تاثیر پوشش گیاهی بر شکل بستر و طول ناحیه جدایی

اشکال شکل بستر و پوشش گیاهی روی بستر تاثیر بسزایی بر ساختار جریان در مجاری طبیعی و رودخانه ها دارند. هرچند تاثیر پوشش گیاهی روی بستر بر ساختار جریان در برخی عوامل رودخانه ها از جمله شکل های بستر هنوز روشن نیست. هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر پوشش گیاهی بر شکل بستر و طول ناحیه جدایی، تعیین چگونگی توزیع مولفه های سرعت,آشفتگی و تنش رینولدز به همراه طیف انرژی کلموگراف و پدیده های غالب در فرآیند شبه نوسانی درکانال با شکل بستر تلماسه و پوشش گیاهی روی آن و مطالعه ناپایداری کلوین – هلمهولتز در تعامل جریان و پوشش گیاهی بستر می-باشد. آزمایش ها در کانالی با ابعادی به طول 7 متر، عرض 32 سانتی متر و عمق 36 سانتی متر با حداکثر دبی 18 لیتر بر ثانیه و دارای سطح مقطعی به شکل مستطیلی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام گرفت. در این پژوهش از شن با قطر میانه ذرات 10 میلی متر برای ساخت تلماسه های شنی استفاده شد. پوشش گیاهی مورد استفاده روی شکل بستر چمن با ارتفاع حدود 3 سانتی متر بوده و به صورت گسترده روی تمام شکل بسترها قرار گرفت. اندازه گیری-ها توسط دستگاه سرعت سنج adv انجام شد. آزمایش در 4 مرحله به صورت شکل بستر شنی، شکل بستر با پوشش گیاهی، بستر تخت شنی و بستر تخت با پوشش گیاهی و همچنین یک مرحله مطالعه صحرایی در رودخانه کاج انجام شد. نتایج نشان داد که طول ناحیه جدایی در شکل بستر با پوشش گیاهی بیشتر از شنی است و جدایی جریان در شکل بستر با پوشش گیاهی در آزمایشگاه و مطالعات صحرایی به وضوح دیده می شود. نقاط عطف نیم رخ های سرعت به بالای تاج پوشش گیاهی متمایل شده است و در سایر نواحی شکل بستر، این ناپایداری درون پوشش گیاهی وجود دارد و نیم رخ های سرعت دارای یک نقطه عطف هستند. در واقع در ناحیه اتصال مجدد، جدایی جریان باعث ایجاد لایه برشی با ناپایداری کلوین-هلمهولتز و افزایش آشفتگی در طول لایه برشی می شود. شکل بستر در هر دو حالت باعث افزایش ضریب زبری شد. موقعیت مقدار حداکثر سرعت rms در هر دو شکل بستر با موقعیت اندازهگیری در امتداد شکل بستر تغییر میکند به طوری که حداکثر مقدار rms(u’)، rms(v’) و rms(w’) در تاج یا پایین دست رخ می دهد که در آنجا آشفتگی زیاد است. در شکل بستر با پوشش گیاهی حداکثر تنش در بالادست تاج بستر و در شکل بستر شنی حداکثر تنش در پایین دست تاج شکل بستر رخ می دهد. مقدار منفی تنش رینولدز در پوشش گیاهی مشاهده شد، درحالی که تنش برشی منفی بر روی شکل بستر شنی مشاهده نگردید. در شکل بستر با پوشش گیاهی، درون پوشش رخداد جرقه و بالای پوشش رخداد جاروب غالب است.