بررسی آزمایشگاهی شدت اختلاط جریان غلیظ نمکی بر روی بستر با زبری‌های مکعبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز .

2 استاد گروه سازه‌های آبی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استاد گروه سازه‌های آبی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز.

چکیده

     جریان غلیظ یکی از مهم‌ترین پدیده‌های مؤثر بر رسوب‌گذاری و کیفیت آب در مخازن سدها و منابع آب می‌باشد. با توجه به اینکه کمبود آب یکی از مهمترین مشکلات پیش روی انسانهاست، لذا تحقیق بر روی پدیدههایی همچون جریان غلیظ که منابع آب را تحت تاثیر قرار میدهند، ضروری میباشد. در مطالعه آزمایشگاهی حاضر شدت اختلاط جریان غلیظ نمکی بر روی سطوح زبر مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها با سه دبی (6/0، 9/0 و 2/1 لیتر در ثانیه)، سه شیب بستر (0، 7/1 و 4/3 درصد)  و یک غلظت (20 گرم در لیتر) در چهار بستر با ارتفاع زبری (0، 5/0، 1 و 5/1 سانتی‌متر) با آرایش زیگزاگی در فلومی به طول 8/7 متر و عرض 35 سانتی‌متر با ارتفاع 70 سانتی‌متر که در مجموع 36 آزمایش میباشند، انجام گرفت.نتایج حاصل نشان داد که با افزایش هر یک از پارامترهای شیب، دبی و ارتفاع زبری، ضریب شدت اختلاط نیز افزایش می‌یابد. در نهایت پس از انجام تحلیل ابعادی و بررسی هر یک از پارامترهای مؤثر، رابطهای برای تخمین ضریب شدت اختلاط جریان غلیظ پیشنهاد گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Water Entrainment of Salty Density Current Over the Bed with Cubic Roughness

نویسندگان [English]

  • Hadi Davoodi Beni 1
  • Seyed Mahmood Kashefipour 2
  • Mehdi Ghimeshi 3
1 M. Sc. Student, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran.
2 Professor, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
3 Professor, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

     Each year rivers transport a lot of sediments, especially for flood times, to dams’ reservoirs and the main cause for this transportation is density current phenomenon. This phenomenon forms when a liquid with a density of (  ) flows in another liquid with density of ( . This density deference could be due to the temperature, or dissolve solids, or suspended solids deference or a combination of them (Graf and Altinakar, 1998). Vargavand (2013) made a density current using the solution of water and salt and investigated the effect of a bed with cylindrical and conical roughness on water entrainment coefficient. His results showed that the water entrainment coefficient not only affected by Richardson number but the height of bed roughness is also an important parameter. Daryaee (2014) investigated the water entrainment coefficients for four bed slopes, two sediment concentrations and four different bed roughness height in a sedimentary density current. The results of this research showed that by increasing roughness height velocity decreases and this increases Richardson number and a result water entrainment coefficient decreases. However, roughness blocks cause for more turbulent flow which extended up to interface of density current and ambient water and this phenomenon makes more water entrainment.
The aim of this research is to investigate the effect of bed roughness, bed slope, and hydraulic parameters of density current such as flow rate and concentration on water entrainment of a salty density current.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bed Roughness
  • Turbidity current
  • Water entrainment coefficient
  • Dams reservoirs

1- Bahrami, H. 2010. Investigation of hydraulic jump phenomenon in density current. Ph.D. Thesis. Shahid Chamran University of Ahvaz. (In Persian).

 

2- Daryaee, M., Kashefipour, S.M. and Ghomshi, M., 2016. Experimental Study of the Effect of Roughness on the Velocity and Concentration Profiles of Sedimentary Density Current Body, Journal of Civil and Environmental Engineering, 4 (81), pp.19-28.

 

3- Ellison, T.H. and Turner, J.S., 1959. Turbulent entrainment in stratified flows. Journal of Fluid Mechanics6(3), pp.423-448.

 

4-  Ghomeshi, M., 1995. Reservoir sedimentation modelling, Doctor of Philosophy thesis, Department of Civil and Mining Engineering, University of Wollongong, 1995.

 

5- Graf, W.H. and Altinakar, M.S., 1998. Fluvial hydraulics: Flow and transport processes in channels of simple geometry (No. 551.483 G7).

 

6- Graf, W.H., 1983. The hydraulics of reservoir sedimentation. International Water Power and Dam Construction35(4).

 

 

7- Haghiabi, A.H., 2004. The study of bed slope effect on velocity and concentration profiles of density currents. Water Engineering. Ahvaz: Shahid Chamran University270.

 

8- KaramZadeh, N. 2005. Experimental Study of Water Entrainment of Density Currents. Master of Science Thesis.‌‌ Faculty of Water Sciences‌ Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, (In Persian).

 

9- Moradi A,. Ghomeshi, M,. Sarvarinezhad, S.B,. Golayj, H,. 2015. Experimental Study of Water Entrainment of Density Currents in Converging Sections. Iran Water Research Journal. 8(15): 83-91, (In Persian).

 

10-Parker, G., Garcia, M., Fukushima, Y. and Yu, W., 1987. Experiments on turbidity currents over an erodible bed. Journal of Hydraulic Research25(1), pp.123-147.

 

11- Torabi, P.H., Fathi, M.M., Ghomeshi, M. and Shafaei, B.M., 2007. Head Velocity and Entrainment of Density Current in an Expansion Reach, Iran-Water Resources Research, 1(7); pp.56-67. (In Persian).

 

12- Turner, J., 1983. S. 1973 Buoyancy effects in Fluids, Cambridge University Press.

 

13- Parker, G., Garcia, M., Fukushima, Y. and Yu, W., 1987. Experiments on turbidity currents over an erodible bed. Journal of Hydraulic Research25(1), pp.123-147.

 

14- Varjavand, P., Ghomeshi, M., Dalir, A.H., Farsadizadeh, D. and Gorgij, A.D., 2015. Experimental Observation of Saline Underflows and Turbidity Currents, Flowing Over Rough Beds. Canadian Journal of Civil Engineering42(11), pp.834-844.