حل عددی توزیع عرضی رسوب معلق در قوس رودخانه‌ها

نویسندگان

  • حسین شریفان عضو هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
چکیده مقاله:

سابقه و هدف: تغییرات سرعت جریان و به ویژه غلظت رسوب معلق در عرض رودخانه‌ها در محل قوس از توزیع بسیار غیریکنواختی برخوردار است. برای مدیریت بهتر سازه‌های هیدرولیکی واقع در قوس رودخانه، آگاهی از تغییرات غلظت رسوب معلق در عرض رودخانه لازم است. تاکنون مدل‌های ریاضی دوبعدی و شبه‌دوبعدی زیادی برای حل توزیع عرضی سرعت در رودخانه‌ها توسط محققین مختلف توسعه داده شده است که در اغلب این مدل‌ها، مسیر رودخانه به صورت مستقیم فرض شده است. همچنین توزیع غلظت رسوب در عرض رودخانه و به ویژه در محل قوس تاکنون فقط با مدل‌های پیچیده دوبعدی و سه‌بعدی شبیه‌سازی شده است. با توجه به لزوم سادگی در مطالعات کاربردی مهندسی هیدرولیک جریان و رسوب رودخانه‌ها، استفاده از مدل‌های ریاضی ساده شبه‌دوبعدی اخیراً مورد توجه و استقبال قرار گرفته است. هدف این مقاله، مدل‌سازی شبه دوبعدی توزیع عرضی سرعت جریان و غلظت رسوب معلق در محل قوس رودخانه‌ها می‌باشد. مواد و روش‌ها: برای شبیه‌سازی توزیع عرضی سرعت و رسوب در محل قوس رودخانه‌ها، از حل عددی مدل ریاضی شیونو و نایت استفاده شد. برای واسنجی ضریب زبری مانینگ در این مدل از داده‌های توزیع عرضی سرعت اندازه‌گیری در محل یکی از قوس‌های رودخانه کارون در مجاورت ایستگاه هیدرومتری اهواز استفاده شد. همچنین با انتخاب 3 رابطه تجربی انتقال کل رسوب (معادلات اکرز-وایت، انگلوند-هانسن و یانگ)، بخش رسوبی این مدل نیز به کمک داده‌های اندازه‌گیری شده توزیع عرضی غلظت رسوب در محل قوس واسنجی شد. یافته‌ها: نتایج حل عددی مدل ریاضی شیونو و نایت به روش تفاضل‌های محدود نشان داد که از میان روابط رسوبی مورد استفاده، رابطه رسوبی یانگ مطابقت خوبی با مقادیر غلظت رسوب اندازه‌گیری شده در عرض رودخانه داشته و نسبت به روابط رسوبی اکرز-وایت و انگلوند-هانسن، از دقت بالاتری برخوردار می‌باشد. دو رابطه اخیر، مقادیر انتقال رسوب را بسیار بیشتر از مقادیر اندازه‌گیری برآورد می-کنند. با توجه به اینکه پایه و اساس رابطه رسوبی یانگ، قدرت یکه جریان است و در این نظریه، انتقال هر ذره رسوب مستقیماً متناسب با سرعت ذره است، احتمالاً به همین دلیل این رابطه از دقت بیشتری برخوردار بوده است. با انتگرال‌گیری عرضی از نتایج توزیع غلظت رسوب در عرض رودخانه، بار کل رسوب رودخانه واقعی و محاسباتی در محل قوس مورد مطالعه به ترتیب 26500 و 16000 تن بر روز بدست آمد که بیانگر خطای حدود 40 درصد می‌باشد. این در حالی است که روش‌های آکرز-وایت و انگلوند-هانسن به ترتیب با خطای نسبی حدود 265 و 325 درصد، برآوردهایی بسیار بالاتر از واقعیت داشتند. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج بدست آمده از این تحقیق، می‌توان به کمک مدل ریاضی پیشنهادی، توزیع عرضی رسوب در هر دبی جریان به ویژه در دبی‌های سیلابی را محاسبه نموده و برای طراحی آبگیرهای جانبی در قوس خارجی، از نتایج مدل استفاده نمود.

برای دانلود باید عضویت طلایی داشته باشید

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

حل عددی توزیع عرضی رسوب معلق در قوس رودخانه ها

سابقه و هدف: تغییرات سرعت جریان و به ویژه غلظت رسوب معلق در عرض رودخانه ها در محل قوس از توزیع بسیار غیریکنواختی برخوردار است. برای مدیریت بهتر سازه های هیدرولیکی واقع در قوس رودخانه، آگاهی از تغییرات غلظت رسوب معلق در عرض رودخانه لازم است. تاکنون مدل های ریاضی دوبعدی و شبه دوبعدی زیادی برای حل توزیع عرضی سرعت در رودخانه ها توسط محققین مختلف توسعه داده شده است که در اغلب این مدل ها، مسیر رودخان...

متن کامل

شبیه سازی هیدرولیک جریان و رسوب معلق در قوس رودخانه (مطالعه موردی: رودخانه کارون)

شبیه­سازی توزیع عرضی سرعت جریان و نیز غلظت رسوب معلق در قوس رودخانه­ها، دارای اهمیت زیادی بوده و در حفاظت سواحل رودخانه، الگوی انتقال و ته­نشست رسوبات، انتشار آلودگی و کنترل سیلاب کاربرد دارد. به­دلیل ساختار سه­بعدی جریان در قوس رودخانه­­ها، مدل­های ریاضی یک­بُعدی در این شرایط جواب­گو نبوده و باید از مدل­های ریاضی دو یا سه­بُعدی استفاده نمود. در این تحقیق، ابتدا با اندازه­گیری میدانی داده­های توز...

متن کامل

مدل‌سازی عددی انتقال رسوب معلق غیرچسبنده در رودخانه‌ها(مطالعه موردی: رودخانه کرخه)

Rivers as a main sources of supplying water for urban areas, agriculture and industry, are very important. This point reveals the necessity of the control, improvement and solving the problems of rivers, especially all problems relating to water quality. In this study, transport of the suspended sediment is numerically modeled. The Saint-Venant hydrodynamic equations and also advection-dispersi...

متن کامل

توزیع اندازه ذرات رسوب معلق در فواصل زمانی معین در رودخانه کجور

بررسی ویژگی‌های فیزیکی رسوبات معلق از موضوعات مهم در مطالعه رودخانه‌هاست. یکی از این ویژگی‌های فیزیکی، توزیع اندازه ذرات رسوبی معلق است که نمایان‌گر ارتباطات مهمی بین منابع تولید رسوب و فرآیندهای رسوبی در حوزه‌های آبخیز می‌باشد. با این وجود پژوهش‌های مرتبط با دانه‌بندی ذرات رسوب معلق بسیار محدود می‌باشد. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی دانه‌بندی رسوبات معلق رودخانه کجور طی دوره زمانی یک سا...

متن کامل

تغییرات توزیع اندازه ذرات رسوب معلق در رودخانه پسیخان

بررسی ویژگی های فیزیکی رسوبات معلق از موضوعات مهم در مطالعه رودخانه ها است. یکی از ویژگی های فیزیکی، توزیع اندازه ذرات رسوبی معلق است که نمایان گر ارتباطات مهمی بین منابع رسوب و فرآیندهای رسوبی در حوزه های آبریز می-باشد. براین اساس، در پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات توزیع اندازه ذرات رسوت معلق رودخانه پسیخان، نمونه برداری طی دوره زمانی 7 ماهه از مهرماه 1392 تا فرورودین 1393، از دو ایستگاه هیدر...

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


عنوان ژورنال

دوره 23  شماره 6

صفحات  365- 373

تاریخ انتشار 2017-02-19

با دنبال کردن یک ژورنال هنگامی که شماره جدید این ژورنال منتشر می شود به شما از طریق ایمیل اطلاع داده می شود.

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023