بررسی آزمایشگاهی تاثیر سازه‌های تثبیت کننده گابیونی بر روی تبادلات هایپریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی آب، مهندسی زراعی،دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، گرگان، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22125/iwe.2023.367734.1683

چکیده

منطقه هایپریک ناحیه ‏ای بلافاصله زیر بستر رودخانه است که اختلاط آب‏ های سطحی پایین رونده با آب زیرسطحی در آن اتفاق می‏ افتد. این منطقه نقش بسیار حیاتی در اکولوژی رودخانه دارد و سبب خودپالایی جریان رودخانه می‏ شود.به‏ طور خلاصه این پژوهش دارای دو هدف است. هدف اول تحقیق بررسی الگوی جریان هایپریک در اطراف سرریز گابیونی است و هدف دوم بررسی تاثیر تغییر تعداد پله‏ های سرریز گابیونی بر مشخصات جریان هایپریک و بررسی تغییرات با تله‏ اندازی رسوب با تغییر در تعداد پله‏ ها می‏ باشد.

به منظور بررسی آزمایشگاهی تاثیر سازه تثبیت کننده گابیونی بر روی جریان هایپریک رودخانه، ابتدا آزمایشاتی روی فلوم آزمایشگاهی به طول 5 متر، عرض 30 سانتیمتر و ارتفاع 5/0 متر در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان صورت گرفت. آزمایشات بر روی سرریز گابیونی با تعداد یک، دو و سه پله انجام گرفت.

طبق بررسی‏های به عمل آمده از نتایج مدل سرریز گابیونی با افزایش تعداد پله‏های سرریز گابیونی، میزان رسوبگذاری و در نتیجه‏ی افزایش زمان ماند جریان افزایش می‏یابد. با بررسی دبی تبادلی کل بی‏بعد شده (q*) در هر سه نوع سرریز گابیونی با افزایش عدد رینولدز این پارامتر روند کاهشی نشان داد.

نتایج نشان می‏دهد وجود پرش هیدرولیکی در حضور سازه‏های تثبیت‌کننده گابیونی باعث افزایش تبادلات هایپریک شده است. با افزایش دبی جریان، میزان تبادل هایپریک افزایش و زمان ماندگاری کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of gabion grade control structures on hyporheic exchanges

نویسندگان [English]

  • mohammad mohammadalizadeh 1
  • mehdi meftah halaghi 2
  • Amirahmad dehghani 2
  • Abdolreza Zahiri 2
  • khalil ghorbani 2
1 water engineering, gau.ac.ir, Gorgan, Iran
2 Water Engineering Dep, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
چکیده [English]

The hyporheic zone is a region immediately beneath the riverbed where surface and subsurface water mix, this research seeks to identify methods to increase the sedimentation rate in sedimentation basins. To this end, this study aims to (i) examine the effect of creating submerged walls on the efficiency of sediment trapping compared to a simple sediment basin, (ii) evaluate the influence of variation in wall height on sediment trapping efficiency, and (iii) study the effect of the number of walls on sediment trapping efficiency.

The laboratory flow's length, width, and height were 5 m, 30 cm, and 0.5 m, respectively. The experiments were performed at Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources on a one-, two-, and three-step gabion spillway. Notably, three distinct basin lengths were used in the 3-step case test. Afterward, numerical modeling was employed to analyze the experimental findings.

According to the results of the gabion spillway, as the number of steps increment, sedimentation rate, sequestration, and consequently flow retention time increase. Analysis of dimensionalized total flow rate (q*) in all three spillways revealed that this parameter decreases as the Reynolds number increases. In addition, the obtained power law for this parameter in terms of Reynolds number demonstrated correlations of 81, 88, and 98 for one-step, two-step, and three-step spillways, respectively.

This study demonstrated that the presence of a hydraulic jump alongside a gabion stabilizer increased hyporheic interactions. As a result, increasing the flow rate increases the hyporheic interaction rate while decreasing the flow retention time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • hyporheic flow
  • gabion spillway
  • interaction flow rate
  • retention time
  • Muse model