بررسی آزمایشگاهی آستانه حرکت ذرات رسوبی در کانال مثلثی شکل با جداره ثابت

جمع آوری و دفع آب های سطحی و فاضلاب ها از محیط شهری در جوامع انسانی سابقه ای دیرینه دارد و همواره یکی از نیازهای اساسی زندگی شهری بوده است. در این میان کانال های مثلثی اغلب برای جمع آوری دبی های کم و آب های سطحی در پل ها، جاده ها و معابر شهری به عنوان کانیوو استفاده می گردند. علیرغم استفاده وسیع از این نوع مقاطع جهت انتقال و هدایت آب های سطحی، محققین زیاد بدان نپرداخته اند و تحقیقات کمتری بر روی این مقاطع صورت پذیرفته است و در نتیجه اطلاعات آزمایشگاهی و میدانی زیادی نیز در این زمینه وجود ندارد. از طرفی بحث آستانه حرکت در مطالعات انتقال رسوب از مهم ترین پارامترها در تمام مطالعات جریان و طراحی کانال های روباز می باشد. در این تحقیق آزمایشاتی برای بررسی آستانه حرکت ذرات رسوبی در کانال های مثلثی شکل با جداره ثابت انجام یافت. برای تحقق این امر از فلوم آزمایشگاهی موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه ارومیه استفاده شد. کانال مورد آزمایش که یک کانال مثلثی کانیوو با جداره شیشه ای و شیب جانبی 45 درجه بود در داخل فلوم 15 متری جاگذاری شد. از آنجا که این تحقیق بر پایه جریان یکنواخت بود و برقراری جریان یکنواخت برای هر آزمایش پدیده زمان بری بود برای صرفه جویی در زمان ابتدا با انجام آزمایشات متعدد الگوی مناسبی برای ایجاد جریان یکنواخت در جریان های زیر بحرانی با استفاده از دریچه انتهایی در هر شیب به دست آمد و معادله ای برای برقراری جریان یکنواخت در هر شیب استخراج شد و به کمک نرم افزار matlab یک مدل نرم افزاری برای برقراری جریان یکنواخت ایجاد گردید تا با وارد کردن دبی در هر شیب مشخص، زاویه دریچه و عمق نرمال به دست آید، سپس جریان یکنواخت برقرار شد و شرایط آستانه حرکت ذرات رسوبی با قطرهای متفاوت و برای دبی و شیب های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایشات دو نوع ذرات رسوبی غیر چسبنده به چگالی 65/2 و 57/2 دانه بندی شدند و از قطرهای 11/0 ، 214/0 ، 35/0 ، 5/0 ، 71/0 ، 1 ، 6/1 ، 68/2 ، 06/4 ، 55/5 ، 93/7 و 11/11 میلیمتر، برای انجام آزمایشات استفاده شد، یعنی در کل 24 نوع رسوب در طی آزمایشات مورد استفاده قرار گرفت. آستانه حرکت رسوبات برای هر قطر رسوب در شیب های طولی 5/0 ، 1 ، 5/1 ، 2 ، 3 و 4 در هزار آزمایش شد. با تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشات، معادله ای برای شرایط آستانه حرکت رسوبات در کانال مورد مطالعه استخراج شد. همچنین با مقایسه ی مقطع مورد آزمایش با سایر مقاطع مشخص شد شکل مقطع تأثیر بسزایی در پدیده آستانه حرکت ذرات رسوبی دارد و می توان نتیجه گیری کرد که کانال دایره ای در بین دیگر کانال ها کمترین و کانال مثلثی شکل بیشترین سرعت بحرانی را نیاز دارند و مناسب ترین مقطع برای کمترین مقدار رسوب گذاری، مقطع دایره ای می باشد. همچنین مشاهده گردید نمودارهای آستانه ته نشینی رسوب در کانال ها با جداره ثابت با شکل سطح مقطع های مختلف، بالای نمودارهای آستانه حرکت رسوب در کانال ها با جداره ثابت و متحرک قرار می گیرد. علاوه بر آن با تحلیل نتایج آزمایشگاهی مشاهده گردید، نمودار بدست آمده برای آستانه حرکت رسوبات در کانال ها با جداره ثابت در پایین نمودارهای معادلات آستانه حرکت با جداره متحرک قرار می گیرد.