توسعه روابط بی بعد مقاومت هیدرولیکی جریان در آبراهه های کوهستانی با فرم بسترهای مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

4 پروفسور، گروه مهندسی علوم زمین، دانشگاه ایالتی کلرادو، کلرادو، آمریکا

چکیده

آبراهه‌های کوهستانی با مواد بستری درشت‌دانه، شیب‌ تند و عمق جریان کم قابل تشخیص می‌باشند. در این رودخانه‌ها، اندازه‌گیری مستقیم دبی یا سرعت جریان، به ویژه در جریان‌های بالا، اغلب دشوار است؛ لذا استفاده از روابط مقاومت جریان اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. هدف تحقیق حاضر توسعه روابط بی‌بعد هندسه هیدرولیک در تخمین دبی، بدون اندازه‌گیری عمق آب می‌باشد. در این بررسی، مقاومت هیدرولیکی جریان در سه رودخانه کوهستانی عنصرود، سعیدآباد و لیقوان با فرم بسترهای متنوع بر اساس داده‌های اندازه‌گیری شده، بررسی و تحلیل گردید و معادله جدیدی برای پیش‌بینی مقاومت هیدرولیکی جریان ارائه گردید. نتایج تحقیق نشان داد که در رودخانه‌‌های کوهستانی، استفاده از پارامتر انحراف استاندارد هندسی توزیع ذرات در معادلات بی‌بعد هندسه هیدرولیک جریان، ضریب همبستگی و دقت معادلات را افزایش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Dey S., Experimental Study on Incipient Motion of Sediment Particles on Generalized Sloping Fluvial Beds. International Journal of Sediment Research, Vol. 16, No. 3, pp. 391–398, 2001.
  • Montgomery D.R. and Buffington J.M., Channel-Reach Morphology in Mountain Drainage Basins. Geological Society of America Bulletin, 109, No. 5, pp.596-611, 1997.
  • Dey S. and Kumar A., Initiation of Shell Motion on Sand Beds: An Experimental Study. International Journal of Sediment Research, Vol. 17, No. 4, pp. 286–297, 2002.
  • Sui J., Wang J., He Y., and Krol F., Velocity Profiles and Incipient Motion of Frazil Particles under Ice Cover. International Journal of Sediment Research, Vol. 25, No. 1, pp. 39–51, 2010.
  • Navaratnam, Ch. U., Aberle, J., Qin, J. and Henry, P., An experimental investigation on the flow resistance over a porous gravel-bed surface and its non-porous counterpart. In 9th Conference of River Flow, Lyon, France,
  • Mulugeta, G. K., Lie, W., Xiuping, L. and Zhidan, H., Remote Sensing-Based River Discharge Estimation for a Small River Flowing Over the High Mountain Regions of the Tibetan Plateau. International Journal of Remote Sensing, Volume 41, 9, pp. 3322-3345, 2020.
  • Ferguson, R., Flow Resistance Equations for Gravel- And Boulder-Bed Streams. Water Resources Research, Vol. 43, No. 5, pp. 1-12, 2007.
  • Rickenmann, D. and Recking, A., Evaluation of Flow Resistance in Gravel-Bed Streams through a Large Field Data Set. Water Resources Research, Vol. 47, No. 7, pp. 1-22, 2011.
  • Aberle, J. and Smart, G. M., The Influence of Roughness Structure on Flow Resistance on Steep Slopes. Hydraul. Res., Vol. 41, No. 3, pp. 259-269, 2003.
  • Comiti, F., Mao, L., Wilcox, A., Wohl, E. E., and Lenzi, M. A., Field Derived Relationships for Flow Velocity and Resistance in Step-Pool Streams. Journal of hydrology, Vol. 340, No. (1-2), pp.48-62., 2007.
  • Zimmermann, A., Flow Resistance in Steep Streams: an Experimental Study. Water Resources Research, Vol. 46, No, 9, 2010.
  • همتی، م.، مصطفی، و.، بررسی اثر شکل ذرات سنگریزه ای بر ضریب زبری مانینگ در رودخانه های کوهستانی. مجله تحقیقات مهندسی سازه­های آبیاری و زهکشی. د. 17، ش. 66، ص 15-30، 1395.
  • Ferro V., Evaluating Friction Factor for Gravel Bed Channel with High Boulder Concentration. Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 125, pp. 771–778, 1999.
  • David, G.C.L, Wohl, E.E., Yochum, S.E. and Bledsoe, B.P., Controls On At-A-Station Hydraulic Geometry in Steep Headwater Streams, Colorado, USA. Earth Surf. Processes Landforms, Vol. 35, No. 15, pp.1820-1837, 2010.
  • همتی، م.، مصطفی، و.، توسعه روابط مقاومت جریان در رودخانه های کوهستانی بر اساس مطالعه آزمایشگاهی. علوم و مهندسی آبیاری، د. 40، ش. 1.1، ص 13-25، 1396.
  • Bathurst J.C., Flow Resistance Estimation in Mountain Rivers. Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 111, No, 4, pp. 625–643, 1985.
  • Lawrence D. S. L., Analytical Derivation of At-A-Station Hydraulic Geometry Relations. Journal of Hydrology, 334, No. 1-2, pp. 17–27, 2007.
  • Yochum SE, Bledsoe BP, Wohl E, David GCL., Spatial Characterization of Roughness Elements on High-Gradient Channels of the Fraser Experimental Forest, Colorado, USA. Water Resources Research, Vol. 50, No. 7, pp. 6015-6029, 2014.
  • Afzalimehr H., Effect of Nonuniformity of Flow on Velocity and Turbulence Intensities over a Cobblebed. Hydrological Processes: An International Journal, Vol. 24, No, 3, pp. 331-341, 2010.
  • Pagliara S. and Chiavaccini P., Flow Resistance of Rock Chutes with Protruding Boulders. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 132, No. 6, pp. 545–552, 2006.
  • Bathurst J. C., At-a-site Variation and Minimum Flow Resistance for Mountain Rivers. Journal of Hydrology, Vol. 269, No. 1-2, pp. 11–26, 2002.
  • Wolman M. G., A Method of Sampling Coarse River-Bed Material. EOS, Transactions American Geophysical Union, 35, No. 6, pp. 951–956, 1954.
  • Bunte, K., and S. R. Abt., Sampling surface and subsurface particle-size distributions in wadable gravel-and cobble-bed transport, hydraulics, and streambed monitoring. General Technical Report. RMRS-GTR-74. Fort Collins, CO: US Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station, 2001.
  • Nitsche M., Rickenmann D., Kirchner J.W., Turowski J.M. and Badoux A., Macroroughness and Variations in Reach-Averaged Flow Resistance Iin Steep Mountain Streams. Water Resources Research, 48, No. 12, pp. 1-16, 2012.
  • Jarrett R. D., Wading Measurements of Vertical Velocity Profiles. Journal of Geomorphology, Vol. 4, No. 3-4, pp. 243–247, 1991.
  • وحیدی فر س. و کهرم م.، مطالعه تجربی و عددی اثر تداخل لایه­های مرزی در کاهش ضریب اصطکاک. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 43، ش. 1، ص 43-52، 1392.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار