مطالعه عددی پایداری کانال‌های آبرفتی مرکب با استفاده از نتایج تجربی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سازه های هیدرولیکی

2 عضو هیات علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

اولین قدم در طراحی و مدیریت بهینه روش های کنترل سیلاب، شناسایی مناسب رفتار رودخانه در هنگام وقوع سیل است. در هنگام سیلاب تداخل جریان بین مقطع اصلی و دشت‌های سیلابی و انتقال مومنتوم در سطح تماس بین دو مقطع جزئی، باعث ایجاد افت انرژی شده و مقطع عرضی کانال بسیار پیچیده خواهد شد. تمایز اصلی مقاطع مرکب با مقاطع ساده ناشی از همین پدیده است. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای هندسی و روند پایداری دینامیکی کانال‌های پایدار ساده و مرکب می‌باشد. بدین منظور یک کانال آزمایشگاهی توسط نرم‌افزار GSTARS4.0 که یک مدل ریاضی بوده و بر اساس کمینه نمودن قدرت جریان عمل می‌کند، مدل سازی گردید. واسنجی مدل بر اساس رقوم سطح آب، پارامترهای هندسی کانال، معادله‌های حمل رسوب و ضریب زبری انجام شده و تعدادی از داده‌ها که در واسنجی مدل به کار نرفته بودند به منظور صحت‌سنجی مدل مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج حاکیست کانال‌های مقطع پر هندسه هیدرولیکی اولیه خود را تغییر داده و به پایداری رسیدند. در ادامه کانال‌های پایدار در معرض جریان سیلابی قرار گرفته و وضعیت جدیدی از پایداری را تجربه می‌نمایند بطوریکه با افزایش شیب طولی، عرض نسبی کاهش و عمق نسبی با زمان افزایش می‌یابد. نتایج همچنین در محدوده عمق‌های نسبی تجربه شده نشان می‌دهد که محاسبه دبی به صورت مقطع واحد برای کانال توسعه یافته مرکب، مناسب‌تر از روش تجزیه مقطع می‌باشد و نسبت تنش برشی ظاهری به تنش برشی متوسط کانال اصلی در اعماق نسبی کم 4 برابر اعماق نسبی بزرگتر بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Study of stability of alluvial compound channels using empirical results

نویسندگان [English]

  • Reza Mir 1
  • gholamreza Azizyan 2

1 M.Sc. Student, Dept. of Civil Engineering

چکیده [English]

The first step in design and optimal management of flood control projects is appropriately identifying behavior of the river during the flood. When channel is subjected to overbank flow, interaction between the main channel and flood plains and momentum transfer at the interface between the two partial cross sections results in energy loss and cause the cross-channel to become more complex. Also the main distinction between compound and ordinary sections is due to this phenomenon. The purpose of present paper is to study geometric parameters and dynamic stability approaches of simple and compound alluvial channels. To this end a laboratory channel has been modeled with GSTARS4. This mathematical model performs based on theory of total stream power minimization. The calibration of this model was based on water surface elevation, cross section geometry, sediment transport equations and friction factor. Some of the data not used in the calibration were used to verify the model. The results show that bankfull channels changed initial hydraulic geometry and reached a stable state. Then stable channels subjected to overbank flow, they adjusted their conditions to achieve a new stability so that Increase in the longitudinal slope resulted in increase in relative depth and decrease in relative width with time. Also in experienced range of relative depths, show that discharge calculations as a single channel is more appropriate than rate of decomposition for Developed compound channel. Proportion of Apparent to average shear stress ratio in low relative depths was 4 times higher than greater relative depths.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Regime channel
  • Overbank flow
  • shear stress
  • GSTARS4.0