سامانه پشتیبانی خدمات اطلاعات

  اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات158
تعداد شماره‌ها6,240
تعداد مقالات67,870
تعداد مشاهده مقاله115,420,681
تعداد دریافت فایل اصل مقاله90,189,831
منتصری, حسین, ساریخانی, حسین, خلیلی, رضا. (1403). شبیه‌سازی عددی الگوی فرسایش و رسوب‌گذاری در کانال‌های پیچان‌رودی با بستر متحرک. , 14(1), 187-205. doi: 10.22059/jwim.2024.364863.1102
حسین منتصری; حسین ساریخانی; رضا خلیلی. "شبیه‌سازی عددی الگوی فرسایش و رسوب‌گذاری در کانال‌های پیچان‌رودی با بستر متحرک". , 14, 1, 1403, 187-205. doi: 10.22059/jwim.2024.364863.1102
منتصری, حسین, ساریخانی, حسین, خلیلی, رضا. (1403). 'شبیه‌سازی عددی الگوی فرسایش و رسوب‌گذاری در کانال‌های پیچان‌رودی با بستر متحرک', , 14(1), pp. 187-205. doi: 10.22059/jwim.2024.364863.1102
منتصری, حسین, ساریخانی, حسین, خلیلی, رضا. شبیه‌سازی عددی الگوی فرسایش و رسوب‌گذاری در کانال‌های پیچان‌رودی با بستر متحرک. , 1403; 14(1): 187-205. doi: 10.22059/jwim.2024.364863.1102

شبیه‌سازی عددی الگوی فرسایش و رسوب‌گذاری در کانال‌های پیچان‌رودی با بستر متحرک

مدیریت آب و آبیاری
دوره 14، شماره 1، فروردین 1403، صفحه 187-205    اصل مقاله (2.09 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jwim.2024.364863.1102
نویسندگان
حسین منتصری* 1؛ حسین ساریخانی1؛ رضا خلیلی2
1گروه مهندسی عمران گرایش منابع آب دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران.
2گروه مهندسی محیط‌زیست گرایش آب و فاضلاب دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.
چکیده
فرسایش و رسوب‌گذاری در قوس رودخانه­ها باعث ایجاد مشکلاتی در سازه­های رودخانه­ای می­شود. ازاین‌رو، الگوی جریان و انتقال رسوبات در کانال­های روباز پیچان‌رودی نگاه مهندسین رودخانه را به خود جلب کرده است. ازآنجایی‌که میدان جریان در خم رودخانه­ها به‌صورت سه‌بعدی است، لذا در چند دهه اخیر پیش­بینی تغییرات تراز بستر و تغییر مکان سواحل به‌کمک برنامه­های کامپیوتری بیش‌ازپیش موردتوجه قرارگرفته است. در این مطالعه با استفاده از نرم‌افزار SSIIM به مدل‌سازی تغییرات توپوگرافی بستر کانال‌های پیچان‌رودی با مولد سینوسی و بستر متحرک پرداخته‌ شده است و تغییرات تراز بستر در آن تحت شرایط مختلف موردمطالعه قرار گرفته است. جهت حل میدان جریان از مدل ­آشفتگی ، جهت برآورد بار رسوبات از روش فاین­راین و برای محاسبه فشار از روش SIMPLE استفاده‌ شده است. پس از صحت­سنجی و واسنجی مدل، الگوی تنش برشی در حالت بستر صلب، با الگوی فرسایش و رسوب‌گذاری در حالت بستر متحرک مقایسه شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد مدل به‌خوبی توانسته تغییرات تراز بستر را پیش‌بینی نماید. درنهایت با تغییر در پارامترهای مؤثر بر فیزیک مسئله مانند انتخاب گام زمانی، شبکه‌بندی میدان، الگوی انفصال ترم جابه‌جایی معادلات حاکم، عدد فرود، نسبت عرض به عمق، زاویه پیچان‌رودی و منحنی دانه‌بندی تأثیر این عوامل بر نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی موردبررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد با افزایش عدد فرود و نسبت عرض به عمق، چاله فرسایشی و پشته رسوبی ایجادشده در کانال به‌تدریج به سمت پایین‌دست کانال مهاجرت می‌کند. این در حالی است که با افزایش زاویه پیچان‌رودی پشته رسوبی و چاله فرسایشی به سمت بالادست کانال انتقال می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
بستر متحرک؛ رسوب‌گذاری؛ شبیه‌سازی عددی؛ فرسایش
عنوان مقاله [English]
Numerical simulation of erosion and sedimentation pattern in meandering channels with moving bed
نویسندگان [English]
Hossien Montaseri1؛ Hossein Sarikhani1؛ Reza Khalili2
1Department of Civil Engineering, Water Resources, Yasouj University, Yasouj, Iran.
2Department of Environmental Engineering, Department of Water and Wastewater, Shahid Beheshti University, Tehan, Iran.
چکیده [English]
Erosion and sedimentation in river arches cause problems in river structures. Therefore, the pattern of flow and transport of sediments in the open channels of meandering River has attracted the attention of river engineers. Since the flow field in the bends of rivers is three-dimensional, therefore, in the last few decades, the prediction of changes in bed level and changes in the location of banks with the help of computer programs has been given more attention.

In this study, using SSIIM software, topographical changes of meandering channels with sinus generator and moving bed have been modeled, and bed level changes have been studied under different conditions. For this purpose, solid beaches


Natural rivers are principal resources of water and energy. Design and operational management of natural rivers needs a complete knowledgement of mechanics of flow pattern and sediment transport. The complex three-dimensional flow characteristics in river bends reveals the necessity of using a three-dimensional numerical model.The numerical model used in the present study is called SSIIM, an acronym for Sediment Simulation in Intakes with Multi block option. In this study, in the first step, SSIIM is applied to investigate the characteristics of turbulent flow in a Sine-Generated channel with 70-degree angle, the rectangular cross section of width B =40cm and fixed bed. In addition, a comparision has been also made between the turbulence models, the flow characteristics such as Longitudinal and transverse velocity, Water level and bed Shear stress has been considered. The results have been validated with laboratory data. The results show that SST-k-ω model has better consistency with experimental data than k-ε model. Also distribution of bed shear stress depends on Froude number although secondary flow is independent. Furthermore, distribution of bed shear stress and secondary flow is dependent on the width to depth ratio. For b/h<8, another circulation cell occurs near the outer bank.In the second step, to investigate the variation of channel bed subjected to steady flow, Channel with movable bed has been employed. Comparison of results show good agreement between computed and measured bed topography. Finally, the effective parameters including interval time step, grid size, Froude number, width to depth ratio and meandering angle has been investigated. Results show that by increasing the Froude number and the ratio of width to depth point bar and point pool gradually migrate downstream channel. Whereas by increasing meandering angle, point bar and point pool moving Upstream.
کلیدواژه‌ها [English]
Bed topography, Sedimentation, Numerical simulation, Erosion
مراجع
  1. Azhikodan, G., & Yokoyama, K. (2021). Erosion and sedimentation pattern of fine sediments and its physical characteristics in a macrotidal estuary. Science of The Total Environment, 753, 142025.
  2. Caliskan, S., Şevik, S., & Özdilli, Ö. (2022). Heat transfer enhancement by a sinusoidal wavy plate having punched triangular vortex generators. International Journal of Thermal Sciences, 181, 107769.
  3. da Silva, A.M.F., Ahmari, H., & Kanani, A. (2012). Characteristic scales and consequences of large-scale horizontal coherent structures in shallow open-channel flows. Environmental fluid mechanics—Memorial volume in honour, 85-105.
  4. Gomez-Quinones, J., Perez-Gonzalez, V.H., Moncada-Hernandez, H., Rossetto, O., Dieck-Assad, G., & Martinez-Chapa, S.O. (2011). A multi-channel sinusoidal generator for electrokinetic stimulation of microfluidic platforms, in: 2011 IEEE Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference, 20-25.
  5. Khalili, R., Zali, A., & Motaghi, H. (2021). Evaluating the Heavy Metals in the Water and Sediments of Haraz River, Using Pollution Load Index (PLI) and Geo accumulation Index (Igeo). Iranian Journal of Soil and Water Research, 52(4), 933-942. (In Persian).
  6. Larson, M., & Kraus, N.C. (1995). Prediction of cross-shore sediment transport at different spatial and temporal scales. Marine geology, 126, 111-127.
  7. Mazlomi Mochani, M., Hatami, A., Moridi, A., & Khalili, R. (2023). Sensitivity assessment of the National Sanitation Foundation Water Quality Index (NSFWQI) and IRan Water Quality Index for Surface Water Resources (IRWQIsc) on the water quality of the Neka River. Water and Irrigation Management, 13(3), 581-592.
  8. Radan, P., & Vaghefi, M. (2016). Flow and scour pattern around submerged and non-submerged T-shaped spur dikes in a 90° bend using the SSIIM model. International journal of river basin management, 14, 219-232. (In Persian).
  9. Rusyn, V., Skiadas, C.H., & Sambas, A. (2022). Non-autonomous Two Channel Chaotic Generator: Computer Modelling, Analysis and Practical Realization, Chaotic Modeling and Simulation International Conference. Springer, 361-369.
  10. Shobe, C.M., Tucker, G.E., & Barnhart, K.R. (2017). The SPACE 1.0 model: a Landlab component for 2-D calculation of sediment transport, bedrock erosion, and landscape evolution. Geoscientific Model Development, 10, 4577-4604.
  11. Tangi, M., Bizzi, S., Fryirs, K., & Castelletti, A. (2022). A dynamic, network scale sediment (dis) connectivity model to reconstruct historical sediment transfer and river reach sediment budgets. Water Resources Research, 58(2), 30784
  12. Tassi, P., Benson, T., Delinares, M., Fontaine, J., Huybrechts, N., Kopmann, R., Pavan, S., Pham, C.-T., Taccone, F., & Walther, R. (2023). GAIA-a unified framework for sediment transport and bed evolution in rivers, coastal seas and transitional waters in the TELEMAC-MASCARET modelling system. Environmental Modelling & Software, 159, 105544.
  13. Vaghefi, M., Safarpoor, Y., & Hashemi, S.S. (2017). Effect of T-shaped spur dike on flow separation in a 90° bend using SSIIM model. Journal of the National Science Foundation of Sri Lanka 45.
  14. Wildhagen, J. (2004). Applied computational fluid dynamics with sediment transport in a sharply curved meandering channel. Institute for Hydromechanics, University of Karlsruhe (TH), Germany.
  15. Wilson, C., Boxall, J.B., Guymer, I., & Olsen, N.R.B. (2003). Validation of a three-dimensional numerical code in the simulation of pseudo-natural meandering flows. Journal of Hydraulic Engineering, 129, 758-768.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 32
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 51


سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب