بررسی ضریب اختلاط عرضی در آبراهه‌های با مقطع مرکب و پوشش گیاهی غیرمستغرق در سیلابدشت

آب و خاک

مقاله 5، دوره 30، شماره 3 - شماره پیاپی 47، مرداد 1395، صفحه 857-867   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v30i3.40714

نویسندگان

حسین حمیدی فر^{* 1}؛ محمدحسین امید²؛ مهدی بهرامی³؛ محمدجواد امیری³

¹دانشگاه شیراز

²دانشگاه تهران

³دانشگاه فسا

چکیده

قابلیت پیش بینی سازوکار پخش و انتقال آلاینده ها، اهمیت زیادی در مباحث مدیریت کیفی و سلامت آبراهه ها دارد. در این تحقیق، با استفاده از یک فلوم آزمایشگاهی به طول 18، عرض 9/0 و ارتفاع 6/0 متر به بررسی آزمایشگاهی تاثیر پوشش گیاهی صلب سیلابدشت بر ضریب اختلاط عرضی در یک کانال با مقطع مرکب پرداخته شده است. با تصویربرداری از ابر آلودگی و استفاده از روش پردازش تصویر، تغییرات غلظت ردیاب مشخص گردید. نتایج نشان داد که موقعیت تزریق ردیاب بر ضریب اختلاط عرضی تأثیرگذار است. ضریب اختلاط عرضی در کانال اصلی همواره از سیلابدشت بیشتر می باشد و مقدار آن نیز با افزایش عمق نسبی افزایش می یابد. همچنین با افزایش تراکم پوشش گیاهی بر روی سیلابدشت، مقدار ضریب اختلاط عرضی بدون بعد هم در کانال اصلی و هم در سیلابدشت افزایش می یابد. در نهایت چنین نتیجه گرفته شد که پوشش گیاهی با تراکم 88/0درصد می تواند منجر به افزایش 80 درصدی ضریب اختلاط عرضی در سیلابدشت و افزایش 107 درصدی این پارامتر در کانال اصلی در مقایسه با حالت بدون پوشش گیاهی گردد.

کلیدواژه‌ها

انتشار آلودگی؛ رودخانه؛ عمق نسبی؛ کیفیت آب؛ پردازش تصویر

مراجع

1- Bencala K., and Walters R.A. 1983. Simulation of solute transport in a mountain pool-and-riffle stream: A transient storage model. Water Resources Research, 19(3): 718-724.

2- Bousmar D. 2002. Flow modeling in compound channels: momentum transfer between main channel and prismatic or non-prismatic floodplains. PhD thesis, Universite Catholique de Louvain.

3- Chambers P.A., and Prepas E. 1994. Nutrient dynamics in riverbeds: the impact of sewage effluent and aquatic macrophytes. Water Research, 28:453-464.

4- Chatila G. 1997. Modeling of pollutant transport in compound open channels. PhD Dissertation. Ontario, Canada: University of Ottawa.

5- Choi S., and Lee J. 2012. Impact of vegetation on contaminant transport in partly-vegetated open-channel flows. Proceedings of the 9th International Symposium on Ecohydraulics. 17th to 21st September, Vienna, Austria

6- Kadlec R.H., and Knight R.L. 1996. Treatment Wetlands. CRC Press Boca Raton, Florida. 893p.

7- Lin B. and Shiono K. 1995. Numerical modelling of solute transport in compound channel flows. Journal of Hydraulic Research, 33(6): 773-788.

8- Musleh F.A., and Cruise J.F. 2007. Functional relationships of resistance in wide flood plains with rigid unsubmerged vegetation. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 132(2): 163-171.

9- Nepf H. 1999. Drag, turbulence, and diffusion in flow through emergent vegetation, Water Resources Research, 35(2): 479–489.

10- Nordin C.F., and Troutman B.M. 1980. Longitudinal dispersion in rivers: The persistence of skewness in observed data. Water Resources Research, 16(1): 123–128.

11- Rutherford J.C. 1994. River mixing. New York: John Wiley & Sons, pp. 347.

12- Shiono K., and Feng T. 2003. Turbulence Measurements of Dye Concentration and Effects of Secondary Flow on Distribution in Open Channel Flows. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 129(5): 373–384.

13- Shiono K., Scott C.F. and Kearney D. 2003. Predictions of solute transport in a compound channel using turbulence models, Journal of Hydraulic Research, 41(3): 247–258.

14- Shirazi P., Heidarpour M. and Lendi I. 2009. Study on the effect of vegetation density on lateral mixing in a laboratory flume. Proceedings of the 8th Iranian Hydraulic Conference, December 15-17, University of Tehran, Tehran, Iran. (In Persian)

15- Shoaei F., and Jamali M.M. 2009. Experimental investigation of lateral mixing in low density vegetation, Proceedings of the 5th national congress on civil engineering, May 8-10, Ferdowsi University, Mashhad, Iran. (In Persian)

16- Wang H., Yang K., Cao S., and Liu X. 2007. Computation of momentum transfer coefficient and conveyance capacity in compound channels. Journal of Hydrodynamics Ser.B, 19(2): 225-229.

17- Windham L., Weis J.S., and Weis P. 2003. Uptake and distribution of metals in two dominant salt marsh macrophytes. Estuarine Coastal Shelf Science, 56: 63–72.

18- Yang K., Cao S., and Knight D.W. 2007. Flow patterns in compound channels with vegetated floodplains. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 133(2): 148-159.

19- Zeng Y.H., Huai W.X., and Guymer I. 2008. Transverse mixing in a trapezoidal compound open channel. Journal of Hydrodynamics, Series B (20): 645–649.

20- Zhang M.L., Li C.W., and Shen Y.M. 2010. A 3D non-linear k–e turbulent model for prediction of flow and mass transport in channel with vegetation. Applied Mathematical Modelling, 34: 1021–1031.