عنوان پایان‌نامه
تعیین تغییرات زمانی ضریب زبری جریان در رخداد سیلاب های واریزه ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مهندسی منابع آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 644;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56248
- تاریخ دفاع
- ۱۸ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- بیژن عزت خواه
- استاد راهنما
- محمدابراهیم بنی حبیب
- چکیده
- چکیده یکی از پارامترهای عمده افت انرژی در کانال¬ها و رودخانه¬ها، ضریب زبری هیدرولیکی می¬باشد که نقش ¬موثری در تعیین تراز ¬آب در هر مقطع دارد. لذا تعیین ضریب¬ زبری که معرف شرایط واقعی رودخانه باشد، از اهمیت ویژه¬ای در طرح¬های مهار ¬سیلاب برخوردار است. در زمینه زبری هیدرولیکی سیلاب¬های¬ واریزه¬ای با جریان¬های غیرماندگار تحقیقات معدودی صورت گرفته و در هیچکدام اثر پوشش¬های¬ گیاهی در سیلاب¬های واریزه¬ای در حالت غیر¬ماندگار مورد بررسی قرار نگرفته است. در این تحقیق، آزمایش¬ها برای پنج تراکم پوشش¬ گیاهی و سه شیب آبراهه و پنج قطر رسوب متفاوت انجام شده است که مجموعاً 75 آزمایش ¬را تشکیل می¬¬¬دهد. در این آزمایشات پارامترهایی همچون عمق جریان در فلوم (m)، دبی حجمی آب (m3) و دبی حجمی رسوب (m3) در هر آزمایش اندازه¬گیری شد. سپس بمنظور بررسی زبری هیدرولیکی در جریان واریزه¬ای از پارامتر ضریب سرعت که در واقع نسبت سرعت متوسط به سرعت برشی جریان می¬باشد، استفاده گردیده است. عوامل موثر بی¬بعد بر ضریب سرعت براساس تحلیل ابعادی مشخص گردیده که عبارتند از: نسبت جذر مساحت سطح مقطع به محیط خیس شده (A/P?)، عدد¬رینولدز (Re)، نسبت قطر متوسط ذرات به شعاع هیدرولیکی (d50/R)، تراکم پوشش ¬گیاهی (Aveg)، نسبت شعاع هیدرولیکی به عرض مقطع (R/B)، غلطت رسوب (C) و شیب (S). سرانجام براساس تحلیل-همبستگی، معادلات چند متغیره توانی و خطی بررسی شدند که در تمام حالات روابط توانی ضریب¬همبستگی بیشتر و خطای استاندارد برآورد (SEE) کمتری نسبت به روابط خطی داشته و همچنین پس از جداسازی شاخه بالارونده هیدروگراف¬ غلظت از شاخه پایین¬رونده براساس برآورد تفاوت نسبی بین شاخه¬ها تاثیر کاهش ضریب سرعت در شاخه بالارونده نسبت به شاخه پایین¬رونده در حدود 087/0 درصد بیشتر می¬باشد. سرانجام دو رابطه چهار و پنج ¬متغیره برای شاخه بالارونده و پایین¬رونده جهت تعیین ضریب ¬سرعت ارائه گردید که به ترتیب اهمیت شامل عوامل بی¬بعد R/B، Re،A/P ?، Aveg، C و S می¬باشند. در نهایت با مقایسه روابط ارائه شده با روابط پیشین برای تعیین ضریب سرعت، روابط بدست آمده از این تحقیق با خطای استاندارد برآورد 0227/1 برای شاخه بالارونده و 3854/1 برای شاخه پایین¬رونده و 8714/1 برای کل مقادیر از خطای قابل قبولی در برآورد ضریب سرعت برخوردار می¬باشند. کلیدواژه: تحلیل ابعادی، پوشش گیاهی، سیلاب واریزه¬ای، زبری هیدرولیکی، شاخه بالارونده ، شاخه پایین¬رونده، ضریب سرعت، خطای استاندارد برآورد
- Abstract
- Abstract The main parameters of the energy loss in canals and rivers, is the coefficient of roughness has an important role in determining the water level in each section. Therefore appropriate roughness coefficients that are representative of actual conditions of the river, is of particular importance for Plan of Flood Control. Few investigations has been done in the field of debris flow hydraulic roughness in unsteady state and in any of them has not been studied the effect of vegetation on the debris flow in unsteady state. In this study, experiments have been for five vegetation density, three channel slope and five sediment diameter different and total of up to 75 experiments. In these experiments, parameters such as depth of flow in the flume (m), water discharge volume (m3) and sediment discharge volume (m3) was measured in each experiment. Then for determination of the hydraulic roughness in debris flow has been used of the velocity coefficient, which this is the ratio of the average velocity to the shear velocity of the flow. Affecting dimensionless factors the velocity coefficient has been determined based on correlation analysis, including: square root of the surface area of the wet environment (?A/P), Reynolds number (Re), particle diameter of the hydraulic radius (d50/R), vegetation density (Aveg), the hydraulic radius of the cross section width (R/B), the sediment concentration (C) and slope (S). Finally, based on correlation analysis has been investigated multivariate linear and power equations. In all cases, power equations have greater correlation coefficient and standard error of estimated (SEE) less than linear equations and well after the separation the Ascending branches concentration hydrographs of falling branches, by calculating the relative difference between the branches, the impact reduce of the velocity coefficient in the rising branch of the falling branch at about 0.087 percent more. Finally, two four-variable and five-variable equations were presented for ascending and falling branches to determine the coefficient of velocity which the order of importance of dimensionless parameters including: R/B, Re, ?A/P, Aveg, C and S. Equations obtained from this study the standard error of estimated 1.0227 for the ascending branches and 1.3854 for the falling branches and 1.8714 for all of the data can be given of the acceptable error in estimate of the velocity coefficient. Keywords: Dimensional analysis, Vegetation density, Debris flow, Hydraulic coefficients, Ascending branches, Falling branches, velocity coefficient
