اثر توزیع المانهای زبری بر ضریب زبری مانینگ n

یکی از مهم ترین منابع اصلی تامین آب در سطح زمین رودخانه ها هستند. تخمین پارامترهای هیدرولیکی رودخانه ها برای ساخت و سازهای هیدرولیکی، کنترل سیلاب، طراحی کانالها، محافظت کنارها و امثال آنها ضروری است. افزایش دقت در تخمین این پارامترها از یکسو وکاهش هزینه های ساخت از سوی دیگر در زمینه کنترل سیلاب، سبب تامین امنیت جانی بیشتر می گردد. از مهم ترین پارامترهایی که در مطالعات و طراحی کانالهای باز و سازه های مرتبط با آنها مورد استفاده قرار می گیرد، پارامتر مقاومت در برابر جریان است. تاکنون برای یافتن ضریب مقاومت مذکور تلاشهای زیادی صورت گرفته و روشهای مختلفی نیز ارائه شده است. عامل حرکت جریان در کانالهای روباز و رودخانه ها، نیروی ثقل است. تخمین ضریب زبری بعنوان پارامتر مقاومت در برابر جریان از اهمیت زیادی برخوردار است. تعیین مناسب و بهینه پارامتر مذکور، تاثیر مستقیم در برآورد دبی جریان داشته که از اساسی ترین عوامل در طراحی سازه های هیدرولیکی وپروژه های مرتبط با آن بشمار می آید. در اکثر محاسبات هیدرولیکی برای تعیین عمق جریان، تخمین ضریب زبری بعنوان یکی از پارامترهای موثر لازم است. افزایش دقت در تخمین ضریب مذکور سبب افزایش درجه اطمینان در زمینه کنترل سیلاب و سبب کاهش هزینه در زمینه ساخت وسازهای هیدرولیکی می شود. بعنوان مثال اگر دبی سیلاب رودخانه ای 2000 مترمکعب بر ثانیه باشد، 10 درصد خطا در تخمین n باعث تغییر دبی در حدود 200 مترمکعب برثانیه خواهد شد. روشهای مختلفی برای تعیین ضریب زبری وجود دارد، که متخصص براساس یکی از روشها و تجربه مهندسی می تواند آن را حدس بزند، بطوریکه برای مهندسین تازه کار، تعیین این ضریب تقریبا مشکل ساز واحیانا اشتباه آمیز است. افزایش دقت در تخمین ضریب مذکور تاثیر مستقیم در تعیین دبی سیستم وتوجیه اقتصادی آن دارد. یکی از متداولترین معادلات مقاومت برای جریان در کانالهای باز، رابطه مانینگ است. این معادله در سیستم si به صورت زیر می باشد: (v=(1/n)*(r^(2/3)*(s^.5 که در آن v سرعت جریان (m/s)، s شیب کف کانال(m/m)، r شعاع هیدرولیکی(m) و n ضریب زبری مانینگ است. مهمترین عامل ناشناخته در این رابطه ضریب زبری n می باشد. تعیین دقیق این ضریب به سادگی در سطوحی از مصالح که به صورت تجارتی ساخته می شوند کار نسبتا ساده ای است. اما از آنجاییکه در طبیعت پراکندگی زبریها بسیار نامشخص، تصادفی و از یک مقطع به مقطع تفاوتها فاحش می باشد، رابطه ای که بتواند اثرات کلی زبریها را با همه رفتارهای غیر خطی مقاومتی در برابر جریان بیان کند، کار ساده ای نخواهد یود. به نظر می رسد باید به گونه ای مشخص اثر توزیع و اندازه المانهای زبری در روابط پیشنهادی لحاظ گردد.