بررسی ضرایب تصحیح انرژی جنبشی و مومنتم و تخمین دبی در کانال‌های

نویسنده

گروه مهندسی آب دانشگاه شهرکرد

10.22125/iwe.2021.138253

چکیده

عدم یکنواختی توزیع سرعت جریان درعرض، در کانال­های مرکب و در ناحیه تقابل کانال اصلی و سیلابدشت موجب خطا در برآورد پروفیل سطح آب، روندیابی سیلاب و انتقال رسوب و آلودگی می­گردد. برای لحاظ کردن این عدم یکنواختی و تاثیر آن در تعیین مقادیر انرژی جنبشی و مومنتم، به ترتیب از ضرایب تصحیح (α) و (ß) استفاده گردید. در این مطالعه با استفاده از داده­های FCF برای کانال­های مرکب، تاثیر عرض سیلابدشت (1/4، 25/2 و 75/0 متر)، بر ضرایب α و ß در کانال­های مرکب متقارن و نامتقارن بررسی گردید. طبق نتایج با افزایش عرض سیلابدشت بیشینه مقادیر α و ß افزایش یافت. در نهایت با لحاظ کردن مقادیر α و ß محاسبانی از نرم افزار CES مقدار دبی، تعیین و سپس این مقدار دبی با داده­های آزمایشگاهی FCF مقایسه گردید. میزان متوسط جذر میانگین مربعات خطا نرمال شده معادل 6/15 و در محدوده مناسب برآورد گردید. این بررسی نشان دهنده قابلیت و دقت قابل قبول نرم­افزار  CESدر تعیین پارامترهای هیدرولیکی جریان، از جمله دبی در کانال مرکب می­باشد. اما به­طور کلی این نرم­افزار مقادیر دبی را بیش از واقعیت برآورد نموده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Kinetic and Momentum Correction Coefficients and Flow Rate Estimation in Compound Channels

نویسنده [English]

  • elham ghanbari adivi
Water engineering department at shahrekord university.
چکیده [English]

Non uniform flow Transverse velocity distribution in the main channel’s interface zone with floodplain in compound channels cause uncertainty to estimate in following parameters: the water surface profile, flood routing and sediment and pollution transport.
The correction coefficients, (α) and (ß) were used respectively, to employ the impact of this uniformity on the kinetic energy and momentum values.
In this study, via FCF data for compound channels, the influence of floodplain width (4.1, 2.25 and 0.75 m) on α and ß coefficient was investigated in symmetric and asymmetric compound channels. According to the results, the maximum value of α and ß was increased, due to increasing the width of the floodplain.
Finally, the flow discharge was determined, with α and ß calculating values via CES software. Afterward, these values were compared with FCF laboratory data.
The normalized root mean square error (NRMSE) was estimated in appropriate range, it equal to %15.6. This investigation showed that the high performance of the CES in determining the hydraulic parameters of flow such as discharge, in symmetric and asymmetric compound channels. But in general, this software overestimated the value of discharge.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Asymmetric
  • FCF data
  • CES software
  • Correction coefficient
  • Symmetric channel
بهرام پور, م., غ.ع. بارانی و م. ذونعمت کرمانی. 1398. پیش بینی دبی جریان در مقاطع مرکب، مقایسه روش‌های داده محور و تجربی. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، سال نهم، شماره 36، ص 24-38.  
رحیمی نژاد, ز و ا. طیاری. (1394). اصلاح و ساماندهی رودخانه خبر بافت با استفاده از مدل HEC-RAS. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران, 5 شماره 19, ص 17-29.
AL-Khatib, I.A., 2013. Investigation of momentum and kinetic energy correction coefficients in asymmetric compound cross-section flumes. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 37(1), pp.69-78.
Chow V.T.1951. Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill, New York
Devi, K., and Khatua, K. K. 2019. Discharge prediction in asymmetric compound channels. Journal of Hydro-environment Research, 23, 25-39
Fenton J.D. 2005. On the energy and momentum principles in hydraulics. XXXI IAHRCONGRESS, SeptemBer 11-16, 2005, Seoul, Korea
Fernandes J.N., Leal J.B., and Cardoso A.H. 2015. Assessment of stage–discharge predictors for compound openchannels. Flow Meas Instrum 45:62–67
Henderon F.M. 1966. Open channel flow. Macmilan PuBlishing Co, New York, United Sates of America
Keshavarzi, A. and Hamidifar, H., 2018. Kinetic energy and momentum correction coefficients in compound open channels. Natural Hazards, 92(3), pp.1859-1869.
Knight, D. W., and Demetriou, J. D. 1983. Flood plain and main channel flow interaction. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 109(8): 1073-1092.
Knight D.W., Demetriou J.D., and Hamed M.E. 1984. Stage discharge relationships for compound channels. In: Smith KVH (ed) Channels and channel control structures. Springer, Berlin, p.p. 445–459
Mohanty, P. K. (2013). Flow Analysis of Compound Channels with Wide Flood Plains (Doctoral dissertation).
Mohanty P.K. and Khatua, K.K. 2014. Estimation of discharge and its distribution in compound channels. Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 26(1): 144–154
Posey, C. J. (1967). Computation of discharge including over-Bank flow. Civil engineering, ASCE, 37(4): 62-63
Sellin R.H.J. 1964. A laboratory investigation into the interaction between the flow in the channel of a river and that over its flood plain. La Houille Blanche 7:793–802