برآورد دبی جریان در مقاطع مرکب با استفاده از خطوط تقسیم مورب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستانی

2 دانشجوی دکتری سازه های آبی گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان

3 دانشیار گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان

چکیده

براساس تحقیقات پیشین، برآورد دبی در کانال‌های مرکب به روش خطوط تقسیم (DCM) کاربرد گسترده‌ای دارد و بسیاری از مدل‌های محاسباتی بر‌اساس این روش تهیه شده‌اند. بنابراین لزوم تجزیه مقطع مرکب به زیر مقاطع به دقیق‌ترین روش، نیازی است که همه محققین بر آن اتفاق نظر دارند. اما آن‌چه امروزه در مدل‌ها به‌کار می‌رود تجزیه مقطع مرکب با خطوط قایم است که برخی از محققین نشان داده‌اند که این روش عملکردی ضعیف‌تر از خطوط تقسیم افقی و مورب دارد و نتایج تحقیق حاضر نیز این امر را تأیید می‌کند. لذا در این تحقیق بهترین زاویه خط تقسیم به گونه‌ای تعیین شده است که خطای محاسبه دبی به روش مانینگ در مقایسه با داده‌های جمع‌آوری‌ شده از کانال FCF در والینگفورد، صفر شود. در نهایت نمودار و معادله‌های پیشنهاد شده‌است که بتوان به کمک آن با داشتن عمق نسبی جریان، بهترین زاویه خط تقسیم را به‌دست آورد. خطای محاسباتی روابط پیشنهادی به کمک شاخص آماری RMSE تعیین شد. مقدار این شاخص برای این معادله‌ها به‌ترتیب 054/0 و 036/0 می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Discharge Estimation in Compound Channels with the Use of Diagonal Dividing Lines

نویسندگان [English]

  • Hojjat Allalh Yonesi 1
  • Ava Marashi 2
  • Hassan Torabi Poudeh 3
1 Assistant Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Lorestan University.
2 Ph.D. Student, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Lorestan University.
3 Associate professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Lorestan University.
چکیده [English]

Based on the previous research, the flow rate estimation by the DCM method has been widely used in compound channels and many computational models have been developed accordingly. Therefore, a compound channel dividing into sections according to the most accurate method is a requirement that all researchers agree. While vertical lines are used in models for dividing the compound channel into the main channel and floodplain, some researchers maintain that vertical lines have an inaccurate performance compared with horizontal and diagonal lines, especially for low discharge (Khatua et al., 2013, Mohaghegh and Kouchakzadeh, 2008, and Ozbek et al., 2004). However, the methods for discharge estimation based on the shear stress calculation uses vertical lines (Ackers, 1993, Shiono and Knight, 1991, and Bousmar and Zech,1999). In this research, it has been attempted to present the best angle of the dividing line, which results in a 0% error rate calculated by comparing the effect of dividing lines with different angles on the calculation of the discharge of the compound channel.

کلیدواژه‌ها [English]

  • compound open channel
  • DCM method
  • apparent shear stress
  • diagonal dividing line

Asgari, A., Mohammadi, M. and Manafpur, M., 2011. Flow Discharge and Energy Grade-line in Compound Channels. Water and Soil Science, 21(1), pp.85-96. (In Persian).

 

2- Ackers, P., 1992. Hydraulic design of two stage channels. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Water Maritime and Energy, 96(4), pp.247–257.

 

3- Ackers, P., 1993. Flow formula for straight two stage channels. Journal of Hydraulic Research, 31(4), pp.509-531

 

4- Bousmar, D. and Zech, Y., 1999. Momentum transfer for practical flow computation in compound channels. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 125(7), pp. 696–706.

 

5- Khatua, K.K., Patra, K.C., Mohanty, P.K. and Sahu, M., 2013. Selection of interface for discharge prediction in a compound channel flow. International Journal of Sustainable Development and Planning, 8(2), pp. 214–230.

 

6- Khatua, K.K., Patra, K.C., Behera, S. and Mohanty, P.K., 2011. Apparent shear stress and boundary shear distribution in a compound channel flow. Computational Methods and Experimental Measurements XV, 51, pp. 215-228.

 

7- Knight, D.W. and Sellin, R.H.J., 1987. The SERC Flood Channel Facility. Journal of the Institution of Water and Environmental Management, 1(2), pp.198-204.

 

8- Maghrebi, M.F., Kavousizadeh, A., Faghfour Maghrebi, R. and Ahmadi, A., 2017. Stage-discharge estimation in straight compound channels using isovel contours. Hydrological processes, 31(22), pp.3859-3870.

 

9- Mohaghegh, A. and Kouchakzadeh, S., 2008. Evaluation of stage-discharge relationship in compound channels. Journal of Hydrodynamics, 20(1), pp. 81–87.

 

10- Ozbek, T., Kocyigit, M.B., Kocyigit, O. and Cebe, K., 2004. Comparison of methods for predicting discharge in straight compound channels using the apparent shear stress concept. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 28(2), pp.101-109.

 

11-Parsaie, A., Yonesi, H.A. and Najafian, S., 2015. Predictive modeling of discharge in compound open channel by support vector machine technique. Modeling Earth System Environment,1(1)

 

12- Patra, K.C. and Khatua, K.K., 2006. Selection of interface plane in the assessment of discharge in two stage meandering and straight compound channels. Proceeding of the International Conference on Fluvial Hydraulics (IAHR), River Flow2006, Lisbon, pp.379–387.

 

13- Prinos, P. and Townsend, R.D., 1984. Comparison of methods of predicting discharge in compound open channels. Advances in Water Resources, 7(4), pp.180–187.

 

14- Shiono, K. and Knight, D.W., 1991. Turbulent open-channel flows with variable depth across the channel. Journal of Fluid Mechanics. 222,pp. 617–646.

 

15- Weber, J.F. and Menendez, A.N., 2004. Performance of lateral velocity distribution models for compound channel sections. Proceedings of the International Conference on Fluvial Hydraulics( IAHR), River Flow2004, Balkema, Rotterdam, the Netherlands, pp.449–457.

 

16- Wright, R.R. and Carstens, M.R., 1970. Linear momentum flux to overbank sections. Journal of the Hydraulics  Division, ASCE, 96(9), pp.1781–1793.

 

17- Wormleaton, P.R., Allen, J. and Hadjipanos, P., 1982. Discharge assessment in compound channel flow. Journal of the Hydraulic Division, ASCE, 108(9): 975–994.