بخشی از مقاله
چکیده
امروزه مطالعات مربوط به اشکال بستر در رودخانه های شنی حائز جایگاه ویژه ای می باشد . اولین جنبه از این تحقیقات نیز به هیدرولیک جریان بر روی شکل بستر معطوف می شود . شکل بستر برآمدگی علاوه بر تغییر در پارامتر های جریان ، زیستگاه مناسبی جهت زندگی آبزیان بشمار می آید . روش های متعددی جهت تعیین سرعت برشی وجود دارد همچون روش کلاوزر ، روش تنش رینولدز ، روش تک نقطه و روش تئوری لایه ی مرزی. در این تحقیق از پنج پروفیل سرعت برداشت شده بر روی شکل بستر برآمدگی که در کانال آزمایشگاهی بمنظور تعیین سرعت برشی استفاده شده و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شدند . نتایج نشان داد که روش کلاوزر مناسبترین روش جهت تعیین سرعت برشی بر روی شکل بستر برآمدگی می باشد .
مقدمه
مهندسی رودخانه بر پایه ی درک رفتار جریان رودخانه و تعامل آن با شرایط جنبه های ژئومورفولوژیک می باشد . پدیده ی اشکال بستر بی شک اولین بار توسط گیلبرت - 1914 - در تحقیقات کلاسیک وی بیان شد . [1] این اشکال بستر نظر بسیاری از مهندسین و دانشمندان را بعلت اثر گذاری آنها در بسیاری از جنبه های انتقال رسوب و مورفولوژیکی رودخانه ها به خود جذب نموده است . امروزه مطالعات مربوط به اشکال بستر در رودخانه های شنی حائز جایگاه ویژه ای می باشد .[2,3] اولین جنبه از این تحقیقات نیز به هیدرولیک جریان بر روی این اشکال بستر معطوف می شود . شکل بستر برآمدگی یکی از شایع ترین اشکال موجود در رودخانه های شنی می باشد [4] که در کانال های طبیعی الگوی هیدرولیکی را کنترل می کند . [5] این اشکال بستر در رودخانه های کوهستانی ، با شیب کمتر از 2 درصد و با بستری متشکل از شن و قلوه سنگ توسعه می یابند . [6]
شاید بتوان این شکل بستر را تجمع مثبت ذرات بستر از خط رگرسیونی ترسیم شده بر پروفیل طولی رودخانه توصیف کرد . [4] بسیاری از دانشمندان این اشکال بستر را از جهت ابعاد و حفظ و نگهداری آنها مورد بررسی قرار داده اند [2,3,7] ، از طرفی با تأثیراتی که این اشکال بستر بر روی جریان می گذارند محیطی مناسب جهت تخم ریزی و زندگی آبزیان [8] و پناهگاه جهت انواع گونه های اکولوژیکی فراهم می آورند . [9] بنابراین بسیاری از دانشمندان نیز به بررسی برآمدگی ها از این جهت پرداخته اند .
[10] در دهه ی اخیر این زیستگاه طبیعی ماهیان هم مورد توجه دانشمندان مهندسی رودخانه و هم پژوهشگران زیست محیطی قرار گرفته است به طوری که اهمیت و کاربرد شکل بستر برآمدگی به عنوان یک شکل مورفولوژیکی در مدلهای هیدورلیکی روبه فزونی است اذعان دارند [4,7,11] ، از طرفی آگاهی کامل از جریان در یک واحد گودی و برآمدگی به کنترل کیفیت موفقیت آمیز سیل کمک بسزایی می کند [12] زیرا این اشکال توپوگرافی موجب تغییر در سرعت متوسط ، توزیع های شدت توربولانس جریان و تغییر در دینامیک انتقال رسوب می شوند .
مشخصات توبولانس جریان در حالت تند شونده و کند شونده بسیار با حالت یکنواخت متفاوت است . در جریان تند شونده شدت توربولانس و تنش برشی در نزدیک بستر توزیع کاهشی دارند در حالی که در جریان کند شونده این پارامترها روندی صعودی تا عمق نسبی y/h≅0.3 نشان می دهند . [16,17] بنابراین تعیین سرعت برشی جریان بر روی شکل بستر بسیار با جریان یکنواخت متفاوت است . در مراجع می توان روش های متفاوتی برای تعیین سرعت برشی مشاهده کرد ، مانند روش کلاوزر ، روش تنش رینولدز ، روش تک نقطه و روش تئوری لایه مرزی .
مواد و روشها
تحقیق حاضر در کانال موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه صنعتی اصفهان به طول 8 متر ، عرض 40 سانتی متر و ارتفاع 60 سانتی متر ، انجام گرفته است .نمونه ی شبیه سازی شده ی شکل بستر برآمدگی در فاصله ی 5 متری از ابتدای کانال ساخته شد . دانه بندی ذرات بستر مطابق با دانه بندی ذرات شن در رودخانه زاینده رود و با d50=10 mm و d84= 19 mm انتخاب شدند .
