تاثیر گرادیان فشار نامطلوب بر ساختار جریان در کانال با پوشش گیاهی در کف و دیوارهای صاف

پوشش های گیاهی در رودخانه ها و سواحل آن ها دارای عملکرد های متنوع فیزیکی، شیمیایی، اکولوژیکی و زیست محیطی می باشند و بر فرآیند های مختلف رودخانه مانند انتقال رسوب، انتقال مواد غذایی، انتقال آلودگی ها، تولید اکسیژن، حیات موجودات آبزی و ... تاثیر گذارند. طی سالیان متمادی، بهره برداری نادرست از رودخانه ها سبب تخریب پوشش های گیاهی و در نتیجه ایجاد مشکلات زیست محیطی عدیده شده است. در سالیان اخیر در کشورهای توسعه یافته، توجه زیادی به بحث ترمیم و احیاء رودخانه ها و بازگرداندن شرایط رودخانه ها به حالت طبیعی شده است، که این امر اهمیت مطالعات در زمینه شناخت هیدرودینامیک جریان در حضور پوشش های گیاهی با شرایط مختلف را نشان می دهد. از آنجا که بیشتر مطالعات انجام شده در بحث تعامل جریان و پوشش گیاهی کف کانال در حضور جریان یکنواخت انجام شده است لذا در تحقیق حاضر، هدف شناخت ساختار جریان (توزیع مولفه های سرعت ، توزیع تنش های رینولدز و توزیع شدت آشفتگی) در جریان غیر یکنواخت کند شونده در کانال با پوشش گیاهی در کف می باشد. آزمایشات در فلومی به طول 8 متر، عرض 40 سانتی متر و عمق 60 سانتی متر بر روی بستر با شیب 2 درصد و در حضور پوشش گیاهی چمن با دو دبی مختلف و دو عمق مختلف (4 سری آزمایشی) انجام شده است و در مجموع 80 پروفیل سرعت برداشت شده است. در هر سری آزمایشی اندازه گیری ها در 5 مقطع و برای هر مقطع در 4 پروفیل با فواصل مختلف از دیواره فلوم انجام گرفته است. مطالعات نشاندهنده انتقال پروفیل های سرعت (در امتداد جریان) به سمت چپ در امتداد جریان می باشند. هم چنین توزیع سرعت دارای سه ناحیه با ویژگی های مختلف می باشد. ناحیه اول در قسمت بالایی پوشش گیاهی دارای سرعت کم و تغییرات بسیار کم است. ناحیه دوم بر روی پوشش گیاهی است که ناحیه داخلی نامیده می شود و ویژگی اصلی این ناحیه تغییرات شدید سرعت و برقراری قانون لگاریتمی می باشد. ناحیه سوم از انتهای ناحیه دوم تا سطح آب ادامه می یابد. در این ناحیه روند تغییرات سرعت کند بوده و سرعت ماکزیمم در این ناحیه رخ می دهد. توزیع سرعت در این ناحیه از قانون کولز تبعیت می کند. روند تغییرات سرعت طولی در عرض کانال بدین صورت است که در هر عمق ماکزیمم سرعت در محور مرکزی کانال رخ می دهد و با حرکت به سمت دیواره کاهش می یابد. از تکنیک خطوط هم سرعت جهت توزیع سرعت در عرض کانال استفاده گردید. تعادل جریان با استفاده از روش های مختلف نظیر روش کلازر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد توزیع تنش های رینولدز و شدت آشفتگی تقریبا مشابه می باشند و ناحیه با حداکثر شدت آشفتگی منطبق بر ناحیه با گرادیان سرعت شدید می باشد. همچنین ناحیه با حداکثر شدت آشفتگی بر روی تاج پوشش گیاهی رخ می دهد.