سامانه پشتیبانی خدمات اطلاعات

  اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات163
تعداد شماره‌ها6,826
تعداد مقالات73,628
تعداد مشاهده مقاله135,009,651
تعداد دریافت فایل اصل مقاله105,327,010
شفائی, حسنا, اسماعیلی, کاظم, بهشتی, علی اصغر. (1404). بررسی تغییرات انرژی جنبشی آشفتگی و سرعت متوسط عمقی در کانال مرکب پیچان. , 15(1), 93-108. doi: 10.22059/jwim.2025.381039.1176
حسنا شفائی; کاظم اسماعیلی; علی اصغر بهشتی. "بررسی تغییرات انرژی جنبشی آشفتگی و سرعت متوسط عمقی در کانال مرکب پیچان". , 15, 1, 1404, 93-108. doi: 10.22059/jwim.2025.381039.1176
شفائی, حسنا, اسماعیلی, کاظم, بهشتی, علی اصغر. (1404). 'بررسی تغییرات انرژی جنبشی آشفتگی و سرعت متوسط عمقی در کانال مرکب پیچان', , 15(1), pp. 93-108. doi: 10.22059/jwim.2025.381039.1176
شفائی, حسنا, اسماعیلی, کاظم, بهشتی, علی اصغر. بررسی تغییرات انرژی جنبشی آشفتگی و سرعت متوسط عمقی در کانال مرکب پیچان. , 1404; 15(1): 93-108. doi: 10.22059/jwim.2025.381039.1176

بررسی تغییرات انرژی جنبشی آشفتگی و سرعت متوسط عمقی در کانال مرکب پیچان

مدیریت آب و آبیاری
دوره 15، شماره 1، خرداد 1404، صفحه 93-108    اصل مقاله (3.03 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jwim.2025.381039.1176
نویسندگان
حسنا شفائی؛ کاظم اسماعیلی* ؛ علی اصغر بهشتی
گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
چکیده
در دهه­های اخیر به‌دلیل عواملی از جمله اثرات تغییر اقلیم، فعالیت­های انسانی، وقوع سیلاب در سراسر جهان افزایش یافته است. با وقوع سیل، سطح آب در رودخانه­ها افزایش یافته و جریان از مقطع اصلی رودخانه به سمت سیلاب‌دشت­ها گسترش می­یابد. با توجه به افزایش جمعیت و توسعه مناطق مسکونی در سواحل و کناره­های رودخانه و خسارت‌های جانی و مالی ناشی از سیلاب، مطالعه آشفتگی و تغییرات سرعت در رودخانه­های پیچان و مرکب پیچان برای اجرای دقیق­تر پروژه­های مدیریت سیل و مهندسی رودخانه ضروری است. در این پژوهش تغییرات پارامترهای هیدرولیکی شامل سرعت متوسط عمقی، شدت آشفتگی و انرژی آشفتگی جریان در دو شرایط جریان کانال اصلی (غیرطغیانی) و سیلاب‌دشتی (جریان طغیانی) در عمق و عمق نسبی به‌ترتیب 12/0 متر و 46/0 بررسی شد. نتایج نشان داد در جریان کانال اصلی سرعت متوسط عمقی در قوس خارجی و در مقاطع میانی حداکثر سرعت متوسط عمقی و شدت آشفتگی جریان در مرکز کانال اصلی بیشینه است. حداکثر سرعت میانگین عمقی در جریان کانال اصلی در مقایسه با جریان سیلاب‌دشتی 140 درصد افزایش یافته است. در شرایط جریان کانال اصلی، بزرگی انرژی آشفتگی در قوس خارجی و در جریان سیلاب‌دشتی بزرگی انرژی جنبشی در قوس داخلی مشاهده شد. حداکثر انرژی جنبشی در کانال اصلی در مقایسه با مقدار آن در جریان سیلاب‌دشتی 20 درصد افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها
انرژی جنبشی آشفتگی؛ سرعت متوسط عمقی؛ کانال مرکب پیچان؛ شدت آشفتگی
عنوان مقاله [English]
Investigating changes in kinetic energy of turbulence and depth average velocity in meandering compound channel
نویسندگان [English]
hosna shafaei؛ kazem Esmaili؛ Aliasghar Beheshti
Department Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture , Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
چکیده [English]
In recent decades, due to factors such as the effects of climate change, human activities, the occurrence of floods has increased all over the world. With the occurrence of floods, the water level in the rivers increases and the flow spreads from the main section of the river towards the floodplains. Considering the increase in population and the development of residential areas on the banks and riverbanks and the loss of life and money caused by floods, the study of turbulence and velocity changes in the meandering and meandering compound rivers for the more accurate implementation of flood management and river engineering projects is essential. In this research, the changes of hydraulic parameters including depth average velocity, turbulence intensity and energy of flow turbulence in two conditions of main channel flow (non-flood) and floodplain (flood flow) were investigated at depth and relative depth of 0.12 m and 0.46, respectively. The results showed that in the flow of the main channel, the maximum depth average velocity and turbulence intensity occur in the outer arc and in the middle sections in the center of the main channel. The maximum depth average velocity in the main channel flow has increased by 140% compared to the floodplain flow. In the conditions of the main channel flow, the magnitude of the turbulence energy was observed in the outer arc and in the floodplain flow in the inner arc. The maximum kinetic energy in the main channel has increased by 20% compared to its value in the floodplain.
کلیدواژه‌ها [English]
Depth average velocity, Meandering compound channel, Turbulence kinetic energy, Turbulence intensity
مراجع
  1. Abad, J., & Garcia, M.H. (2009). Experiment in a high- amplitude Kinoshita meandering channel. Implication of bend orientation on mean turbulent flow structure. Journal of Water Resource Research, 45(2).
  2. Akbar, Z., Ahmed Pasha, G., Tanaka, N., Ghani U., & Hamidifar, H. (2024). Reducing bed scour in meandering channel bends using spur dikes. International Journal of Sediment Research, 39, 243-256. https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2024.01.001
  3. Julian, J.P., Thomas, R.E., Moursi, S., Bruce, W. Hoagland, B.W., & Tarhule, A. (2012). Historical variability and feedbacks among land cover, stream power, and channel geometry along the lower Canadian River floodplain in Oklahoma. J. Earth Surface Processes and Landforms, 37(4), 449-458. https://doi.org/10.1002/esp.2272
  4. Keshavarzi, A., Hamidifar, H., & Ball, J. (2016). Bed morphology in vegetated estuarine river with mild-curved meander bend. Hydrological Sciences Journal, 61 (11), 2033–2049.
  5. Kozioł, A. P. (2013). Three-Dimensional Turbulence Intensity in a Compound Channel. J. Hydraulic Engineering, 139(8), 852-864. doi:10.1061/(asce)hy.1943-7900.0000739 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000739
  6. Liu, X., Shi, Ch., Zhou, Y., Gu, Zh., & Li, H. (2019). Response of Erosion and Deposition of Channel Bed, Banks and Floodplains to Water and Sediment Changes in the Lower Yellow River, China. Journal of Water, 11(2), 357. https://doi.org/10.3390/w11020357
  7. Mera, I., Franca, M. J., Anta, J., & Peña, E. (2015). Turbulence anisotropy in a compound meandering channel with different submergence conditions. Advances in water resources, 81, 142-151.
  8. McCaffrey, W.F., Blodgett, J.C., & Thornton, J.L. (1988). Channel morphology of Cottonwood Creek near Cottonwood, California, from 1940 to 1985. Water-Resources Investigations Report, 87-4251. https://doi.org/10.3133/wri874251.
  9. Mohanty, L. (2013). Velocity distribution in trapezoidal meandering channel. A thesis submitted to National Institute of Technology, Rourkela In partial fulfillment for the award of the degree of Master of Technology in Civil Engineering With specialization in Water Resources Engineering.
  10. Modalavalasa, S., Chembolu, V.,  Dutta, S., &  Kulkarni, V. (2023).  Laboratory investigation on flow structure and turbulent characteristics in low sinuous compound channels with vegetated floodplains. Journal of Hydrology, 618, 129178-129178.
  11. Moncho-Esteve, I.J., García-Villalba, M., Muto, Y., Shiono, K., & Palau-Salvador, G. (2018). A numerical study of the complex flow structure in a compound meandering channel. Journal of Advances in Water Resources,  116, 95-116.  https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2018.03.013
  12. Morvan, H.P. (2005). Channel Shape and Turbulence Issues in Flood Flow Hydraulics. Journal of Hydraulic Engineering. 131(10). https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2005)131:10(862)
  13. Mostafa, M. M., Ahmed, H. S., Ahmed, A. A., Abdel-Raheem, G. A., & Ali, N. A. (2018). Experimental study of flow characteristics around floodplain single groyne. Journal of Hydro-Environment Research, 22, 1-13. doi:10.1016/j.jher.2018.08.003
  14. Naghavi, M., Mohammadi, M., & Mahtabi, Gh. (2022). An experimental evaluation of the blocks in floodplain on hydraulic characteristics of flow in a meandering compound channel. Journal of Hydrology, 612, Part A, 127976. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.127976
  15. Naghavi, M., Mohammadi, M., Mahtabi, Gh., & Abraham, J. (2023). Experimental assessment of velocity and bed shear stress in the main channel of a meandering compound channel with one-sided blocks in floodplain. Journal of Hydrology, 617, 129073. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129073
  16. Pan, Y., Liu, X., & Yang, K. (2022). Effects of discharge on the velocity distribution and riverbed evolution in a meandering channel. Journal of Hydrology, 607(3):127539. https://doi.org/10.1016/j.jhdrol.2022.127539
  17. Pasupuleti, L.N., Timbadiya, P.V., & Patel, P.L. (2022). Flow fields around tandem and staggered piers on a mobile bed. International Journal of Sediment Research, 37 (6), 737-753.
  18. Pradhan, A., Kumar Khatua, K., & Sankalp, S. (2018). Variation of velocity distribution in rough meandering channels. Advances in Civil Engineering, 2018(1), 1569271. https://doi.org/10.1155/2018/1569271
  19. Pradhan, B., Pradhan, S., & Khatua, K.K. (2024). Experimental investigation of three-dimensional flow dynamics in a laboratory-scale meandering channel under subcritical flow condition. J. Ocean Engineering, ,302, 117557. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.117557
  20. Rathor, S.K., Mohanta, A. & Patra, K.C. (2022). Validation of Computational Fluid Dynamics Approach of Lateral Velocity Profile Due to Curvature Effect on Floodplain Levee of Two-stage Meandering Channel. Journal Water Resources Management, 36, 5495-5520. https://doi.org/10.1007/s11269-022-03308-9
  21. Rao, L.P., Prasad, B.S.S., Sharma, A., & Khatua, K.K. (2022). Experimental and numerical analysis of velocity distribution in a compound meandering channel with double layered rigid vegetated floodplains. J. Flow Measurement and Instrumentation, 83 (102111). https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2021.102111.
  22. Sanjou, M., & Nezu, I. (2009). Turbulence structure and coherent motion in meandering compound open-channel flows. Journal of Hydraulic Research, 47(5), 598-610. doi:10.3826/jhr.2009.3485 
  23. Seo, Il. W., Lee, K.W., & Baek, K.H. (2006). Flow Structure and Turbulence Characteristics in Meandering Channel. KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research, 26(5B),  469-479, 1015-6348(pISSN)
  24. Sahoo, S., & Sharma, A. (2023). Turbulent flow mechanisms in meandering channel with sediment transport. Journal of Water Practice & Technology, 18(3), 484. Doi: 10.2166/wpt.2023.035
  25. Spooner, J. (2001). Flow structures in compound meandering channel with flat and natural bedforms. Thesis, University of Loughborough. https://hdl.handle.net/2134/6825
  26. Shiono, K., Muto, Y., Knight, D. W., & Hyde, A. F. L. (1999). Energy losses due to secondary flow and turbulence in meandering channels with overbank flows. Journal of Hydraulic Research, 37(5), 641-664. doi:10.1080/0022168990949852110.1080/00221689909498521
  27. Sukhodolov, A.N., & Uijttewaal, W.S.J. (2010). Assessment of a River Reach for Environmental Fluid Dynamics Studies. Journal of Hydraulic Engineering, 136(11). https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.000026.
  28. Sweet, R.J., Nicholas, A., Walling, D.E. , & Fang, X. (2003). Morphological controls on medium-term sedimentation rates on British lowland river floodplains. Journal of Hydrobiologia, 494, 177-183.  https://doi.org/10.1023/A:1025462214977
  29. Vaghefi, M., Safarpoor, Y., & Hashemi, S.S. (2016). Effect of Sediment Density on the Bed Topography in a Channel Bend Using Numerical Modeling. Journal of Engineering Research (TJER), 13(1). 22-32.
  30. Yilmazar, C., & Guner, H.A.A. (2024). Physical and numerical modeling of flow in a meandering channel. Journal of Water, 16, 1547. https://doi.org/10.3390/w16111547
  31. Zeng, C., Bai, Y., Zhou, J., Qiu, F., Ding, S., Hu, Y., & Wang, L. (2022). Large Eddy Simulation of Compound Open Channel Flows with Floodplain Vegetation. Water, 14, 3951. https://doi.org/10.3390/w14233951
  32. Zhang, H.T., Dai, W.H., da Silva, A.M.F., & Tang, H.W. (2023). Numerical study on resistance to flow in meandering channels. Journal of Hydraulic Engineering, 148, 1-14. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY. 1943-7900.0001946
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 422
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 192





سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب