بررسی آزمایشگاهی تأثیر اختلاف رقوم بستر کانال‌های متقاطع بر الگوی فرسایش و رسوب‌گذاری (یادداشت تحقیقاتی)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مهندسی عمران، دانشکده عمران، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 کارشناسی ارشد مهندسی عمران، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی عمران، دانشکده عمران، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

 در خلال بهرهبرداری از شبکههای کانالهای روباز (شبکههای آبیاری، زهکشی، کشتیرانی و ...)، بعضاً کانالهایی به­صورت جانبی به کانال اصلی برخورد میکنند. ممکن است در خلال اجرا و به­دلایل طبیعی یا انسانی مانند اشتباه در پیادهسازی نقاط، اختلاف ترازهایی نیز در کف دو کانال ایجاد شود. در این مقاله تأثیر عواملی چون نسبت دبی کانال متقاطع به مستقیم، نسبت اختلاف رقوم بستر، فرسایش­پذیر و فرسایش­ناپذیر بودن بستر، و دانه­بندی مصالح بستر بر میزان عمق آب­شستگی در یک اتصال 90 درجه به­صورت آزمایشگاهی با استفاده از فلومی به طول 5 متر و عرض 30 سانتیمتر و کانال متقاطع فلومی به طول 5/2 متر و عرض 30 سانتیمتر بررسی شده است. مقایسۀ نتایج به‌دست ‌آمده در حالتی­که کف دو کانال دارای اختلاف تراز است با حالت بدون اختلاف تراز آن، نشان می­دهد که با افزایش اختلاف تراز کف دو کانال، فرسایش نیز تا 78 درصد برای حالت هر دو کانال فرسایش­پذیر افزایش می‌یابد که این میزان برای حالت کانال متقاطع فرسایش­ناپذیر تا 45 درصد کمتر است. دلیل این امر میتواند ایجادجریان پرتابی در حالتی باشد که کانال متقاطع دارای بستر فرسایش­ناپذیر است. افزایش سرعت جریان در شیب به­وجود آمده در محل اتصال دو کانال، وقتی کف دو کانال فرسایش­پذیر باشند،
می
تواند باعث افزایش عمق چالۀ فرسایشی گردد
.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Bed Elevation Difference Effects on Erosion and Sedimentation Pattern for Intersecting Channels (Technical Note)

نویسندگان [English]

  • Saeed Abbasi 1
  • Hanif Pourshahbaz 2
  • Hamid reza Abedi aminlooei 3
1 Department of civil engineering, Zanjan University, Zanjan, Iran
2 Young Researchers and Elite Club, Zanjan Branch, Islamic Azad University, Zanjan, Iran
3 Department of civil engineering, Zanjan University, Zanjan, Iran
چکیده [English]

There are some intersecting channels which are seen during operation of open channel networks (Irrigation networks, drainage, navigation and…). It is possible to produce some bed elevation difference during construction and/or because of some reasons such as inaccuracy in implementation, natural action or human made mistakes. In this paper impact of some factors such as discharge ratio, bed elevation difference ratio, erodible and non-erodible bed and bed material grading is experimentally investigated on scour depth in a 90º confluence. The straight channel is 5m long and 30cm width and the intersecting channel is 2.5m long and 30cm width. After analyzing the results and comparing the topography when two channels have elevation difference with the case in which two channels have equal bed elevation, one can find that increasing the difference of bed elevation would result in scour depth increment by 78% while the same increment is less by 45% for the case in which the transverse channel is not erodible. This can be because of a jet flow in the case of non-erodible. Also, increment of flow velocity in the produced steep bed in confluence in the case of erodible bed for both channels, can increase the scouring hole depth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Channel Confluence
  • Discharge Ratio
  • erosion
  • Maximum Scour Depth
  • sedimentation

Borghei, S. M., Nazari, A. and Daemi, A. R. 2004. Scouring profile at channel junction. Proceedings of International Conference of Hydraulics of Dams and River Structures. July 23-324. Tehran, Iran. (in Persian)

 

Borghei, S. M. and Sahebari, A. J. 2010. Local scour at open-channel junctions. J. Hydraul. Res. 48(4): 538-542.

 

Choi, H. S. and Mo, S. J. 2015. An analysis on the characteristics of separation zone due to abed discordance at confluence. J. Korea Water Res. Associ. 48(8): 625-634.

 

Đorđević, D. and Stojnić, I. 2016. Numerical simulation of 3D flow in right-angled confluences with bed elevation discordance in both converging channels. Procedia Eng. 154, 1026-1033.

 

GuillénLudeña, S., Franca, M. J., Cardoso, A. H. and Schleiss, A .J. 2015. Hydromorphodynamic evolution in a 90° movable bed discordant confluence with low discharge ratio. Earth Surf. Proc. Land. 40(14): 1927-1938.

 

Guillén-Ludeña, S., Franca, M. J., Alegria, F., Schleiss, A. J. and Cardoso, A. H. 2017. Hydromorphodynamic effects of the width ratio and local tributary widening on discordant confluences, Geomorphology. 293, 289-304.

 

Gurram, S. K., Karki, K. S. and Hager, W. H. 1997. Subcritical junction flow. J. Hydraul. Eng. 123(5): 447-455.

 

Leite Ribeiro, M., Boillat, J. L., Schleiss, A. J. and Blanckaert, K. 2010. Experimental study on a widening tributary channel and its influence on the confluence morphology. River Flow. Sep. 8-10 Braunschweig, Germany.

 

 

Nazari, A. G. 2003. Sediment erosion and deposition in channel junction at subcritical flow. M. Sc. Thesis Sharif University of Technology. Tehran, Iran. (in Persian)

 

Riley J. D. and Rhoads B. L. 2012. Flow structure and channel morphology at a natural confluent meander bend. Geomorphology. 163, 84-98.

 

Riley, J. D., Rhoads, B. L., Parsons, D. R. and Johnson, K. K. 2015. Influence of junction angle on three dimensional flow structure and bed morphology at confluent meander bends during different hydrological conditions. Earth Surf. Proc. Land. 40, 252-271.

 

Taylor, E. H. 1942. Flow characteristics at rectangular open-channel junctions. T Am. Soc. Eng. 109(1): 893-902.

 

Weber, L. J., Schumate, E. D. and Mawer, N. 2001. Experiments on flow at a 90 open-channel junction. J. Hydraul. Eng. 127(5): 340-350.

 

Webber, N. B. and Greated, C. A. 1966. An investigation of flow behavior at the junction of rectangular channels. Proceedings of the Institute of Civil Engineers. 34(3): 321-334.