بررسی ضریب اختلاط عرضی، توزیع سرعت و شدت آشفتگی در حضور تلماسه و پوشش گیاهی

چکیده به لحاظ اهمیتی که رودخانهها در برآورد نیازهای بشری از دیرباز تاکنون داشتهاند و روند رو به رشد آلودگی آبهای سطحی، مطالعه در زمینه فرآیندهای اختلاط جهت استفاده مجدد از آبهای آلوده برای مدیریت این منابع طبیعی حائز اهمیت میباشد. نظر به اهمیت شکلهای بستر نظیر تلماسهها در کنترل میزان انتقال رسوب، تولید توربولانس و مقاومت جریان و همچنین نقش پوشش گیاهی در انتقال جریان و جرم در رودخانهها، کانالها و تالابها، ضرورت مطالعه ضریب اختلاط آلاینده روی تلماسهها و بررسی آن در اثر برهم کنش پوشش گیاهی و شکلهای بستر بیش از پیش مطرح میگردد. هدف از تحقیق حاضر بررسی ضریب اختلاط عرضی و همچنین بررسی ساختار جریان روی تلماسهها در حضور پوشش گیاهی بر دیوارهها میباشد. به منظور بررسی ضریب اختلاط عرضی، اندازهگیریهای آزمایشگاهی روی تلماسه پنجم تا نهم در یک سری ده تایی از تلماسههای شنی دوبعدی مصنوعی در دو حالت با و بدون پوشش گیاهی انجام گردید. این تلماسهها دارای طول موج یک متر، دو ارتفاع تاج04/0 و 08/0 متر، شیب وجه پایین دست 28 درجه و عرضی برابر عرض کانال بودند. شن مورد استفاده برای ساخت تلماسهها دارای قطر متوسط 14 میلیمتر بود. برای شبیهسازی پوشش گیاهی کناری رودخانهها از ساقه برنج استفاده گردید. به منظور بررسی تأثیر نسبت ظرافت بر ضریب اختلاط عرضی روی تلماسه در دو حالت با و بدون پوشش گیاهی در کنارههای کانال از پنج عمق مختلف استفاده شد. دادههای غلظت توسط ec متر در پنج مقطع از فلوم در پایین دست محل تزریق برداشت شدند. در هر مقطع دادهبرداری 27 نمونه غلظت برداشت گردید. برای بررسی ساختار جریان در اثر تغییر ارتفاع تلماسه از تاج تلماسه به تاج تلماسه بعدی داده های سرعت در 14 مقطع برداشت شدند. نتایج نشان میدهد تلماسهها در افزایش ضریب اختلاط عرضی نقش بسزایی دارند به گونهای که این ضریب در حضور تلماسهها 36/2 برابر و با افزایش ارتفاع تاج تلماسه 19/3 برابر در مقایسه با بستر صاف افزایش یافته است. با وجود افزایش ضریب اختلاط عرضی در اثر برهمکنش پوشش گیاهی و تلماسه در مقایسه با تلماسه بدون پوشش گیاهی، اثر پوشش گیاهی در افزایش این ضریب کمتر از اثر تلماسه میباشد. با توجه به ثابت بودن عرض کانال، در هر دو حالت بدون پوشش گیاهی و در حضور آن، با افزایش نسبت عرض به عمق طول ناحیهای که جریان ثانویه رخ میدهد کاهش یافته و بنابراین ضریب اختلاط عرضی کاهش یافته است. در بررسی ساختار جریان، افزایش ارتفاع تاج تلماسه، ناحیه جدایی جریان را از نزدیکی تاج تلماسه با ارتفاع 4 سانتیمتر به نزدیکی بخش فرورفته انتقال میدهد. مقدار ماکزیمم تنش با افزایش ارتفاع تاج تلماسه در فاصله دورتری از بستر اتفاق میافتد. ماکزیمم شدت آشفتگی در راستای جریان روی تلماسه با ارتفاع 8 سانتیمتر برابر 1/0 متربرثانیه بالای ناحیه جدایی جریان در ناحیه برخاستگی اتفاق افتاده است. با کاهش ارتفاع تاج تلماسه ماکزیمم نوسانات سرعت کاهش یافته و برابر 0898/0 متربرثانیه روی وجه بالادست میباشد.