شبیه‌سازی عددی شکل‌گیری توپوگرافی بستر در قوس با آبگیر جانبی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه یاسوج

چکیده

الگوی فرسایش و رسوبگذاری در قوس رودخانه‌ها بدلیل وجود جریان حلزونی دارای پیچیدگی فراوانی است. غالب مطالعات انجام شده در زمینه مورفولوژی رودخانه‌ها به مطالعه تغییرات توپوگرافی بستر پرداخته‌اند و مکانیسم‌های شکل‌گیری و تغییرات تراز بستر ناشناخته مانده‌اند. در تحقیق حاضر روند شکل‌گیری توپوگرافی بستر در یک کانال قوسی 180 با آبگیر جانبی و مکانیسم های ورود رسوبات به آبگیر توسط مدل SSIIM2 شبیه سازی شده است. برای مشاهده نحوه شکل‌گیری فرم‌های بستر، مدل با زمان‌های مختلف اجرا شده و خروجی‌ها با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. همچنین اثر دبی آبگیری بر نحوه حرکت رسوبات و مکانیسم‌‌های ورود رسوبات به آبگیر بررسی شده است. نتایج حاصل از مدل عددی نحوه حرکت رسوبات در قوس، مکانیسم‌های ورود رسوبات به آبگیر، محل تشکیل دیون‌های متناوب در بالادست آبگیر، محل تشکیل پشته‌های رسوبی را به خوبی شبیه‌سازی نموده است. همچنین توپوگرافی بستر در زمان تعادل و ارتفاع تراز بستر در مقاطع عرضی مختلف با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است و خطای محاسبه شده نشان داد که بیشترین اختلاف در جلوی دهانه آبگیر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of formation of bed topography in a U Shape Channel Bend with Lateral Intake with SSIIM2

نویسندگان [English]

  • hossein asiaei
  • hossein montaseri
Yasouj University.
چکیده [English]

The mechanism of flow and sediment transport in channel bend is much complex. Because of secondary current, the sediment moves away from outer bank toward inner bank and therefore outer bank of the bend is one of best positions for lateral diversion. In this paper, the mechanism of sediment transport was simulated with SSIIM software in the U shape channel with lateral intake. In order to verify the numerical model results used in Montaseri’s lab studies, The position of injection was upstream of bend and sediment injection rate was approximately is equal to 250 gr/min and Frude number is equal to 0.32. The SSIIM numerical model solves the Navier-Stokes equations with the k-ε model on a three-dimensional. The bed load can be calculated Van Rijn’ formula. The numerical model has been implemented at various times to see how the formation and development of bed forms in the U shape channel with lateral intake. The numerical results show that the prediction of development of bed forms, mechanism of sediment entry to intake, location of intermittent dune and location of sediment accumulation are in fairly good agreement with experimental data and the maximum error occurred in front of intake.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sediment transport
  • U shape channel
  • Lateral intake
  • injection of sediment
  • bed form

مراجع

1. Rozovskii, I. L. "Flow of Water in Bend of Open Channel", Kiev: Institute of Hydrology and Hydraulic Engineering, Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, (1957).
2. Yen, B.C. and K.T. Lee. "Characteristics of Subcritical Flow in Meandering Channel", University of Iowa, Iowa, (1965).
3. Yen, C. L., "Bed configuration and characteristics of subcritical flow in meandering channel sorting in channel bend with unsteady flow", PhD thesis, University of Iowa, Iowa, (1967).
4. Engelund, F., "Flow and bed topography in channel bends", J. Hydraulic Div., Vol. 100 No.11, pp.1631-1648, (1974).
5. Kikkawa, H., Ikeda, S and Kitagawa, A., "Flow and bed topography in curved open channel", J. Hydraulic Div., Vol. 102, No. 9, pp. 1327-1342, (1976).
6. Falcon, M. A., and Kennedy, J. F., "Flow in alluvial river curves", J. Fluid Mech., Vol. 133, pp. 1-16, (1983).
7. Allen, J. R. L., "A quantitative model of grain size and sedimentary structures in lateral deposits", Geological J., Vol. 7, pp. 129-146, (1970).
8. Koch, F. G. and Flukstra, C., "Bed level computations for curved alluvial channels", Proc. XIXth congress of the Int. Assoc. for Hydrau. Res., New Delhi, India, 2, Vol. 357, (1981).
9. Odgaard, A. J., "Bed characteristics in alluvial channel bends", J. Hydraulic Div., Vol. 108 No.11, pp.1268-1281, (1982).
10. Odgaard, A. J., and Bergs, M. A., "Flow processes in a curved alluvial channel", Water Resour. Res., Vol. 24, pp. 45-56, (1988).
11. Shafai bajestan, M., Nazari, S., "The impression of the diversion angle of intake on the entering sediments to the lateral intakes at the vertical bond of river", J. Agric., Chamran University, Vol. 22, No. 1, (1999).
12. پیرستانی، محمدرضا، "بررسی الگوی جریان و آبشستگی در دهانه‌ی ورودی آبگیر کانال‌های دارای انحنا"، رساله‌ی دکتری، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، (1383).
13. دهقانی، امیر احمد، "مطالعه‌ی آزمایشگاهی کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی در قوسº180"، رساله‌ی دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، (1385).
14. ابوالقاسمی، م. "کنترل رسوب ورودی به آبگیرهای جانبی در مئاندر رودخانه"، رساله‌ی دکتری، دانشکده‌ی کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس، (1385).
15. منتصری، حسین، "کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی با استفاده از صفحات مستغرق در قوس 180 درجه"، رساله‌ی دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، (1387).
16. منصوری، امیررضا، "شبیه‌سازی سه‌بعدی تغییرات بستر در قوس 180 درجه"، پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، (1385).
17. شکیبائی‌نیا، احمد، زراتی، امیر‌رضا و مجد‌زاده طباطبایی، محمدرضا، "کاربرد مدل‌سازی عددی سه‌بعدی در شبیه‌سازی پدیده‌های پیچیده‌ی مهندسی رودخانه"، نشریه‌ی دانشکده‌ی فنی، دوره‌ی 42، شماره‌ی 4، صص. 443- 455، (1387).
18. کرمی‌مقدم، مهدی، شفاعی‌بجستانی، محمود و صدقی، حسین، "مطالعه‌ی آزمایشگاهی و عددی الگوی جریان در آبگیر 30 درجه منشعب از کانال ذورنقه‌ای"، مجله‌ی علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، سال پانزدهم، شماره‌ی پنجاه و هفتم، صص. 35- 47، (1390).
19. Van Rijn L. C., "Sediment transport, part II: suspended load transport", Journal of Hydraulic Engineering, ASCE; Vol.110, No.11, pp. 1613–1641, (1984).
20. Olsen, N. R. B., "SSIIM Users‌’ Manual", The Norwegian University of Science and Technology, (2004).
21. Rhie, C. M., and Chow, W. L., "Numerical study of the turbulent flow past an airfoil with trailing edge separation", J. AIAA, Vol. 21, pp. 1525-1532, (1983).
22. Vanoni, V.A. "Sediment Engineering", ASCE Manuals and reports on engineering practice-No 54, New York, (1975).
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار