زکیه کاظمی

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش مهندسی آب وسازه­های هیدرولیکی

 

عنوان:

مطالعه سرعت متوسط در عمق و تنشی برشی بستر در رودخانه با استفاده از روش SKM

 

استاد راهنما:

دکتر بهرام رضائی

 

اساتید داور:

دکتر جلال صادقیان-دکتر مرتضی شکری

دانشجو:

زکیه کاظمی

 

زمان و مکان:

7/7/95 ساعت 16

سالن آمفی تئاتر دانشکده فنی و مهندسی



 
از دیرباز تا کنون وجود روشی مناسب برای تخمین سرعت در مجاری طبیعی یکی از دغدغه­های مهندسان رودخانه­ محسوب می­شود. بدین منظور روش­های بسیاری برای برآورد سرعت جریان به­ وجود آمده است، یکی از این روش­ها روش دو­بعدی SKM است. روش SKM اولین بار در کانال­های مرکب منشوری شکل، مورد استفاده قرار گرفته ­است. توزیع عرضی سرعت، در کانال­های مرکب، به­دلیل وجود جریان­های ثانویه قوی دارای شرایط پیچیده­ای است. این پیچیدگی در رودخانه­­ها به علت داشتن مقطع نامنظم، بیشتر به­چشم می­خورد. در چنین شرایطی، پیش­بینی سرعت جریان، امری دشوار به­نظر می­رسد. همچنین تخمین سرعت، با روش­های کلاسیک موجود نظیر رابطه مانینگ، در کانال­های مرکب و به ویژه در رودخانه­­­ها به­دلیل اندرکنش بین جریان در کانال اصلی و سیلاب­دشت­ها نسبت به نتایج واقعی، خطا­ی بیشتری دارد. برای مطالعه­ی جریان در رودخانه­ها، شناخت برخی از عوامل موثر بر رفتار جریان،­ ضروری است. جهت دستیابی به این شناخت، می­توان از تلفیق داده­های آزمایشگاهی و مدل­های تحلیلی و عددی بهره گرفت. دراین پایان­نامه از روش شیونو-نایت بهره گرفته شده است. این روش، مبتنی بر حل معادلات دو بعدی جریان در کانال­های باز، با استفاده از متوسط گیری معادلات ناویه-استوکس می­باشد. در این پژوهش ابتدا مقادیر سرعت متوسط در عمق و همچنین تنش برشی محاسبه شد. سپس مقادیر دبی جریان برآورد و با مقادیر به­دست آمده از اندازه­گیری مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که روش شیونو نایت با داشتن اطلاعات پایه صحیح، از قابلیت مناسبی در برآورد میزان سرعت متوسط در عمق بر­خوردار است.

واژه­های کلیدی: سرعت متوسط در عمق، تنش برشی، جریان ثانویه، روش دوبعدی شیونو-نایت

Abstract:

Finding a suitable method for estimating velocity in natural channels has been one of the concerns of river engineering specialists for a long time, That is why many methods have been developed to estimate flow rates. One of them is the two-dimensional SKM method that was first used in prismatic compound channels. Determination of lateral velocity distribution in compound channels is complicated due to the presence of strong secondary flows. This complexity is more pronounced in rivers because of their irregular cross sections. Under such conditions, prediction of flow rates seems to be a difficult task. Moreover, estimation of velocity in compound channels, especially in rivers, using classical methods such as the Manning’s equation results in a greater amount of error compared to the actual results due to the interaction between the flow in the main channel and those in floodplains. Identification of some factors that influence flow behavior is required in studying river flows. To identify these factors, we can combine data obtained in the laboratory and that derived from analytical and numerical models. This thesis used the Shiono-Knight method, which is based on solving two-dimensional equations for open channel flows by averaging the Navier-Stokes equations. Values of depth-averaged velocities and of shear stress were calculated first, and those of flow discharge were then estimated and compared with values obtained from measurements. Results indicated the Shiono-Knight method was suitably capable of estimating depth-averaged velocity provided correct basic information was available.

Key Words: Depth-Averaged Velocity, Boundary Shear Stress, Secondary flow, The Shiono And Knight Method.