برهمكنش شكل بستر و جريان در برآورد آستانه حركت ذرات رسوب در رودخانه ها

كارشناسي ارشد

آستانه حركت ذرات، از مسائل مهم و قابل توجه مربوط به پديده انتقال رسوب در رودخانه‌ها است. در رودخانه‌ها كه مسئله انتقال رسوب از اهميت زيادي برخوردار است، به دليل غيريكنواختي جريان كه ناشي از وجود انواع شكل‌هاي بستر و شيب‌هاي مثبت و منفي در جهت جريان و همچنين گراديان فشار و سرعت مي‌باشد، كاربرد دياگرام شيلدز براي شناسايي شرايط آستانه ممكن است با خطاهايي همراه باشد. در تحقيق حاضر كه جمع آوري داده‌ها و اندازه‌گيري‌هاي جريان در دو بخش ميداني و آزمايشگاهي انجام شده است، شرايط آستانه حركت ذرات رسوب، نحوه توزيع سرعت در عمق جريان و مقادير تنش برشي بستر كل و ناشي از ذره در حضور شكل بستر در رودخانه و در آزمايشگاه مورد بررسي قرار داده شده است. مقادير پارامتر شيلدز آستانه مربوط به مقاطع بازه‌هاي انتخابي با استفاده از روابط شيلدز و پافيتيس برآورد شده و به منحني شيلدز منتقل شده و مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتند. با آزمايش‌ها و داده برداري‌هاي انجام شده در اين تحقيق و تحليل نتايج به دست آمده، مشاهده شد كه روند توزيع سرعت در پروفيل‌هاي سرعت، در حضور شكل بستر و همچنين با تغييرات عرض رودخانه، متأثر شده و داراي انحرافاتي نسبت به جريان يكنواخت مي باشد. همچنين مشاهده شد كه در آزمايشگاه و در جريان تند شونده، دامنه تغييرات سرعت در نزديكي بستر نسبت به جريان كند شونده بيشتر است. از نتايج ديگر اين تحقيق اين است كه در جريان تند شونده با كاهش عمق جريان در طول كانال، سرعت متوسط آستانه نيز كاهش مي‌يابد اما در جريان كند شونده بر‌عكس مي‌باشد. تنش برشي بستر ناشي از ذره مقادير ناچيزي از تنش برشي بستر كل را شامل مي‌شوند، بطوريكه در همه مقاطع دو بازه انتخابي، مقدار آن كمتر از 20 درصد تنش برشي بستر كل است. استفاده از معيار حركت عمومي بر اساس توصيه USWES (1936) براي ذرات درشت دانه مناسب نيست و هرچه ذرات ريز‌تر بوده و به 6/0 ميلي‌متر و كمتر نزديك شوند، نتايج بهتري به دست آمده و با اطمينان بيشتري مي‌توان از اين معيار استفاده كرد. در هر دو حالت حركت ضعيف و حركت عمومي در آزمايشگاه، مقادير پارامتر شيلدز آستانه در زير منحني شيلدز قرار گرفتند. با افزايش دبي، مقادير پارامتر شيلدز آستانه به طور كلي افزايش پيدا مي‌كند. طبق مشاهدات، رابطه پيشنهادي پافيتيس (2001) نسبت به رابطه شيلدز، نتايج بهتر و قابل قبولي را در برآورد مقادير پارامتر شيلدز آستانه، هم در بخش مربوط به رودخانه و هم در بخش آزمايشگاهي، ارائه مي كند.

193450

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي آب و سازه هاي هيدروليكي

دكتر حسين افضلي مهر