلاسترهای مختلف بر ضریب مقاومت جریان | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 11، دوره 25، شماره 2، خرداد و تیر 1397، صفحه 203-218 اصل مقاله (1.11 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2018.13919.2867 | ||
نویسندگان | ||
مسعود کرباسی* 1؛ محمد قاسمیان2؛ مهدی اسدی3 | ||
1هیات علمی دانشگاه زنجان | ||
2گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان | ||
3استادیار - گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی - دانشگاه شهرکرد | ||
چکیده | ||
چکیده سابقه و هدف: بررسی ضریب مقاومت در جریانها به ویژه در جریانهای آزاد، کانالها و رودخانهها از اهمیت زیادی برخوردار است. یکی از عوامل تاثیر گذار بر مقاومت جریان شکل بستر در آبراههها میباشد. ریزساختارهای کلاستری از جمله شکلهای بستر در رودخانههای مناطق کوهستانی میباشند که از نظر بیولوژیک و همچنین هیدرولیک ریزجریانها (جریانهای ثانویه) حائز اهمیت هستند. مطالعه در زمینه شناخت و تاثیرات کلاسترها در سرتاسر دنیا بسیار نوپا بوده است. هدف پژوهش حاضر بررسی آزمایشگاهی تاثیر شکل کلاستر و اندازه ذرات سازنده کلاسترها بر ضریب زبری جریان میباشد. مواد و روشها: برای بررسی تاثیر شکل و اندازه ذرات تشکیل دهنده کلاسترها، آزمایشهایی در یک کانال آزمایشگاهی به طول 20 متر، عرض6/0 متر و ارتفاع 6/0 متر انجام گرفت. با استفاده از ذرات سنگریزه با سه اندازه متفاوت 5/9، 5/12، 5/15 میلیمتری درفلوم آزمایشگاهی، کلاسترهای با شکلهای کپهای، خطی و حلقهای ساخته و مورد بررسی قرار گرفتند. دو ضریب زبری دارسی ویسباخ و مانینگ با استفاده از اندازه گیری شیب سطح آب محاسبه گردیدند. یافتهها: نتایج پژوهش حاضر نشان داد که کلاسترهای خطی شکل دارای کمترین تاثیر بر میزان ضریب مقاومت جریان هستند. کلاسترهای حلقهای و کپهای دارای ضریب زبری بیشتری نسبت به کلاستر خطی هستند لیکن هر دو تقریبا دارای تاثیر یکسانی بر مقاومت جریان هستند. نتایج این دو شکل از کلاستر، برای ذرات 5/9 و 5/12 میلیمتری بسیار نزدیک به هم بوده ولی برای ذرات 5/15 میلیمتری ضریب زبری کلاستر کپهای بالاتر از ضریب زبری اشکال دیگر است. همچنین با افزایش قطر ذرات سنگریزه سازنده کلاسترها میزان ضریب زبری مانینگ افزایش پیدا میکند. با انجام آزمایشها با ذرات سنگریزه با قطرهای مختلف، درصد تغیرات ضریب زبری نسبت به حالت بدون کلاستر برای کلاستر کپهای در ذرات 5/9، 5/12 و 5/15 میلیمتر به ترتیب 47، 52 و 75 بوده است. برای کلاسترهای حلقهای شکل و ذرات5/9، 5/12و 5/15 میلیمتری درصد تغییرات به ترتیب 48، 49 و 75درصد بدست آمدند و این درصد برای کلاسترهای خطی شکل برای ذرات 5/9 میلیمتری19 درصد و ذرات 5/12 و 5/15میلیمتری به ترتیب 37 و 67درصد مشاهده شدند که نشان دهنده افزایش مقاومت جریان با افزایش اندازه قطر ذرات است. همچنین نتایج نشان داد که در آزمایشها افزایش عدد فرود موجب کاهش ضریب زبری میگردد. نتیجهگیری: نتایج بدست آمده از آزمایشها این نکته را به خوبی روشن ساخت که بسترهای کلاستری با اثر گذاری بر روی جریان باعث افزایش ضریب مقاومت میگردد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که کلاسترهای کپهای دارای بیشترین اثر بر مقاومت جریان هستند. | ||
کلیدواژهها | ||
ضریب زبری؛ ریزساختارهای کلاستر؛ کلاستر خطی؛ کلاستر کپهای؛ کلاستر حلقهای | ||
مراجع | ||
1.Bahrami Yarahmadi, M., and Shafai Bejestan, M. 2011. Experimental Study of the Effect of Sediment Particles Shape on Manning's Coefficient. J. Water Soil. 25: 1. 51-60. (In Persian)
2.Bathurst, J.C. 1985. Flow resistance estimation in Mountain Rivers. J. Hydr. Engin. 111: 4. 625-643. 3.Biggs, B.J., Duncan, M.J., Francoeur, S.N., and Meyer, W.D. 1997. Physical characterization of microform bed cluster refugia in 12 headwater streams, New Zealand. New Zealand J. Mar. Freshwater Res. 31: 4. 413-422. 4.Brayshaw, A.C., Frostick, L.E., and Reid, I. 1983. Hydrodynamics of particle clusters and sediment entrainment in coarse alluvial channels. Sedimentology. 30: 1. 137-143.
5.Buffington, J.M. 1995. Effects of hydraulic roughness and sediment supply on surface textures of Gravel-bed Rivers (Master's thesis, University of Washington).
6.Dal Cin, R. 1968. “Pebble clusters”: Their origin and utilization in the study of paleo currents. Sedimentary Geology. 2: 4. 233-241.
7.Esmaili, K., Kashefipour, S.M., and Shafaie Bajestan, M. 2009. The Effect of Bed Form on Roughness Coefficient in Unsteady Flows Using a Combined Numerical and Laboratory Method. J. Water Soil. 23: 3. 136-144. (In Persian)
8.Heays, K.G., Friedrich, H., and Melville, B.W. 2014. Laboratory study of gravel-bed cluster formation and disintegration. Water Resources Research, 50: 2227-2241.
9.Hemmatti, M., and Vafa, M. 2016. Investigation on the effect of gravel particles shape on Manning s roughness coefficient in Mountain Rivers. Applied research in irrigation and drainage structures engineering. 17: 66. 15-30. (In Persian)
10.Karbasi, M., Omid, M.H., and Farhoudi, J. 2011. Experimental investigation of 3D flow over cluster microforms. Iran. J. Irrig. Water Engin. 2: 5. 75-85. (In Persian)
11.Karbasi, M., Omid, M.H., and Farhoudi, J. 2012. Prediction of cluster bed-forms formation over gavel-bed Rivers. Iran. Water Res. J. 6: 10. 1-9. (In Persian)
12.Laronne, J.B., and Carson, M.A. 1976. Interrelationships between bed morphology and bed-material transport for a small, gravel-bed channel. Sedimentology. 23: 1. 67-85. 13.Mianaee, S.J., Keshavarzi, A., and Sistani, B. 2008. Modeling erosion and deposition of particles on ripples using image processing technic. 4th national conference of civil engineering (University of Tehran). (In Persian)
14.Millar, R.G. 1999. Grain and form resistance in gravel-bed Rivers. J. Hydr. Res. 37: 3. 303-312. 15.Papanicolaou, A.N., and Schuyler, A. 2003. Cluster evolution and flow-frictional characteristics under different sediment availabilities and specific gravity. J. Engin. Mechanic. 129: 10. 1206-1219.
16.Papanicolaou, A.N., Strom, K., Schuyler, A., and Talebbeydokhti, N. 2003. The role of sediment specific gravity and availability on cluster evolution. Earth Surface Processes and Landforms. 28: 1. 69-86.
17.Reid, I., and Hassan, M.A. 1992. The influence of microform bed roughness elements on flow and sediment transport in Gravel-Bed Rivers: a reply. Earth Surface Processes and Landforms. 17: 5. 535-538.
18.Strom, K.B., and Papanicolaou, A.N. 2008. Morphological characterization of cluster microforms. Sedimentology. 55: 1. 137-153.
19.Teisseyre, A.K. 2013. Pebble clusters as a directional structure in fluvial gravels: modern and ancient examples. Geologia Sudetes. 12: 2. 79-90.
20.Wittenberg, L., and Newson, M.D. 2005. Particle clusters in Gravel-bed Rivers: an experimental morphological approach to bed material transport and stability concepts. Earth Surface Processes and Landforms. 30: 11. 1351-1368. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 492 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 462 |