مدل ریاضی یک‌بعدی محاسبه دبی جریان در سدهای سنگریز‌ه‌ای تاخیری مستغرق

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه سازه‌های آبی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار گروه سازه‌های آبی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

شرایط جریان غیر دارسی را می‌توان برای جریان روی محیط‌های متخلخل مستغرق توسعه داد.  یکی از این محیط‌های متخلخل که برای ایجاد تأخیر در سیلاب و کاهش پیک هیدروگراف سیلاب طراحی و ساخته می‌شود سد ‌سنگریزه‌ای تأخیری نام دارد.  وجود جریان روی این محیط‌ها، تراوش جریان و پتانسیل حرکت مواد باعث پیچیده‌ترشدن بررسی حرکت جریان در چنین محیط‌هایی می‌شود.  جریان مستغرق در محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای مستغرق در سه ناحیة جریان بالایی، جریان در ناحیة تراوش نرمال، و ناحیة انتقالی بررسی شده است.  در این تحقیق، ابتدا معادلات حاکم بر جریان در هر بخش جداگانه توسعه داده شد و پس از آن با ترکیب این معادلات با شرایط مرزی، مدل ریاضی یک‌بعدی حاکم بر کل جریان به دست آمده است.  برای بررسی صحت مدل ریاضی تهیه­شده، دو مدل فیزیکی از سد ‌سنگریزه‌ای به ابعاد 30×30×60 سانتی­متر با قطر دانه‌بندی
15-10 و 20-15 میلی­متر ساخته شده است.  در هر آزمایش پارامترهای شیب فلوم، عمق جریان در کانال، دبی عبوری، و مشخصات سیال اندازه‌گیری­شده است.  در ادامه، روابط و ضرایبی که محققان مختلف برای جریان درون محیط‌های متخلخل ارائه داده­اند بررسی و بهترین آنها انتخاب شدند.

کلیدواژه‌ها


Adrin, D. D. 1965. Turbulent flow in porous media. Proc. Paper 4304, J. Hydraulic. Eng. 91(3): 321-32.

Ahmed, N. and Sunda, D.  K. 1969. Nonlinear flow in porous media. J. Hydraulic. Eng. 95, 1847-1857.

Curtis, R. P. and Lawson, J. D. 1967. Flow over and through rock fill bank. J. Hydraulic. Eng. 93, 1-21.

Geertsma, J. 1984.Estimating the coefficients of inertial resistance in fluid flow through porous media. Soc. Petrodeum Eng. AIME J. 14,445-450.

 

Ghazi Moradi, A. and Masumi, S. A. 1996. Evaluation of flow through rock fill porous media. Soil and Water Conservation Research Center. Ministry of Jihad-e-Agriculture Pub. Technical Report (in Farsi)

Gupta, A. D. and Paudyal, G. N. 1985. Characteristics of free surface flow over gravel bed. J. Irrig. Drain. Eng. 111, 299-319.

Harrera, N. M. and Felton, G. K. 1991. Hydraulics of flow through a rock fills dam using sediment - free water. Trans. ASCE. 34, 871-875.

Hu, Q. and Li, B. 1988. Experimental study on the overtopped concrete faced rockfill dam of the Tianshengqiao hydroelectric power project in the construction period. Scientific Report.Hydrol. 8856. Nanjing. Hydraulic. Res. Institute. Nanjing. China.24-31.

Kirkgoz, M. S. 1989. Turbulent Velocity profiles for smooth and rough open channel flow. J. Hydraulic. Eng.  ASCE. 115, 1543-1561.

Li, B. 1990. Characteristics of flow in rough channels with permeable bed. Pro, of 7th Cong. APD-IAHR. Chinese Assn. Hydraulic. Res. Nov. 1-7. Beijing. China.

Li, B. and Garga, V. K. 1998. The theoretical solution for seepage flow in overtopped rock fills. J. Hydraulic. 124, 213-217.

Li, B., Garga, V. K. and Davies, M. H. 1998. The relationships for non-Darcy flow in rock fill. J. Hydraulic. Eng. 124, 206-212.

Linquist, E. G. 1962. Turbulent flow in porous media. Paper 4304. J. Hydraulic. Eng. 91(3): 325-330.

Samani, H. M. V., Samani, J. M. V. and Shaiannejad, M. 2003. Reservoir routing using steady and unsteady flow through rockfill dams. J. of Hydraulic Eng. 129, 448-454.

Stephansen, D. 1976. Rockfill in Hydraulic Engineering. Elsevier Science Pub. N. Y. USA.

Venkataraman, P. and  Rao, R.  M. 1998. Darcian, transitional and turbulent flow through porous media. J. Hydraulic. Eng. 124, 840-846.

Venkataraman, P. and Rao, R. M. 2000.  Validation of Forchheimer’s law for flow through porous media with converging boundaries. J. Hydraulic. Eng. 126, 63-71.

Zagni, A. F. E. 1974. Channel flow over permeable beds of graded spheres particles. Thesis Presented to the Southampton University. England. In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy.