تعیین حداکثر طول پخشیدگی املاح در کانال سهمی شکل با بستر نفوذپذیر و نفوذناپذیر

آب و خاک

مقاله 3، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 52، خرداد 1396، صفحه 399-410   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i2.53552

نویسندگان

سونیا زبردست^{* 1}؛ سید حسن طباطبائی؛ فریبرز عباسی²؛ منوچهر حیدرپور³؛ کارلو گالتیری⁴

¹دانشگاه شهرکرد

²مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج

³دانشگاه صنعتی اصفهان

⁴دانشگاه ناپولی فدریکو، ناپولی

چکیده

مطالعه فرآیندهای پخش و انتقال املاح در کانال‌های روباز و جویچه‌ها به دلیل نقش آنها در انتشار آلودگی‌ها ازجمله فعالیت‌های مهم در برنامه‌های مدیریتی محیط زیست و توسعه پایدار بشمار می‌آید. در این پژوهش تاثیر دبی و ضریب زبری‌های مختلف بر ضریب پخشیدگی عرضی و حداکثر طول پخشیدگی در یک کانال با مقطع سهمی در دو بستر نفوذپذیر و نفوذناپذیر بررسی شد. سه سطح دبی تقریبی 5، 10 و 15 لیتر بر ثانیه و سه سطح ضریب زبری مانینگ تقریبی 02/0، 04/0 و 06/0 در نظر گرفته شد. نمک کلرید سدیم محلول در آب به غلظت حدود 25 گرم در لیتر به عنوان ماده ردیاب در بالادست جریان تزریق شده و نیمرخ غلظت ماده ردیاب پخش شده در آب به همراه نیمرخ سرعت در 8 مقطع به فاصله 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9 و 5/9 متری از بالادست اندازه‌گیری شد. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که مقادیر طول پخشیدگی در سطوح مختلف ضریب زبری و دبی در بستر نفوذناپذیر 108 تا 170 متر و در بستر نفوذپذیر (مشابه جویچه) 91 تا 129 متر بدست آمده است. آزمون t-test نشان داد که اختلاف بین مقادیر طول پخشیدگی در دو بستر در سطح 1 درصد معنی‌دار است. همچنین با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایش‌ها و مقدار دبی و زبری رایج در جویچه‌ها نشان داده شد که طول پخشیدگی برای جویچه‌ها کمتر از 70 متر خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

آبیاری جویچه ای؛ فرآیند پخشیدگی؛ ضریب انتشار عرضی؛ نفوذپذیری

مراجع

1- Afzalimehr H., and Anctil F. 2000. Accelerating shear velocity in gravel bed channels. Journal of Hydrolgy, (45):113-124.

2- Afzalimehr H., and Heidarpour M. 2002. Fundamentals of open channel hydrodynamics. Arkan press, p. 383. (in Persian)

3- Alizadeh H., Abbasi F., and Liaghat A. 2010. Evaluation of distribution uniformity and nitrate losses in furrow fertigation. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Water and Soil Science, 14(51):45-55. (in Persian)

4- Azizpour M. 2011. Empirical Study of the transverse diffusion coefficient of pollution in channel. Ms Thesis. Department of Irrigation & Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tehran. (in Persian with English abstract)

5- Boxall J.B., and Guymer I. 2000. Estimating transverse mixing coefficients. Water and Maritime Engineering, (4):263-275.

6- Burguete J., Zapata N., Navarro P.G., Maïkaka M., Playan E., and Murillo J. 2009. Fertigation in Furrows and Level Furrow Systems. I: Model Description and Numerical Tests. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 135:401-412.

7- Buschmann M. H. 2005. New mixing-length approach for the mean velocity profile of turbulent boundary layers. Journal of Fluids Engineering, 127(2):393–396.

8- Chau K. 2000. Transverse mixing coefficient measurements in an open rectangular channel. Advances in Environmental Research, (4):287-294.

9- Ebrahimian H., Liaghat A., Parsinejad M., Abbasi F., and Navabian M. 2011. Study the water losses and nitrate and water use efficiency in alternate furrow fertigation. Journal of Water Research in Agriculture, 25(1):21-29. (in Persian)

10- Fischer H. 1979. Mixing in Inland and Coastal Waters. Academic press, pp. 302.

11- Gualtieri C. 2010. RANS-based simulation of transverse turbulent mixing in a 2D geometry. Environ Fluid Mech, 10:137–156. DOI 10.1007/s10652-009-9119-6.

12- Gualtieri C., and Mucherino C. 2007. Transverse turbulent diffusion in straight rectangular channels. 5th International Symposium on Environmental Hydraulics (ISEH 2007), Tempe (USA), December, pp 1-8.

13- Kouchakzadeh S., Akram M., and Bagheri F. 2006. Hydraulic performance of corrugated pipes and developing applied conveyance relations for corrugated pipes based on their hydraulic performance. Journal of Agriculture Engineering Research, 27(7):1-18.

14- Lau Y., and Krishnappan B. 1977. Transverse dispersion in rectangular channels. Journal of Hydraulic, 103:1173-1189.

15- Miller A., and Richardson E. 1974. Diffusion and dispersion in open channel flow. Journal of the Hydraulics Division, 100:159-171.

16- Murphy E., Ghisalberti M., and Nepf H. 2007. Model and laboratory study of dispersion in flows with submerged vegetation. Water Resources Research, (43):15-27.

17- Perea H., Bautista E., Hunsaker D.J., Strelkoff T.S., Williams C., and Adamsen F.J. 2011. Nonuniform and Unsteady Solute Transport in Furrow Irrigation. II: Description of Field Experiments and Calibration of Infiltration and Roughness Coefficients. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, (137):315-326.

18- Perea H., Strelkoff T.S., Adamsen F.J., Hunsaker D.J., and Clemmens A.J. 2010. Nonuniform and unsteady solute transport in furrow irrigation I: Model development. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 136(6):365–375.

19- Rowinski P.M., and Kubrak J. 2002. A mixing-length model for predicting vertical velocity distribution in flows through emergent vegetation. Hydrological Sciences-Journal-des Sciences Hydroalogiques, 47(6):893-904.

20- Rutherford J. 1994. River mixing. John Wiley and Sons, Ltd. England, pp. 347.

21- Saadatpour A., Heidarpor M., and Tabatabaei S.H. 2011. Determination of complete mixing length in a rectangular flume. Iranian Water Research Journal, 5(9):11-18. (In Persian)

22- Shirazialiyan P. 2009. The Effect of Vegetation on Process of Dispersion of Pollution in a Rectangular channel. Ms Thesis. Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Isfahan University of Technology. (In Persian with English abstract).

23- Tabatabaei S.H., Heidarpour M., Ghasemi M., and Hoseinipour E.Z. 2013. Transverse Mixing Coefficient on Dunes with Vegetation on a Channel Wall. World Environmental & Water Resources Congress. MAY 19-23, 2013.Cincinnati. OHIO. USA.

24- Walker W.R., and Skogerboe G.V. 1987. Surface Irrigation: Theory and Practice. Prentice-Hall. Englewood Cliffs. New Jersey.

25- Wang C. 2003. Experimental Research on Channel Flow with Vegetation. Ph. D dissertation. HoHai University, Nanjing, pp. 150. (in Chinese)

26- West J.R., and Cotton A.P. 1980. Transverse diffusion for unidirectional flow in wide open channels. Proceedings Institution of Civil Engineers, (2):491-498.

27- Zebardast S., Tabatabaei S.H., Abbasi F., Heidarpour M., and Gaultieri C. 2015. Study the effect of discharge and bed roughness on the maximum solute diffusion length in a parabolic channel. Iranian journal of soil and water research. (Accepted for publication). (in Persian with English abstract).

28- Zebardast S., Tabatabaei S.H., Abbasi F., Heidarpour M., and Gaultieri C. 2015. Study the effect of inflow rate and bed roughness on transverse mixing coefficient in nonrectangular channel. 10th International Congress on Civil engineering. Tabriz, Iran. May 2015.

29- Zebardast S., Tabatabaei S.H., Abbasi F., Heidarpour M., Gaultieri C., Hosseinipour E.Z., and Asgari K. 2015. Analysis of Complete Mixing Length in a Non-Rectangular Channel. World Environmental & Water Resources Congress, Austin-Texas–. May 2015.