مقایسه روش های برآورد توزیع تنش برشی در عرض مجاری روباز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دانشگاه منابع طبیعی گرگان

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

تنش برشی در بسیاری از معادلات هیدرولیکی انتقال رسوب، مدل های آشفتگی، تعیین بازه های پایدار، فرسایش دیواره ها و کف کانال و نیز برای شبیه سازی تغییرات هندسه رودخانه ها کاربرد دارد. با وجود اهمیت زیاد تنش برشی، متأسفانه اندازه گیری مستقیم تنش برشی در رودخانه ها به ویژه در هنگام وقوع سیل بسیار دشوار است. از این رو محققین روش هایی را برای محاسبه غیرمستقیم تنش برشی ارائه داده اند. در این مقاله از سه روش برای برآورد توزیع تنش برشی مرزی در عرض کانال های روباز استفاده و نتایج آنها با داده های آزمایشگاهی کانال های ساده و مرکب مقایسه شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که مدل شبه دوبعدی شیونو و نایت (SKM) با توجه به درنظر گرفتن اثر جریان های ثانویه، دارای دقت بهتری نسبت به روش های عمودهای بهم پیوسته (MPM) و عمق قائم (VDM) می‌باشد. متوسط خطای نسبی این سه روش برای محاسبه تنش برشی در کانال های آزمایشگاهی ساده و مرکب مورد مطالعه در این تحقیق به ترتیب 8 ، 14 و 18 درصد محاسبه شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of methods for estimating shear stress distribution in width of open channels

نویسنده [English]

  • Fatemeh houshmandi 1

چکیده [English]

The shear stress is used in many of sediment transport equations, turbulence models, identification of stable river reaches, river bed and bank erosion, and river morphology studies. Furthermore, shear stress distribution along river bed and banks is essential for forecasting changes of river geometry. Unfortunately, in spite of great importance of shear stress, direct measurement of this parameter in the rivers is very difficult, especially during flood, hence researchers have proposed indirect methods to calculate the shear stress. In this study, three methods have been used for predicting lateral distribution of boundary shear stress in open channels, and their results were compared with experimental data in the cases of simple and compound channels. The results show that the quasi–two dimensional model of Shiono and Knight (SKM) by considering the secondary flow effect is more accurate than the merged perpendicular method (MPM) and vertical depth method (VDM). The average relative errors of the SKM, MPM and VDM for prediction of the shear stress in laboratory simple and compound channels are calculated as 8, 14 and 18 percent, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Boundary shear stress
  • Quasi–two dimensional mathematical model
  • Compound channels
  • secondary flow