شماره راهنما :
1210 دكتري
پديد آورنده :
شاه محمدي، رضا
عنوان :
برهمكنش توربولانس و پوشش گياهي مستغرق بر آستانه حركت ذرات رسوب
گرايش تحصيلي :
آبياري و زهكشي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده كشاورزي
صفحه شمار :
هفده، [۲۵۴]ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حسين افضلي‌مهر
استاد مشاور :
محمود اشرفي‌زاده
توصيفگر ها :
آستانه حركت ذرات رسوب , پوشش گياهي مستغرق , توربولانس , تنش برشي رينولدز , توزيع سرعت , رويدادهاي برستينگ
استاد داور :
منوچهر حيدرپور، محمد نويد مقيم، روح ا... فتاحي نافچي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/04/30
كد ايرانداك :
ID1210 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده در تحقيق حاضر به مطالع برهمكنش بين توربولانس و پوششهاي گياهي مستغرق طبيعي با گياهان منفرد و منعطف و تأثير آنها بر آستانه حركت ذرات رسوب در شرايط كنترل شده آزمايشگاهي پرداخته شده است براي شبيه سازي گياهان منفـرد از برگهاي درخت كاج در دو آرايش شطرنجي 41 41 و 71 71 سانتيمتر و سه سناريوي عمق آب استفاده شـد آزمايشـها در يك فلوم آزمايشگاهي به طول 51 متر و عرض 09 سانتيمتر انجام شده است تعداد 5 گروه ذرات رسوب مـورد اسـتفاده از طريق دانهبندي ماسه معدني بدست آمـد در مجمـوع در 31 آزمـايش بـدون پوشـش گيـاهي 93 نيمـرخ سـرعت و در 6 آزمايش در حضور پوشش گياهي 48 نيمرخ سرعت توسط دستگاه سرعت سنج صوتي برداشت شـد پـس از غربـالسـازي دادهها تأثير پوشش گياهي در ساختار جريان و مشخصات توربولانس در حضور پوشش گياهي و تأثير آن در تغيير شرايط آستانه حركت ذرات رسوب مورد بررسي قرار داده شد معيار آستانه حركـت در شـرايط بـدون پوشـش گيـاهي منطبـق بـر حركت متوسط كرامر و در حضور پوشش گياهي شروع حركت ذرات بين بوتهها آبشستگي پايـدار و انتقـال قابـل توجـه ذرات از داخل پوشش گياهي به سمت پاييندست تعيين شد نتايج آزمايشهاي بدون حضـور پوشـش گيـاهي اعتبـار قـانون لگاريتمي و سهمي به ترتيب در لاي داخلي و خارجي نيمرخ سرعت را تأييد كرد معادلات مناسـب بـراي بـرآورد سـرعت آستانه متوسط و مجاور بستر بر اساس اندازه ذرات رسوب و نسبت شناوري ارائه گرديد بر اساس بررسي صـورت گرفتـه مشخص شد كه مقدار ثابت ون كارمن در بستر متحرك با افزايش اندازه ذرات رسوب و سـرعت آسـتانه كـاهش مـييابـد نتايج آناليز كوادرانت آزمايشهاي آستان حركت ذرات رسوب بدون پوشـش گيـاهي نشـان داد كـه در نقـاط دور از بسـتر عموما رويداد جرقه بزرگتر از جاروب است ليكن با نزديـك شـدن بـه بسـتر همزمـان بـا كـاهش جرقـه جـاروب افـزايش مييابد بطوريكه در تراز سطح ذرات رسوب بطور ميانگين جاروب 41 درصد بزرگتـر از جرقـه شـده و رويـداد غالـب در مجاور بستر محسوب ميشود همچنين در مجاورت بستر سهم نسبي خروجي 22 درصد بيشتر از ورودي است نتايج تحقيق نشان داد كه حضور پوشش گياهي منجر به افزايش شدت توربولانس وكـاهش سـرعت آسـتانه حركـت ذرات رسـوب بـه ميزان 02 تا 92 درصد شده است كه نشان دهندة وقوع شرايط آستانه حركت در سرعت آب كمتري است با افزايش نسبت استغراق پوشش گياهي سرعت آستانه حركت ذرات رسوب افزايش مييابد به نظـر مـيرسـد بـا افـزايش نسـبت اسـتغراق فضاي بيشتري در بالاي پوشش گياهي براي انحراف جريان به سمت بالاي تاج پوشش گياهي ايجاد ميشود و بـراي ايجـاد شرايط آستانه به سرعت آب بيشتري نياز ميشود بررسي نيمرخهاي سرعت نشان داد كه حضور گياهان منفـرد باعـث تغييـر نيمرخهاي سرعت به شكل S ميشود و قانون لگاريتمي در ناحي داخلي اعتبار خود را از دسـت مـيدهـد ميـزان خميـدگي الگوي S شكل نيمرخ سرعت با فاصله از گياه بالادست نسبت عكس دارد نيمـرخ سـرعت در زيـر ارتفـاع خميـدة پوشـش گياهي به سه لايه شامل لاي زيرين و بالايي با گراديان سرعت مثبت و لاي مياني باگراديان سرعت منفي تقسيم گرديـد در محدودة ساقهها به دليل سطح مقطع كمتر پوشش گياهي در مقابل جريان نسبت به آسمانه آن يك جريان ترجيحـي برقـرار شده و با افزايش سرعت آب كه با افزايش شدت توربولانس همراه است آستانه حركت ذرات برقرار ميشود بـا افـزايش تراكم پوشش گياهي كه با افزايش سطح مقطع آسمانه بوتههـا همـراه اسـت جريـان ترجيحـي در مجـاورت بسـتر افـزايش مي يابد در لاي مياني پوشش گياهي در ناحي تبادل افقي به دليل برخاستگي جريان پشت بوته هـا و در بخـش فوقـاني لايـ بالايي پوشش گياهي در ناحي تبادل قائم به دليل لاي برشي ايجاد شده ناشي از تفاوت گراديان سرعت بين جريان آب در داخل و بالاي پوشش گياهي افزايش پارامترهاي توربولانس و تنش برشي رينولـدز مشـاهده مـيشـود بررسـي نيمرخهـاي تنش برشي رينولدز و رويدادهاي برستينگ نشان ميدهد كه در لاي مياني پوشش گياهي كه گراديان سرعت منفـي اسـت مقادير تنش برشي رينولدز منفي بوده و علامت مثبت و منفي رويدادهاي برستينگ برعكس شده اسـت بـدين صـورت كـه رويدادهاي جرقه و جـاروب داراي علامـت منفـي بـوده و داراي قـدرمطلق مقـادير كـوچكتر از خروجـي و ورودي داراي علامت مثبت هستند نتايج اين تحقيق ميتواند در بهبود مديريت مجـاري روبـاز طبيعـي و مصـنوعي داراي پوشـش گيـاهي مفيد باشد كلمات كليدي آستانه حركت ذرات رسوب پوشش گياهي مستغرق توربولانس تنش برشي رينولدز توزيـع سـرعت رويدادهاي برستينگ 81
چكيده انگليسي :
Interaction of Turbulence and Submerged Vegetation Cover on the Incipient Motion of Sediment Reza Shahmohammadi reza shahmohammadi@gmail com Jun 30 2018 Department of Water Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranSupervisor Hossein Afzalimehr hafzali@ iutst ac ir Professor of Water Engineering Department of Civil Engineering Iran University of Science andTechnology Tehran Iran AbstractIn this experimental study the effect of submerged vegetation patch with individualplants on incipient motion of sediment has been examined Results showed thatvegetation patch in channel bed affected the incipient motion process of sediment andresulted in significant impacts on flow velocity turbulence intensities turbulent kineticenergy and Reynolds stress distribution The presence of vegetation patch completelychange vertical distribution of velocity and Reynolds stress pattern and leads to negativeReynolds stress values in zones with negative velocity gradient Through the vegetationpatch streamwise velocity profiles are S shape showing two turning points at 0 15 and0 5 0 6 water depths In presence of vegetation threshold cross averaged streamwisevelocity is 20 29 percent smaller than that for without vegetation but because ofoccurrence of preferential path around the sheath section the near the bed streamwisevelocity is increased Also vegetation increase turbulence intensity encouragingsediment motion Key WordsIncipient motion Reynolds stress Shields parameter turbulence vegetation patch IntroductionIncipient motion of sediment in riverbed plays an important role in many riverengineering projects such as design of stable channels and determination of riverbedresistance Incipient motion of sediment in gravel bed rivers is controlled by finesediment covers as pointed out by Garcia et al 1999 Church and Hassan 2005 claimed that bed load transport is considered under condition of threshold velocity However the interaction of vegetation patches and incipient motion of sediment changethe benthic communities and river habitat At the early stage of riverbed formation finesediment covers are the main source for sediment motion especially when flow velocity 245
استاد راهنما :
حسين افضلي‌مهر
استاد مشاور :
محمود اشرفي‌زاده
استاد داور :
منوچهر حيدرپور، محمد نويد مقيم، روح ا... فتاحي نافچي
