بررسی اثر پوشش گیاهی در دیواره ها و قلوه سنگ با تراکمهای مختلف در بستر بر مولفه های جریان آشفته

شرایط آبراهه ها و رودخانه های موجود در طبیعت بسیار متنوع است ولی تقریباً در همه آنها جریان به صورت آشفته و از نظر هیدرولیکی زبر است و به طور معمول پوشش گیاهی به عنوان یک عامل طبیعی در این محیط ها وجود دارد. به طور کلی شرایط جریان در بستر های درشت دانه بسیار پیچیده است و حضور پوشش گیاهی به عنوان یک عامل مولد آشفتگی این پیچیدگی را تشدید می کند. در این تحقیق ویژگی های جریان آشفته برای تراکم های مختلف قلوه سنگ در بستر و حضور پوشش گیاهی در جدار کانال شامل نیمرخ های سرعت، محل وقوع حداکثر مقدار سرعت، ناحیه داخلی لایه مرزی، ناحیه خارجی لایه مرزی، توزیع تنش برشی رینولدز، شدت های آشفته و انرژی جنبشی آشفته مورد مطالعه قرار گرفت. این مطالعه در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در فلومی به طول 8 متر، عرض 40 و عمق 60 سانتی متر با استفاده از قلوه سنگ هایی به قطر میانه 85 میلی متر تحت جریان یکنواخت با شیب بستر صفر صورت گرفت. آزمایش ها در دو سری انجام شد، در سری اول جدار کانال فاقد پوشش گیاهی بود و در سری دوم با حفظ شرایط بستر، پوشش گیاهی نی در جدار کانال قرار داده شد. نیمرخ های سرعت در ناحیه کاملاً توسعه یافته جریان برداشت شد، این اندازه گیری ها علاوه بر محور مرکزی کانال در فواصل مختلف از جدار نیز انجام گردید. اطلاعات نیمرخ های برداشت شده به وسیله دستگاه adv با استفاده از نرم افزار winadv غربال شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان دهنده این است که الگوی توزیع ویژگی-های آشفته در عمق جریان با تغییر تراکم های قلوه سنگ در بستر تقریباً ثابت می ماند ولی مقادیر این پارامتر ها در عمق های نسبی مختلف دستخوش تغییر می گردد به این صورت که در تراکم های بالاتر مقادیر سرعت در ناحیه داخلی کمتر و در ناحیه خارجی بیشتر است، در حالی که در مورد تنش برشی با افزایش تراکم قلوه سنگ در بستر مقادیر این پارامتر در ناحیه داخلی افزایش و در ناحیه خارجی (تا محل وقوع حداکثر مقدار سرعت) کاهش یافت. علاوه بر این پوشش گیاهی موجود در جدار به صورت قابل توجهی بر ساختار جریان آشفته در بستر قلوه سنگی تاثیر می گذارد و با تشدید جریان های ثانویه و افزایش آشفتگی و همچنین جذب مومنتم در فواصل نزدیک به پوشش گیاهی باعث تغییر در روند و مقدار پارامتر های جریان آشفته می شود به نحوی که مقادیر فرورفتگی حداکثر مقدار سرعت (dip)، حد بالای اعتبار قانون لگاریتمی، شدت های آشفته و انرژی جنبشی آشفته در این حالت افزایش یافته است. کلمات کلیدی: توزیع سرعت، تنش رینولدز، بستر قلوه سنگی، پوشش گیاهی دیواره