@article { author = {Jamali, Sara and dehghani, amir ahmad and Zahiri, Abdolreza and Trauth, Nico and schmidt, christian}, title = {Experimental investigation of surface and sub-surface flow interaction in a middle bar}, journal = {Iranian journal of Ecohydrology}, volume = {6}, number = {2}, pages = {323-339}, year = {2019}, publisher = {Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran}, issn = {2423-6098}, eissn = {2423-6101}, doi = {10.22059/ije.2019.272036.1010}, abstract = {Hyporheic exchange has a crucial effect in ecology and hydrology cycle. Hyporheic flows are highly influenced by stream morphologies like Middle-gravel bars. In this study, flows around a three dimensional symmetric middle gravel bar) 2 m length, 0.64 m width and 0.1 meter height) were investigated. To consider the submergence effect, the experiments were conducted in partial and fully submerged cases. Flow and pressure patterns around middle bar were simulated by a CFD model, then the computed pressure along the bed were assigned as a top boundary condition to simulate the three dimensional subsurface flow using groundwater model. The results showed that dimensionless index of exchange flow decreased by increasing surface flow and have a good linear correlation with Reynolds number in porous media of the bar. The ratio of exchange flow to surface flow was 3.5 to 7.5 percents. Spatial expansion of flow paths increased by increasing discharge and in partial submerged cases, flow paths extended like two dimensional pool-riffles and dunes laterally. Residence time and length of Path lines were log normally distributed which tends to symmetric form by increasing discharge. Dimensionless median residence time is decreased by increasing discharge and ranged from 0.004 to 0.01.}, keywords = {Hyporheic flows,middle gravel bar,Residence Time,exchange flow}, title_fa = {بررسی آزمایشگاهی اندرکنش آب سطحی و زیرسطحی در پشتۀ رسوبی میانی}, abstract_fa = {تبادل هایپریک در مجاری روباز در چرخۀ اکولوژی و هیدرولوژی بسیار تأثیرگذار است. پشته‏های رسوبی از جمله عوامل مورفولوژیکی رودخانه هستند که جریان هایپریک را تحت تأثیر قرار می‏دهند. در تحقیق حاضر، جریان ماندگار در اطراف یک پشتۀ رسوبی سه‌بعدی متقارن با قاعدۀ بیضی (m64/0×m2) و ارتفاع 1/0 متر در یک فلوم آزمایشگاهی بررسی شد. برای بررسی آثار استغراق، مطالعات آزمایشگاهی پشتۀ رسوبی در دو حالت غیر مستغرق و مستغرق کامل بررسی شد. همچنین، الگوی جریان و میدان فشار در اطراف پشتۀ رسوبی توسط مدل ریاضی شبیه‏سازی شد. سپس، الگوی فشار محاسبه‌شده از مدل ریاضی به عنوان شرایط مرزی روی مرز بالایی پشتۀ رسوبی قرار گرفت و جریان زیرسطحی با استفاده از مدل آب زیرزمینی به صورت سه‌بعدی شبیه‏سازی شد. نتایج تحقیق نشان داد شاخص بی‏بعد دبی تبادلی بین جریان سطحی و زیرسطحی، با افزایش دبی جریان کاهش داشته و تغییرات آن همبستگی مناسبی با عدد رینولدز محیط متخلخل پشته نشان می‌دهند. درصد دبی تبادلی به دبی جریان سطحی در محدودۀ 5/3 تا 5/7 است. با افزایش دبی جریان، گسترش فضایی خطوط جریان افزایش داشته و در شرایط غیر مستغرق گسترش عرض آن شبیه جریان‏های هایپریک ناشی از فرم بسترهای ریفل-پول و دیون دوبعدی است. همچنین، نتایج نشان داد توزیع فراوانی طول خطوط جریان و زمان ماندگاری ذرات در محیط متخلخل پشته نیز از الگوی لوگ نرمال پیروی می‏کند که با افزایش دبی جریان به توزیع متقارن نزدیک‏تر می‏شود. در ضمن، با افزایش دبی جریان، زمان ماندگاری میانۀ بی‏بعد ذرات در محیط متخلخل پشته (tm*)، کاهش داشته و در این آزمایش‏ها بین 004/0 تا 01/0 است.}, keywords_fa = {Hyporheic flows,middle gravel bar,Residence Time,exchange flow}, url = {https://ije.ut.ac.ir/article_71216.html}, eprint = {https://ije.ut.ac.ir/article_71216_740995e82b20ee47c1cda59e461b98a3.pdf} }