بررسی آزمایشگاهی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در محل تلاقی رودخانه‌های غیرهمکف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری /سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران

2 استاد /گروه سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران

چکیده

اگر چه اختلاف رقوم بین شاخه  اصلی و فرعی در اکثر تلاقی رودخانه‌ها امری طبیعی است اما تمام مطالعات قبلی در زمینه تلاقی رودخانه‌ها معطوف به تلاقی‌های هم کف بوده است و فرض بر این بوده است که اختلاف بستر دو رودخانه تاثیری بر میزان عمق آبشستگی ندارد. در صورتیکه مشاهدات نشان می دهند که با ورود جریان از شاخه فرعی به شاخه اصلی در اتصالات غیر هم‌کف به دلیل عدم وجود ناحیه جداشدگی در نزدیک بستر، ناحیه جریان با شتاب زیاد در پایین دست گوشه‌ی اتصال بوجود نمی‌آید ولی در نزدیک سطح آب این ناحیه با سرعت بالا مشاهده می‌شود در حالیکه خطوط جریان عمقی در اتصالات هم‌کف تقریباً موازی یکدیگرند و انحرافی به طرف سطح آب در آنها دیده نمی‌شود. از این رو پژوهش حاضر با هدف بررسی آزمایشگاهی الگوی فرسایش ورسوبگذاری در محل تلاقی رودخانه‌ها ی غیرهمکف انجام شده است. در این تحقیق تاثیر عواملی چون نسبت دبی شاخه فرعی به دبی شاخه اصلی (Qr) و نسبت اختلاف رقوم بستردو کانال بر عرض شاخه اصلی در پایین دست تلاقی (Z/B3) بر میزان عمق آبشستگی ورسوبگذاری در یک اتصال 60 درجه  برای رسوب با قطر متوسط 05/1 میلی متر مورد بررسی قرار گرفته است. با تجزیه و تحلیل نتایج بدست آمده روابطی به منظور تعیین عمق آبشستگی وارتفاع رسوبگذاری ارائه شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که برای مقدار ثابت عدد فرود جریان در پایین دست تلاقی، با افزایش اختلاف رقوم بستر دو کانال میزان عمق آبشستگی در محل تلاقی کمتر می گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Erosion and Sedimentation at Unequal Bed Level River Confluence

نویسندگان [English]

  • M Hemmati 1
  • M Shafai-Bejestan 2
1 Ph.D. Candidate, Dept. of Hydraulic Structure. Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran.
2 Professor, Dept. of Hydraulic Structure. Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran.
چکیده [English]

Unequal river bed level at the river junctions are common in nature. The study of scour and sedimentation at such junctions however have not received the attention of researchers because of the complexity of the experimental setup. In many studies it has been assumed that the bed level has no significant effect on the scour and sedimentation patterns. It has been reported by a few investigators that the flow patterns and the zone of maximum shear stress in junction of unequal bed level is different from that of equal bed level cases. This study investigated the effect of this variable. First the general non-dimensional equations were developed using the dimensional analysis. Many experimental tests were then conducted under three different river bed discordances and different hydraulic conditions. The data from these experimental tests was compared with the results of the previous study. The results indicated that generally as the river bed discordance increases, the scour hole and point bar dimensions decreases. Using the experimental data, the effects of each non-dimensional parameter on scour depth were investigated and finally relations were developed for prediction of scour dimensions.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rivers Confluence
  • Unequal bed level
  • Maximum scour depth
  • Discharge ratio
  • Height of sediment deposition

برقعی، س م. و نظری، ا. (1382)، بررسی آزمایشگاهی الگوی رسوب در تقاطع کانالها. مجموعه مقالات ششمین کنفرانس بین اللملی مهندسی عمران. اصفهان، ص 247-255

شفاعی بجستان، م. و قبادیان، ر. (1385)، بررسی الگوهای جریان، فرسایش و رسوبگذاری در محل تلاقی رودخانه‌ها با تاکید بر محل سه شاخه بند قیر، گزارش نهایی طرح تحقیقاتی، سازمان آب و برق خوزستان

Ashmore, P. and Parker, G. (1983), Confluence scour in coarse braided stream Water Resource Res. 19, pp. 392 – 402

Best, J.L. (1988), Sediment transport and bed morphology at river channel confluences. Sedimentology, 35, pp. 481-498.

Best, J.L. and Reid, I. (1984), Separation zone at open – channel junctions. J. Hydr. Engrg., ASCE, 100(11), pp. 1588-1594    

Best, J.L. and Roy, A.G. (1991), Mixing- layer distortion at the confluence of channels of different depth, Nature, Vol.350, pp. 411-413

 

Biron, P.M., Richer, A., Kirkbride, D.A., Roy, G.A. and Han,S. (2002), Spatial patterns of topography at a river confluence. Earth surface processes and landforms, WILEY,28)9:( pp. 913-928.

Biron, P.M., Roy, A.G., Best, J.L. and Boyer, C.J. (1993), “Bed morphology and sedimentology at the confluence  of  unequal depth channels”, Geomorphology, 8, pp. 115-129.

Biron, P.M., Best, J. and Roy, A.G. (1996), “Effect of bed discordance on flow dynamics at open channel confluences”. J. Hydr. Engrg. 122(12), pp. 676 – 682.

Boyer, C., Roy, A.G. and Best, J.L. (2006),  “Dynamics of river channel confluence with discordance beds: Flow turbulent, sediment transport and bed morphology”, j. Geophys. Res.,111, F04007, doi:10.1029/2005Jf000458

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(7), pp. 351-368.

Gaudet, J.M. and Roy, A.G. (1995), “Effect of bed morphology on flow mixing length at river confluences”. Nature, 373, pp. 138-139.

Hsu, C.C., Lee. W. J. and Chang. C.H. (1998), “Subcritical open – channel junction flow”. J. Hydr. Engrg., ASCE, 124(8), pp. 847-855

Larry,  j. Weber, and Yong,  G. Lai (2002), Discussion of Three-Dimensional Numerical study of flow in open –channel junction”. J. Hydr. Engrg., ASCE, 128(3): pp.268-280                                                                                                                    

Mosley, M.P. (1976), “An experimental study of channel confluences”. J. Geol., 84, pp. 535-562.

Serres,B.D., Roy, A.G., Biron, P.M. and Best, J.L. (1999), “Three-dimensional structure of flow at a confluence of river channel with discordance beds”. Geomorphology, 26, pp. 313-335

Weber, L.J., Schumate, E.D. and Mawer, N. (2001),  “Experimental on flow at a 900 open – channel Junction”. J. Hydr. Engrg. ASCE, 127(5): pp. 340-350

Gurram, S.K., Karki, K.S. and Hager. W.H. (1997), “Subcritical  junction flow”. J. Hydr. Engrg., ASCE, 123(5): pp. 447-455.

Ghobadian, R. and Shafai Bejestan, M. (2007), "Investigation of sediment patterns at river confluence". J. of Applied sciences, 7(10): pp. 1372-1380.