تأثیر تغییرات اندازه رسوب بستر بر هیدرولیک جریان در کانال آزمایشگاهی با پوشش گیاهی روی دیواره

امروزه شناخت خصوصیات هیدرولیکی جریان بر روی رودخانه¬های شنی بسیار مورد توجه دانشمندان و محققان رودخانه قرار گرفته است. پوشش گیاهی یکی از مشخصه های بسیاری از جریان¬ها و رودخانه ها می باشد، که اثرات خاصی بر هیدرولیک جریان و فرآیندهای رودخانه¬ای اعم از انتقال رسوب و آلودگی دارد. لذا درک هیدرولیک جریان به خصوص تعیین پروفیل سرعت و تنش برشی در کانال¬ها و رودخانه¬های با پوشش گیاهی به منظور مدیریت فرآیندهای رودخانه¬ای ضروری است. پوشش گیاهی در رودخانه¬ها و دشت¬های سیلابی باعث افزایش مقاومت، کاهش ظرفیت جریان و تغییر در انتقال و ته نشینی رسوبات می¬شود. هدف از تحقیق حاضر مطالعه ساختار جریان بر روی بستر شنی با چینش نزولی اندازه ذرات در شرایط وجود و فقدان پوشش گیاهی در دیواره است. بدین منظور آزمایش¬ها در طول یک کانال آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی، به طول 4/9 متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 6/0 متر انجام شد. با ایجاد جریان شبه یکنواخت در کانال آزمایشگاهی، تغییرات مشخصات هیدرولیکی جریان برای ترکیب سه دانه¬بندی مختلف با قطر متوسط ذرات 98/0، 6/1 و 7/2 مورد بررسی قرار گرفت. دو حالت آزمایشی با پوشش و بدون پوشش گیاهی در نظر گرفته شد. در هر حالت پنج سری آزمایش انجام شد. در سه سری از آزمایش¬ها ذرات شن به طور همگن در کف کانال ریخته شد و در دو سری دیگر، نحوه قرارگیری ذرات از بالادست به پایین¬دست با روند کاهشی اندازه¬ی ذرات همراه بود. نیمرخ¬های سرعت در مرکز و فواصل 3 و 6 سانتی¬متری جداره با به کارگیری دستگاه سرعت¬سنج سه بعدی صوتی با دید از کنار برداشت شد. در یک سری از آزمایش¬ها با پوشش گیاهی، اثر شیب نیز مورد بررسی قرار گرفت. هم¬چنین جهت بررسی تأثیر عمق آب بر مشخصات هیدرولیکی جریان، دو سری از آزمایش¬ها برای سه عمق 20، 25 و 30 سانتی¬متر انجام شده است. نتایج نشان می¬دهد که ضریب زبری مانینگ با کاهش اندازه ذرات و افزایش عمق جریان، کاهش می¬یابد. هم-چنین با تغییر ناگهانی اندازه¬ی رسوبات بستر، ابتدا سرعت جریان کاهش یافته و پس از طی مسیر اندکی افزایش می-یابد. تغییرات آشفتگی نیز در محل تغییر دانه بندی شدیدتر است. همچنین مقادیر تنش برشی در حالت حضور پوشش گیاهی بیش از مقادیر مشابه در حالت عدم وجود پوشش گیاهی است و مشاهده گردید تنش برشی ماکزیمم کمی بالاتر از سطح بستر رخ می¬دهد. سرعت¬های عمودی غیر صفر گرچه دارای مقادیر کمی می¬باشند اما عامل اصلی در انحراف تنش از توزیع خطی در جریان یکنواخت است.