مطالعه پتانسیل خودپالایی جریان روی تلماسه در یک کانال مستطیلی روباز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی آب،دانشکده کشاورزی،دانشگاه فردوسی مشهد،ایران

2 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشجوی دکتری آبیاری زهکشی،گروه مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

مطالعه در زمینه فرآیندهای اختلاط مواد آلودکننده برای مدیریت کیفی آب رودخانه‌ها حائز اهمیت بوده و یکی از ملاحظات زیست محیطی به شمار می­رود. شکل بستر نظیر تلماسه‌ها در کنترل میزان انتقال رسوب، تولید توربولانس و مقاومت جریان در رودخانه‌ها، کانال‌ها و تالاب‌ها ضرورت مطالعه بر روی تلماسه‌ها را بیش از پیش مطرح می‌نماید. هدف از تحقیق حاضر بررسی ضریب اختلاط عرضی روی تلماسه‌ها می­باشد. بدین منظور، اندازه­گیری‌های آزمایشگاهی روی تلماسه پنجم تا نهم در یک سری ده‌تایی از تلماسه‌های شنی دوبعدی مصنوعی انجام شد. کانال آزمایشگاهی مورد استفاده دارای طول، عرض و عمق به ترتیب 20، 6/0 و 6/0 متر بود. این تلماسه‌ها دارای طول موج یک متر، ارتفاع 08/0 متر، شیب وجه پایین دست 28 درجه و عرضی برابر عرض کانال بودند. شن مورد استفاده برای ساختن تلماسه‌ها دارای قطر متوسط 14 میلی‌متر بود. به­منظور بررسی تأثیر نسبت ظرافت بر ضریب اختلاط عرضی روی تلماسه از دو عمق مختلف استفاده شد. نتایج نشان داد که تلماسه در افزایش ضریب اختلاط عرضی نقش به­سزایی دارد به گونه‌ای که این ضریب در این حالت 36/2 برابر آن در بستر صاف بود. طول اختلاط کامل در حالت تلماسه درکف کانال برابر 11 متر بوده که نسبت به این مقدار روی بستر صاف یک سوم برابر را نشان داد. این پارامتر روی تلماسه با افزایش عمق کاهش را نشان می­داد. بنابراین آزمایشات مبین این موضوع بود که قدرت خودپالایی رودخانه روی تلماسه نسبت به بستر صاف و با افزایش عمق جریان روی تلماسه‌ها افزایش می­یابد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Self-purification potential study on the dune in a rectangular open channel flow

نویسندگان [English]

  • saeedreza khodashenas 1
  • Reza Maaref Doust 2
  • Mahboubeh Ghasemi 3
1 water engineering group professor'Mashhad ferdowsi university., Mashhad., Iran
2 Ph.D Student Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
3 Ph.D Student Department of Water Engineering, University of Ahvaz., Ahvaz., Iran
چکیده [English]

Study in mixing processes for the management of water quality of rivers is important and one of the environmental concerns. The substrates, such as dunes, are effective in control of transport, production of turbulence and flow resistance in rivers, canals and wetlands It is therefore essential that study is done in this subject. The objective of this study is to investigate the transversal mixing coefficient of dunes. For this purpose, measurements carried out on the fifth to the ninth of dunes in a series of ten dune sand of the synthetic two-dimensional. The experiments carried out in a laboratory channel with dimensions of length, width and depth, 20, 0.6 and 0.6 respectively. The dunes had a wave-length of one meter, height 0.8 meters, downstream side slopes 28 degrees and width equal to the channel width. The average diameter of sand dunes used was 14 mm. To evaluate the effect of the delicately ratio on lateral mixing coefficients, two different depths were used. The results showed that dune plays an important role in increasing the lateral mixing coefficient so that in this case this rate was 2.36 times the flat bed. Complete mixing length in the channel bed dunes was 11 meters to the amount indicated on the flat bed of a third. This parameter showed a decrease with increasing depth over the dunes. The tests indicate that the self-purification power of the river on the dunes, comparing to a flat bed, with increasing water depth above of the dunes, increases

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transversal mixing coefficient
  • Profile of bed
  • Dune
  • Fineness ratio
  • Secondary flow
Boxall,J.B and Guyme,I. 2003. Analysis and prediction of transverse mixing coefficient in natural channels. Journal of. Hydraulic. 129.2: 129-139.
Chau,K. 2000. .Transverse mixing coefficient in an open rectangular channel. Environmental. Research. 4: 287-294.
Cotton,A and West,J. 1980. Field Measurement of Transverse Diffusion in Unidirectional Flow in a Wide, Straight Channel. Water Research. 14: 24-32.
Crank,J. 1975. The Mathematics of Diffusion, Clarendon Press, Oxford.
Fischer,H.B. 1966. Longitudinal dispersion in laboratory and natural stream. California Institute of Technology, Master’s Thesis.
Fischer,H.B., List,E.J., Koh,R.C.Y.,  Imbergerer,J.,  Brooks,N.H. 1979. Mixing in inland and coastal water, Academic Press,N.Y.
Lau,Y  and Krishnappan,B. 1977. Transverse dispersion in rectangular channels, Journal of  Hydraulic. Division.  103: 1173-1189.
Miller,A and Richardson,E. 1974. Diffusion and dispersion in open channel flow. Journal. Hydraul. Division. 100:159-171.
Murphy,E., 2006. Longitudinal dispersion in vegetation flow. Master’s thesis, Massachusetts Institute of Technology.
Okoye,JK. 1970. Characteristics of Transverse Mixing in Open Channel Flows. Report No. KH-R-23,W.M. Kech Laboratory of Hydraulics and water Resources, California Institute of Technology, Pasadena, Calif.
Perucca,E.C Camporeale and Ridolfi,L. 2009. Estimation of dispersion coefficient in rivers with riparian vegetation. Advances in Water Resource. 32: 78-87.
Rutherford,J. 1994. River mixing, John Wiley and Sons.
Schlichting,H. 1979. Boundary layer theory, McGrasw-Hill Book Co., New York.
Seo,I., Baek, K.O and Jeon,T. 2006. Analysis of transverse mixing in natural streams under slug tests, Journal. Hydraulic. Research. 44: 350-362.
Shiono,K and Feng,T. 2003. Turbulence measurements of dye concentration and effects of secondary flow on distribution in open channel flow. Journal Hydraulic. Engeering. 129.5: 373-384.
Tanino,Y and  Nepf,M. 2007. Lateral dispersion in random cylinder arrays at high Reynolds number. Massachusetts Institute of Technology. Phys. Fluids. 21.4: 1070-6631.
Yotsukura,N Fischer,H.B and Sayre,W.W.1970. Measurement of mixing characteristic of the Missouri river between Sioux City, Iowa, and Plattsmouth, Nebraska, US Gov. print. Off.
Valentine,E.M., Zulfiqar,A and Swailes,D.C. 2001. A Model for longitudinal dispersion. https://www.iahr.org/elibrary/beijing_proceeding
Zeng,Y, Huai,W and  Guymer,I. 2008. Transverse mixing in a trapezoidal compound open channel, Adv. Environmental. Research. 4(4): 287-294.