بررسی آزمایشگاهی جداشدگی جریان در محل تلاقی رودخانه‌ها برای شرایط جریان زیر بحرانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری / سازه های آبی دانشگاه شهید چمران

2 استاد /گروه سازه های آبی دانشگاه شهید چمران

3 استادیار/گروه سازه های ابی دانشگاه شهید چمران

چکیده

در سالهای اخیر مطالعه بر روی تلاقی رودخانه‌ها مورد توجه بسیاری از مهندسان هیدرولیک، رسوب و حتی محیط زیست قرار گرفته است . محل تلاقی یکی از اجزاء مهم مورفولوژیکی سیستم‌های رودخانه‌ای می‌باشد که در آن به علت ورود جریان از شاخه فرعی به کانال اصلی، تغییرات سریع در سرعت و دبی جریان، دبی رسوب، شدت آشفتگی و نهایتا مورفولوژی بستر اتفاق می‌افتد. مهمترین مشخصه مورد توجه در تلاقی رودخانه‌ها و کانال‌های رو‌باز ابعاد ناحیه جداشدگی جریان می‌باشد. این ناحیه بلافاصله بعد از گوشه پایینی محل تلاقی در حین ورود جریان از شاخه فرعی به اصلی به وجود می‌آید. در این تحقیق تاثیر عواملی چون نسبت دبی شاخه فرعی به دبی کل جریان ()، نسبت پهنای شاخه فرعی به  شاخه اصلی () و همچنین عدد فرود جریان در کانال پایین دست تلاقی () بر روی طول ناحیه جداشدگی(L ) و حداکثر پهنای آن (H ) در یک تلاقی 90 درجه مورد بررسی قرار گرفته و روابطی برای آنها استخراج شده است . نتایج آزمایشهای انجام شده نشان داد که افزایش نسبت دبی ( ) باعث افزایش طول و پهنای ناحیه جداشدگی جریان می‌گردد در حالیکه افزایش عدد فرود پایاب ( ) و نسبت پهنا () ابعاد این ناحیه را کاهش می‌دهد . علاوه بر این مقدار میانگین شاخص شکل ناحیه جداشدگی بدست آمده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Flow Separation Zone in River Confluence in Subcritical Flow Conditions

نویسندگان [English]

  • R Ghobadian 1
  • M Shafai-Bajestan 2
  • S.H Mousavi Jahromi 3
1 Ph. D. Student, Dept. of Hydraulic structures. Shahid Chamran Univ. Ahwaz, Iran.
2 Professor, Dept. of Hydraulic structures. Shahid Chamran Univ. Ahwaz, Iran.
3 Assist, Professor, Dept. of Hydraulic structures. Shahid Chamran Univ. Ahwaz, Iran.
چکیده [English]

In recent years, many hydraulic, sediment, and environmental researchers focused their studies on river junction hydrodynamics. River junction is an important morphological element of river systems. The incoming flow from a minor branch causes extensive variation of flow velocity, flow discharge, and sediment discharge which results in flow turbulence in the main channel. The main characteristic of river confluence is the dimensions of flow separation zone. This zone is developed from the downstream edge where the minor branch enters and extends to some distance downstream into the main channel. There are few parameters affecting the separation zone extension including the discharge ratio (Qr) the width ratio (Br) and the downstream Froude number (Frd). The effect of these parameters have been investigated on the separation zone length (L) and width (H). Experimental tests have been conducted in a 90 degree junction. The results show that as Qr increase L and H increases and as Frd increases the value of L and H decreases. In this study relations were developed which can be used for prediction of separation zone dimensions. The  mean value of separation zone shape index also has been determined.

کلیدواژه‌ها [English]

  • River Confluence
  • Separation Zone
  • Downstream Froude Number
  • River Engineering
  • Shape Index
برقعی. س م. ، سخایی‌فر.س.م. و دائمی، ع. (1381)." بررسی آزمایشگاهی اتصال کانال‌ها"، مجموعه مقالات ششمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه. اهواز، ص 619-611
Anwar, H. (1955), "Stromungsverhaltnisse bei flussvereinigungen", PhD thesis, Technical Univ of Karlsruhe,Germany (in German)
Best, J. L. (1987), "Flow dynamics at river channel confluences: Implications for sediment transport and bed morphology", Recent Devel. In Fluvial Sedimentology,SEPM Spec.Publ.39, F.G.Etheidge, R.M.Flores, and M.D,Harvey, eds. pp.27-35.
Best, J. L., and Reid, I. (1984), "Separation zone at open channel – junctions", J. Hydr. Engrg., ASCE, 110(11), pp. 1588-1595.
Biron, P., Best, J.L., and Roy, A.G. (1996)," Effect of bed discordance on flow dynamics at open channel confluences", J. Hydr. Engrg. 122(12),pp. 676–682.
Bradbrook, K.F., Lane, S.N., Richards, K.S, Biron, P.M., and Roy, A.G. (2001), "Role of bed discordance at asymmetrical river confluences", J. Hydr. Engrg. 127(5),pp. 351-368.
Gurram, S.K., Karki, K.S., and Hager, W.H. (1997), "Subcritical junction flow", J. Hydr. Engrg., ASCE, 123(5), pp. 447-455.
Hager, W.H. (1987), "Discussion:separation zone at open channel – junctions", J. Hydr. Engrg., ASCE, 115(5), pp. 595-616.
Hsu, C.C., Wu, F.S., and Lee, W. J. (1998a), "Flow at 90 equal – width open-channel junction", J. Hydr. Engrg., ASCE, 124(2),pp. 186-191.
Hsu, C. C. Lee. W. J., and Chang. C.H. (1998b), "Subcritical open channel - junction flow", J. Hydr. Engrg., ASCE, 124(8), pp. 847-855.
Huang, J., Weber, J.L., and Lai, G.Y. (2002), "Three dimensional numerical study of flows in open-channel Junctions", J. Hydr. Engrg., ASCE, 128(3), pp. 268-280
Lin, J.D. and soong, H.K. (1979), "Junction losses in open channel flows",Water Resour.Res., 15(2), pp. 414-418
Modi, P.N., Ariel, P.D., and Dandekar, M. M. (1981), "Conformal mapping for channel junction flow", J. Hydr. Engrg., 107(12),pp. 1713-1733.
 Ramamurthy, A.S., Carballada, L.B., and Tran, D.M. (1988), "Combining open channel flow at right angled junctions", J. Hydr. Engrg., ASCE, 114(12), pp. 1449-1460.
 Taylor, E. H. (1944), "Flow characteristics at rectangular open-channel junction", Trans. ASCE, 109, pp. 893-902.
 Webber, N.B. and Greated, C.A. (1966), "An investigation of flow behavior at the junction of rectangular channel", Proc., Instn. of Civ. Engres., Vol. 34. Thomas Telford Lte., London, pp. 321-334.
Weber, L. J., Schumate, E. D., and Mawer, N. (2001), "Experimentals on flow at a 900 open – channel Junction", J. Hydr. Engrg. ASCE, 127(5), pp. 340–350
Weerakoon, S.B., Kawahara, Y., and Tamia, N. (1991), "Three – dimensional flow structure in channel confluences of rectangular section", Proc., 24 the IAHR., pp. 373-380.