ساختار جريان و آشفتگي در آبراهه هاي مركب تحت تاثير پوشش گياهي صلب سيلاب دشت

Mean Flow and Turbulence in Compound Channels with Vegetated Floodplains

آگاهي از هيدروليك جريان در آبراهه هاي مركب با دشت سيلابي پوشيده از گياه در تعيين رابطه دبي- اشل و همچنين انتقال رسوب و آلاينده ها اهميت زيادي دارد. در اين تحقيق، به بررسي آزمايشگاهي ساختار جريان متوسط و پارامترهاي جريان آشفته در يك كانال مركب مستقيم منشوري پرداخته شده است. آزمايش ها در دو حالت با و بدون پوشش گياهي صلب در دشت سيلابي و در سه عمق نسبي مختلف اجرا و نتايج مقايسه شدند. نتايج نشان مي دهد كه پوشش گياهي تاثير چشمگيري بر مشخصات جريان از قبيل مولفه هاي طولي، عرضي و عمقي سرعت جريان متوسط و همچنين تنش هاي رينولدز دارد. به ازاي يك عمق نسبي معين و در محدوده آزمايش هاي اين تحقيق، مشاهده گرديد كه ظرفيت انتقال جريان در حضور پوشش گياهي دشت سيلابي، نسبت به شرايط فقدان پوشش گياهي، تا 31 درصد كمتر است. سرعت جريان متوسط اگرچه تغييرات عرضي زيادي در كانال اصلي دارد اما روي دشت سيلابي پوشيده از گياه، تقريباً ثابت است. همچنين، جريان هاي ثانويه قوي و انتقال مومنتوم بين كانال اصلي و دشت سيلابي منجر به ايجاد گراديان شديد در منحني توزيع سرعت جريان متوسط، تنش برشي و انرژي جنبشي جريان آشفته در مرز مشترك كانال اصلي و دشت سيلابي مي شود.

The study of flow in compound channels with vegetated floodplains is essential to assessing the development of the stage-discharge relationship and sediment and pollutant transport. The present study experimentally investigated mean flow and turbulence characteristics in a prismatic compound channel. The experimental program consisted of vegetated and non-vegetated floodplains with different relative depths. The results show that vegetation had a significant effect on the flow characteristics of streamwise, lateral, and vertical velocity and Reynolds stress. For a given relative depth, the conveyance capacity of the channel decreased up to 31% for a vegetated floodplain over a non-vegetated floodplain. Although, the depth-averaged velocity varied significantly across the main channel, it was fairly constant over the vegetated floodplain. Strong secondary currents and lateral momentum transfer between the main channel and its floodplain led to high gradients in the depth-averaged velocity, bed shear stress, and turbulent kinetic energy at the interface.