تأثیر پوشش گیاهی بستر بر ساختار جریان با گرادیان فشار مطلوب

از جمله مسائل مطرح در جریان با پوشش گیاهی بستر شناسایی ساختار جریان آشفته می باشد. زیرا آشفتگی نقش مهمی در تبادل جرم و اندازه حرکت بازی می کند. گرچه ساختار جریان غیر یکنواخت در حضور پوشش گیاهی در مقایسه با جریان یکنواخت، کمتر مورد توجه مهندسین و محققین واقع شده است؛ از نقطه نظر کاربردی هیچ کانال طبیعی دارای بستر یکنواخت نبوده و اغلب به شکل های مختلف هندسه آن در جهت طولی و عرضی تغییر می کند. در این پژوهش ویژگی های جریان آشفته تند شونده (جریان با گرادیان فشار مطلوب) برای تراکم های مختلف پوشش صلب بستر و حضور پوشش چمن مصنوعی شامل نیمرخ های کمینه، بیشینه و متوسط سرعت، توزیع تنش برشی رینولدز و شدت های آشفته مورد مطالعه قرار گرفت. این مطالعه در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در فلومی به طول 7 متر، عرض 30 سانتی متر و عمق 36 سانتی متر با بکار گیری چمن مصنوعی با ارتفاع 3 سانتی متر و میخ به عنوان پوشش گیاهی صلب با ارتفاع 5/4 سانتی متر تحت جریان غیر یکنواخت تند شونده با شیب های 01/0 - و 02/0 - صورت گرفت. در این پژوهش از دستگاه سرعت سنج adv به منظور برداشت داده های آزمایشگاهی استفاده شد. آزمایش ها در قالب سه دسته شامل بدون پوشش، پوشش چمن مصنوعی و پوشش گیاهی صلب صورت گرفت. پوشش چمن مصنوعی و بدون پوشش هر کدام شامل دو سری آزمایش در شیب های بیان شده بودند. در پوشش گیاهی صلب برای مطالعه اثر تراکم، پوشش میخ هایی در فواصل 2 سانتی متر، 4 سانتی متر و 8 سانتی متر در راستای عرضی و طولی قرار داده شد که در مجموع با در نظر گرفتن اثر تغییر شیب 6 سری آزمایش صورت گرفت. تعداد مقاطع نمونه برداری در هر سری 3 مقطع و در هر مقطع 3 نیمرخ بودند. مطالعات نشان می دهد که نیمرخ متوسط سرعت نمی تواند به خوبی فعل و انفعالات موجود در ساختار جریان را به تصویر کشد. این در حالی است که بکار گیری نمودارهای شمعی ژاپنی برای پروفیل های سرعت توانست نمایشی مناسبی از وضعیت جریان ارائه دهد. از دیگر مزایای این نمودار دست یابی به نیمرخ بیشینه و کمینه سرعت است. نمایش نیمرخ ها ی کمینه و بیشینه سرعت می تواند در ک صحیحی از جریان را ارائه دهد. بررسی نیمرخ های کمینه و بیشینه نیز بیانگر آن است که در ناحیه داخل پوشش، سرعت های مثبت و سرعت های منفی رو به افزایش بوده و این افزایش تا تاج پوشش ادامه می یابد به نحوی که با عبور از تاج سرعت های منفی رو به کاهش اما سرعت های مثبت رو به افزایش است. نیمرخ ها ی کمینه و بیشینه قادر به تفسیر وقوع حداکثر تنش و حداکثر شدت آشفتگی در تاج پوشش می باشند. اثر تراکم پوشش نیز قابل ملاحظه می باشد. با افزایش تراکم ارتفاع ناحیه داخل پوشش گیاهی افزایش یافته و به دلیل ایجاد زبری بیشتر سرعت متوسط مقادیر کمتری را اختیار می کند. تغییر نیمرخ سرعت در ناحیه دوم که در آن قانون لگاریتمی بر قرار است رو به کاهش و با ورود به ناحیه سوم نیمرخ های سرعت بر هم منطبق می شوند. مقادیر تنش و شدت آشفتگی نیز از پروفیل سرعت پیروی می کنند.