مقایسه روشهای کارمایه و اندازه‌ی حرکت در بررسی انتقال اندازه‌ی حرکت بین زیر مقاطع یک مقطع مرکب

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 1، دوره 6، شماره 17، مرداد و شهریور 1392، صفحه 1-14   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهدی بهداروندی عسکر^{* 1}؛ منوچهر فتحی مقدم²؛ سید حبیب موسوی جهرمی³

¹دانشجوی دکتری سازه های آبی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

²استاد دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

³دانشیار دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

تاریخ دریافت: 25 شهریور 1392،  تاریخ پذیرش: 25 شهریور 1392 

چکیده

مقطع مرکب به مقطعی گفته می‌شود که سطح آن شامل چند قسمت (زیرمقطع) با صفات متفاوت جریان، مانند: زبری سطح، عمق جریان و غیره باشد. یک رود طبیعی، که هنگام وقوع سیل از روی زمینهای سواحل آن عبور می‌کند، مثالی از مقاطع مرکب (نهرهای مرکب) است. مسیر جریان در یک رود به هنگام وقوع سیل، شامل یک نهر اصلی و دو نهر ساحلی است. اصولا، تفاوت عمق آب و سرعت متوسط بین آبراه اصلی و نهرهای ساحلی در یک مقطع مرکب باعث بروز پدیده‌ی کمتر شناخته شده‌ی انتقال اندازه‌ی حرکت بین آبراه اصلی و نهرهای ساحلی (دشتهای سیلابی) می‌گردد، که باعث بروز پیچیدگیهایی در هیدرولیک جریان این مقاطع می‌شود. از سوی دیگر، می‌توان گفت که با ورود جریان به نهرهای ساحلی، یک مقطع مرکب بر هم کنشهایی میان جریان در آبراهه‌ی اصلی و نهرهای ساحلی به‌وجود می‌آید، درست مثل این‌که جریان موجود در نهرهای ساحلی باعث کند شدن جریان در آبراه اصلی می‌گرددکه نشانی از انتقال اندازه‌ی حرکت در عرض یک مقطع عرضی می‌باشد. تحقیقات مختلف نشان می‌دهند که پدیده‌ی انتقال اندازه‌ی حرکت عرضی باعث تغییرات عمده در سرعت جریان، تنش برشی مرزی، و ویژگیهای جریان آشفته می‌گردد. بررسی تنش برشی مرزی نه تنها برای مباحث انتقال رسوب و حفاظت سواحل بسیار اهمیت دارد، بلکه می‌توان از بررسی آن در مقاطع مرکب، و مقایسه‌ی آن در آبراهه‌ی اصلی و نهرهای ساحلی (سیلاب دشتها) برای پی بردن به ماهیت پدیده‌ی انتقال اندازه‌ی حرکت و تاثیرات آن بر توزیع خود تنش برشی مرزی، و دیگر ویژگیهای هیدرولیکی جریان، از جمله تشکیل جریانهای ثانویه استفاده کرد.


 

کلیدواژه‌ها

نهر اصلی و نهر ساحلی؛ نیروی برشی ظاهری؛ روش اندازه‌ی حرکت؛ حسگر نیرو؛ حفاظت سواحل

عنوان مقاله [English]

Momentum Exchange between Main Channel and Flood Plain Using Momentum and Energy Approaches

نویسندگان [English]

M. Behdarvandi Askar¹؛ M. Fathi Moghadam²؛ H. Musavi Jahromi³

چکیده [English]

Most rivers have flood plains that extend laterally away from the main channel at a gentle gradient or in a series of terraces. Multistage channels are deliberately formed in certain cases in order to increase conveyance capacity in large floods, and to have recreational expanses available at other times of the year. Two-stage channels, thus consist typically of a main river channel in which there is some discharge all of the time and flood plains, which are dry for most of the time, yet perform a vital function in times of flood. Since flood alleviation schemes are the focus of much of engineering work, the prediction of the conveyance capacity, velocity distribution and boundary shear stress distribution in such channels is clearly important. The boundary shear stress distribution is a prerequisite for studies on bank protection and sediment transport. Prediction of these parameters in two stage or compound channels is complicated by the lateral exchange of momentum that takes place in the shear layer that forms between the generally faster moving water in the main river channel and the slower moving water on the flood plain. Superposition of high lateral shear on bed-generated turbulence and longitudinal secondary flow structures is a convoluted problem in fluid mechanics. In the context of the river channels with flood plains, the problem is usually further complicated even for moderately straight channels by the complex geometry of the cross-section and the heterogeneous nature of the boundary roughness.

کلیدواژه‌ها [English]

Main channel, flood plain, apparent shears force, momentum method, dredging and bank protection

مراجع

1. Abe, H., H. Kawamura, and Y. Matsuo.
2001. Direct numerical simulation of a
fully developed turbulent channel flow
with respect to the Reynolds number
dependence. J. Fluid Eng. 123: 382-394.
2. Abril J.B., and D.W. Knight. 2004.
Stage-discharge prediction for rives in
flood applying a depth-averaged model. J.
Hydraul. Res. IAHR. 42: 616–629.
3. Ackers, P. 1991. Hydraulic design of
straight compound channels. SR Report
281, HR Wallingford, UK. Vol. 1 & 2:1-
130 & 1-140.
4. Ackers, P. 1992. Hydraulic design of
two-stage channels. Proc. of ICE J. Water,
Maritime and Energy. 96: 247-257.
5. Ackers, P. 1993. Flow formulae for
straight two-stage channels. J. Hydraul.
Res. IAHR. 31: 509-531.
6. Alavian, V., and V.H. Chu, 1985.
Turbulent exchange flow in shallow
compound channel. Proce. 21st Cong.
IAHR, Melbourne. 3: 446.
7. Knight, D.W., J.D. Demetriou, and M.E.
Homed.1984.Boundary shear in smooth
rectangular channels. Agric. Water
Manage, 110:405-422 at the concave
bank. Hydraulic Processes. Vol. 12,
pp.1323-1338.