بررسی اعتبار روش میانگین گیری دوگانه سرعت برای کاربرد قانون دیوار بر روی شکل بستر مقعر

یکی از مهمترین مباحث در مهندسی رودخانه بررسی شکل­های بستر رودخانه است. شکل بستر مقعر یکی از معمول ترین اشکال بستر است که در گستره وسیعی از رودخانه­های شنی و قلوه سنگی مشاهده می­شود. وجود گرادیان های مطلوب و نامطلوب ناشی از تغییرات شکل بستر و غیریکنواختی جریان بر روی آن نقش قابل توجهی بر توزیع زمانی و مکانی سرعت و سرعت برشی در تعیین ضریب زبری و انتقال رسوب در رودخانه ها و کانال های با بستر شنی ایفا می کند. این مقاله روش میانگین­گیری دوگانه را برای معرفی سرعت جریان و برآورد سرعت برشی بر روی اشکال بستر مقعر مورد استفاده قرار می دهد. با توجه به عدم سابقه استفاده از این روش در ایران، این روش در این مقاله معرفی شده و اعتبار آن با استفاده از کاربرد روش های قانون دیوار و روش مشخصات لایه مرزی مورد بررسی قرار می گیرد. کاهش سرعت برشی در جریان با گرادیان فشار مطلوب در بخش انتهایی شکل بستر و افزایش آن در بخش ورودی شکل بستر در جهت جریان نشان می دهد که برآورد پارامترهای هیدرولیکی نظیر ضریب زبری وانتقال رسوب نمی تواند مبتنی بر یک پروفیل موضعی قرار گیرد. بنابراین ضروری است با بکارگیری میانگین گیری های زمانی و مکانی در امتداد شکل بستر برآورد بهتری از این پارامترها بدست آورد. نتایج نشان می دهد که روش میانگین­گیری دوگانه از روند نیمرخ های موضعی سرعت جریان در نواحی داخلی و خارجی لایه مرزی پیروی می کند و قانون لگاریتمی می تواند برای زوایای مختلف تاج بستر 5، 10، 15 و 20 درجه بکار برده شود. در ناحیه خارجی لایه مرزی انحراف داده ها از قانون لگاریتمی برای زوایای مختلف تاج وجود داشته، هر چند ضخامت ناحیه داخلی با افزایش زاویه تاج کاهش می یابد. همچنین کاربرد روش مشخصات لایه مرزی برای تعیین سرعت برشی نیمرخ میانگین دوگانه نشان می دهد که با افزایش زاویه تاج شکل بستر، سرعت برشی نیز افزایش می یابد.