بررسی عددی آزمایشگاهی تاثیر پره های متقاطع در طرح های احیای رودخانه بر تبادلات هایپریک

سازه های کنترل تراز بستر از مهمترین اقدامات بازسازی رودخانه ها و آبراهه های کوچک هستند. پره های متقاطع در انواع i شکل، u شکل، w شکل، j شکل و a شکل از چوب یا الوار، تخته سنگها و یا ترکیبی از هردو میتوانند از جمله این سازه ها باشند که به اصلاح و بازسازی رودخانه کمک میکنند. وجود این سازه ها می توانند علاوه بر تاثیرات سازنده در جلوگیری از فرسایش و تخریب رودخانه ها موجب تغییرات اکولوژی رودخانه ها نیز شوند. لذا در این پژوهش با تعبیه دو نوع سازه پره متقاطع i شکل و u شکل در دو ارتفاع (hst) 5.25 و 10.50 سانتیمتر ساخته شده از تخته سنگ در یک کانال آزمایشگاهی مستطیلی به طول 12 متر، عرض 0.5 متر و ارتفاع 0.7 متر به بررسی تاثیر وجود این سازه ها بر مشخصه های تبادلات هایپریک پرداخته شد. از تزریق محلول کلرید سدیم (nacl) به عنوان ماده ردیاب در ناحیه اصلی جریان و محلول پرمنگنات پتاسیم (kmno4) به عنوان ماده ردیاب رنگی در تبادلات هایپریک ناحیه بستر رسوبی استفاده شدند. نتایج نشان دادند که افزایش عدد فرود چگالی ذره بستر رسوبی (fd) موجب کاهش پارامترهای حداکثر طول نفوذ جریان هایپریک (lhz)، حداکثر عمق نفوذ جریان هایپریک (dhz) و میانگین مدت زمان ماند جریان هایپریک (rt) در ناحیه بستر رسوبی شده است. همچنین نتایج نشان دادند افزایش hst در سازه پره متقاطع i شکل سبب افزایش 8 تا 115 درصدی مقدار lhz شد اما از سوی دیگر، یک روند ثابت بین lhz با hst در پرههای متقاطع u شکل مشاهده نشد.

numerical experimental investigation of the effect of cross vanes in river restoration projects on hyporheic exchanges

grade control structures are one of the most important measures to restore rivers and small waterways. cross vanes in i shaped, u shaped, w shaped, j shaped and a shaped types made of wood or logs, boulders or a combination of both are among these structures that help to restore rivers. these structures can cause changes in river ecology in addition to constructive effects in preventing river erosion and destruction. therefore, in this research, two types of i shaped and u shaped cross vane structures in two different heights (hst) 5.25 and 10.50 cm are made of boulders in a rectangular flume with a length of 12 meters, a width of 5 meters and a height of 7 meters were installed to investigate the effect of the presence of these structures on the characteristics of hyporheic exchanges. sodium chloride solution (nacl) was used as a tracer in the main channel area and potassium permanganate solution (kmno4) was used as a color tracer in the hyporheic exchanges of the storage zone area.the results showed that increasing densimetric particle froude number (fd) decreased hyporheic exchange parameters including length (lhz), depth (dhz) and residence time (rt). also, the results showed that the increase of hst in the i shaped cross vane structures caused an increase of 8 to 115% in the value of lhz. on the other hand, a consistent trend between lhz and hst was not observed in the u shaped cross vane.