تأثیر پوشش گیاهی غیرمستغرق سیلاب‌دشت بر تغییرات بستر رودخانه‌های مئاندری ملایم با مقطع مرکب

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سازه‏ های آبی، بخش مهندسی آب، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 استادیار، بخش مهندسی آب، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

3 استاد، بخش مهندسی آب، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

یکی از مسائل مهم و درخور توجه در مهندسی رودخانه، آب‌شستگی و تغییرات توپوگرافی بستر رودخانه‏ها در محل قوس است. در بسیاری از رودخانه‏ها هنگام وقوع سیل، جریان از مقطع اصلی خارج می‌شود و دشت‏های سیلابی را فرا می‏گیرد. ورود جریان در دشت‏های سیلابی سازوکار هیدرولیکی پیچیده‏ای را ایجاد می‏کند. استفاده از پوشش‏ گیاهی از جمله روش‏های غیرسازه‏ای برای حفاظت از رودخانه‏هاست. در این تحقیق تأثیر پوشش گیاهی سیلاب‌دشت بر توپوگرافی بستر پیچان‌رود ملایم با مقطع مرکب بررسی آزمایشگاهی شد. آزمایش‏ها در دو حالت با و بدون پوشش گیاهی در سیلاب‌دشت با عمق نسبی 35/0 با دو تراکم یک و دو ردیف پوشش گیاهی انجام شد. نتایج آزمایش‏ها بیان می‌کند که در حضور پوشش گیاهی تغییرات عرضی بستر نسبت به حالت بدون پوشش گیاهی کمتر شده و شیب عرضی بستر یکنواخت‏تر است. همچنین، حضور پوشش گیاهی سبب شده است که موقعیت وقوع بیشترین عمق آب‌شستگی در همۀ طول پیچان‌رود به سمت قوس خارجی تغییر یابد. به‌طور کلی، تغییرات تراز بستر در حضور دو ردیف پوشش گیاهی پراکندگی کمتری نسبت به حالت یک ردیف پوشش گیاهی و بدون پوشش گیاهی داشته است. در برخی موارد در حضور پوشش گیاهی، 88 درصد آب‌شستگی نسبت به حالت بدون پوشش گیاهی کاهش داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Floodplain Non-submerged Vegetation on Bed Variation in Meandering Compound Rivers

نویسندگان [English]

  • Elahe Nikubakht 1
  • Hossein Hamidifar 2
  • Alireza Keshavarzi 3
1 Shiraz University
2 Water Engineering, Shiraz University
3 Shiraz University
چکیده [English]

Scouring and variations of bed topography in meandering river is one of the most interesting issues in river engineering. Vegetation is a significant feature of rivers. Various studies have shown that the presence of vegetation may have an important impact on flow field and river morphology. Due to the complex geometry and hydraulics of flow in natural rivers, physical or mathematical models are often useful to evaluate morphological variations. The purpose of the present study is to investigate the morphological changes in alluvial meandering rivers with compound cross section to gain insight into the physical processes involved. Hence, the bed topography in an alluvial meandering asymmetric compound channel is assessed with vegetated and non-vegetated floodplain conditions. Cylindrical rods of 10 mm diameter were used to simulate rigid vegetation. The rods were installed over the floodplain in two parallel patterns with one row and two rows of vegetation, respectively. The results showed that the point of maximum scour depth was located near the outer bank. Due to high flow velocity entering the bend, the scour depth at section entrance of the bend was greater than other sections. Also, the thalwege was moved away from the interface after planting the vegetation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Compound channel
  • meandering river
  • Scouring
  • bed topography
  • vegetation
[1]. Ministry of Energy. Guideline on Hydraulic Geometry and Channel Pattern of Rivers. 2013; No. 643. (In Persian).
[2]. Watershed Management Deputy. Basic Design for Erosion Control in Streams and Channels Structures. (In Persian). 2008; No. 417.
[3]. Farrady RV, Charlton FG. Hydraulic factors in bridge design, Hydraulic Research station Limited, Wallingford, Oxford shire, London, England. 1983.
[4]. Fazli M, Ghodsiyan M, Salehi Neyshabori SA. Study scouring around groins in river bends, 3th civil engineering conference, Tabriz. (In Persian). 2008.
[5]. Abad JD, Garcia MH. Experiments in a high-amplitude kinoshita meandering channel: implications of bend orientation on mean and turbulent flow structure. Water Resour. Res. 2009; 45: 1–19.
[6]. Chen D, Tang C. Evaluating secondary flows in the evolution of sine-generated meanders. Geomorphology. 2012.
[7]. Engel FL, Rhoads BL. Interaction among mean flow, turbulence, bed morphology, bank failures and channel plan form in an evolving compound meander loop. Geomorphology. 2012.
 
[8]. Esfahani F, Keshavarzi A. Effect of different meander curvatures on spatial variation of coherent turbulent flow structure inside ingoing multi-bend river meanders. Stochastic Environ. Res. Risk Assess. 2011; 25: 913-928.
[9]. Keshavarzi A, Hamidifar H, Ball J. Bed morphology in vegetated estuarine river with mild-curved meander bend. Hydrol. Sci. J. 2016; 61(11):2033-49.
[10].            Esfahani F, Keshavarzi A. How far must trees be cultivated from the edge of the flood plain to provide best river bank protection?. International Journal of River Basin Management. 2010; 8(1): 109-116.
[11].            Yang K, Cao S, Knight DW. Flow patterns in compound channels with vegetated floodplains. Journal of Hydraulic Engineering. 2007; 133: 148-159.
[12].            Weiming W, Douglas J, Bennett S, Wang S. A depth-averaged two-dimensional model for
flow, sediment transport, and bed topography in curved channels with riparian vegetation. Water Resour. Res. 2005; 41: W03015.
[13].            Keshavarzi A, Hamidifar H, Ball J. Bed morphology in vegetated estuarine river with mild-curved meander bend. Hydrol. Sci. J. 2016; 61(11): 2033-2049.
[14].            Hamidifar H, Omid MH, Keshavarzi A. Evaluation of 1-D and 2-D model for discharge prediction in straight compound channel with smooth and rough floodplain. Flow Measurment and Instrumentation, 2016; 49: 63-69.
[15].            Hamidifar H, Keshavarzi A, Saadatnia M, Sistani B. Experimental investigation of the effect of pile installation on change of erosion and sedimentation pattern in channel’s meander. 7th Iranian Hydraulic Conference, Tehran, Iran. 2008.
[16].            Yalin MS. River Mechanics. Pergamon Press: London. 1992.