بررسی هیدرولیک جریان در پیچان‌رودهای سیلابی تحت اثر تغییر عرض سیلاب‌دشت

آب و توسعه پایدار

مقاله 8، دوره 11، شماره 1 - شماره پیاپی 31، خرداد 1403، صفحه 73-82   

نوع مقاله: فنی و ترویجی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v11i1.2311-1283

نویسندگان

محمد نقوی^{* 1}؛ میرعلی محمدی²

¹دکتری مهندسی عمران-آب و سازه‌های هیدرولیکی ، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.

²استاد مهندسی عمران-هیدرولیک و مکانیک مهندسی رودخانه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.

چکیده

سیلاب‌دشت رودخانه‌ها نقش به‏‌سزایی در انتقال دبی سیلاب دارند. در این پژوهش توزیع قائم سرعت‌های طولی و عرضی جریان و میزان دبی گذرا از مقاطع مختلف کانال اصلی در پیچان‌رودهای سیلابی تحت اثر تغییر عرض سیلاب ‌دشت و عمق نسبی بررسی شد. باتوجه ‏به اینکه عرض سیلاب ‌دشت در طول مسیر رودخانه دائماً در حال تغییر است، در این پژوهش از چهار کانال مرکب پیچان با عرض سیلاب ‌دشت‌ 3/3، 4/31، 5/32 و 6/33 متر و سه عمق نسبی 0/26، 0/35 و 0/45 استفاده شد. نتایج به‏ دست آمده از شبیه‌سازی عددی نشان داد با افزایش عرض سیلاب‌ دشت از مقدار سرعت‌های عرضی و طولی جریان کاسته می‌شود. تغییرات در سرعت‌های عرضی و طولی جریان باتوجه‏به تغییر عرض سیلاب ‌دشت در مقاطع میانی و بالای عمق لبریز کانال اصلی محسوس‌تر است به‏ طوری‌که با افزایش 92 درصدی عرض سیلاب ‌دشت، مقدار حداکثر سرعت عرضی و طولی جریان در مقطع میانی، به ترتیب 21 و 25 درصد کاهش می‌یابد. همچنین براساس نتایج این پژوهش، با افزایش 92 درصدی عرض سیلاب ‌دشت، مقدار سرعت متوسط جریان و دبی عبوری از مقاطع مختلف کانال اصلی به ترتیب 24 و 33 درصد کاهش می‌یابد. 

کلیدواژه‌ها

کانال مرکب پیچان؛ سرعت طولی؛ سرعت عرضی؛ تغییر عرض سیلاب‌ دشت؛ شبیه‏‌سازی عددی

مراجع

نقوی، محمد، محمدی، میرعلی، و مهتابی، قربان. (1398). سرعت جریان در کانال مرکب پیچان تحت تأثیر ضریب خمیدگی. مهندسی عمران مدرس، 19(5)، 208-219. https://mcej.modares.ac.ir/article-16-30266-fa.html
نقوی، محمد، محمدی، میرعلی، و مهتابی، قربان. (1399). شدت آشفتگی و تنش برشی جداره در کانال مرکب پیچان تحت اثر تغییر ضریب خمیدگی. مدل‌سازی در مهندسی، 18(60)، 53-69. doi: 10.22075/JME.2019.18692.1776
نقوی، محمد، محمدی، میرعلی، و مهتابی، قربان. (1400، الف). خصوصیات جریان‌های عرضی در کانال‌های مرکب پیچان. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، 53(8)، 3499-3516. doi: 10.22060/CEEJ.2021.17983.6728
نقوی، محمد، محمدی، میرعلی، و مهتابی، قربان. (1400، ب). تأثیر عمق نسبی سیلاب روی هیدرولیک جریان در کانال‌های مرکب پیچان. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 11(3)، 55-78. doi: 10.22125/IWE.2021.128113
نقوی، محمد، محمدی، میرعلی، و مهتابی، قربان. (1403). اثر تراکم سازه‌های حاشیه پیچان‌رودها روی مشخصات جریان در مواقع سیلابی. مدیریت آب و آبیاری، 14(1)، 123-139. doi: 10.22059/JWIM.2023.364637.1101
Ervine, D. A., Willetts, B. B., Sellin, R. H. J., & Lorena, M. (1993). Factors Affecting Conveyance in Meandering Compound Flows. Journal of Hydraulic Engineering, 119(12), 1383-1399. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9429(1993)119:12(1383)
Liu, C., Wright, N., Liu, X., & Yang, K. (2014). An analytical model for lateral depth-averaged velocity distributions along a meander in curved compound channels. Advances in Water Resources, 74, 26-43. doi: 10.1016/j.advwatres.2014.08.003
Liu, C., Shan, Y., Liu, X., Yang, K., & Liu, H. (2016). The effect of floodplain grass on the flow character-istics of meandering compound channels. Journal of Hydrology, 542, 1-17. doi: 10.1016/j.jhydrol.2016.07.037
Lyness, J. F., Myers, W. R. C., Cassells, J.  B. C., & O’Sullivan, J. J. (2001). The influence of planform on flow resistance in mobile bed compound channels. Proceedings of the ICE - Water and Maritime Engineering, 148(1), 5-14. doi: 10.1680/wama.148.1.5.40367
Moncho-Esteve, I., Palau-Salvador, G., García-Villalba, M., Muto, Y. and Shiono, K. (2018). A numerical study of the complex flow structure in a compound meandering channel. Advances in Water Resources, 116, 95-116. doi: 10.1016/j.advwatres.2018.03.013
Naghavi, M., Mohammadi, M., & Mahtabi, G. (2022). An experimental evaluation of the blocks in floodplain on hydraulic characteristics of flow in a meandering compound channel. Journal of Hydrology, 612, 127976. doi: 10.1016/j.jhydrol.2022.127976
Naghavi, M., Mohammadi, M., & Mahtabi, G. (2023a). The effect of building arrangement on the flow characteristics in meandering compound channels. Journal of Environmental Management, 331, 117288. doi: 10.1016/j.jenvman.2023.117288
Naghavi, M., Mohammadi, M., Mahtabi, G., & Abraham, J. (2023b). Experimental assessment of velocity and bed shear stress in the main channel of a meandering compound channel with one-sided blocks in floodplain. Journal of Hydrology, 617, 129073. doi: 10.1016/j.jhydrol.2023.129073
Naghavi, M., Mohammadi, M., & Mahtabi, G. (2023c). Transverse Velocities and Vortices in Compound Meandering Channel: Effect of Building Arrangement in the Floodplains. Journal of Hydraulic Structures, 6(3), 66-87. 117288. doi: 10.22055/jhs.2023.45051.1267 
Shan, Y., Liu, X., Yang, K., & Liu, C. (2017). Analytical model for stage-discharge estimation in meander-ing compound channels with submerged flexible vegetation. Advances in Water Resources, 108, 170-183. doi: 10.1016/j.advwatres.2017.07.021
Shan, Y., Huang, S., Liu, C., Guo, Y., & Yang, K. (2018). Prediction of the depth-averaged two-dimensional flow direction along a meander in compound channels. Journal of Hydrology, 565, 318-330. doi: 10.1016/j.jhydrol.2018.08.004
Shiono, K., & Muto, Y. (1998). Complex flow mechanisms in compound meandering channels with overbank flow. Journal of Fluid Mechanics, 376, 221-261. doi: 10.1017/S0022112098002869
Shiono, K., Spooner, J., Chan, T. L., Rameshwaran, P., & Chandler, J. H. (2008). Flow characteristics in meandering channels with non-mobile and mobile beds for overbank flows. Journal of Hydraulic Research, 46(1), 113-132. doi: 10.1080/00221686.2008.9521848
Wormleaton, P. R., Sellin, R. H. J., & Bryant, T. (2004). Conveyance in a two-stage meandering channel with a mobile bed. Journal of Hydraulic Research, 42(5), 493-506. doi: 10.1080/00221686.2004.9641219