پژوهش آب ایران

چکیده کانال‌های مرکب به‌دلیل شباهت هیدرولیکی با رودخانه‌های طبیعی در شرایط سیلابی، اهمیت ویژه‌ای در مطالعات هیدرولیکی دارند. در این پژوهش، اثر پوشش گیاهی صلب غیرمستغرق مستقر در سیلاب‌دشت یک کانال مرکب مستطیلی مستقیم با عرض کلی 1 متر بر نیروی جریان، ضریب درگ و فاکتور اصطکاک به‌صورت آزمایشگاهی بررسی شد. آزمایش‌ها با استفاده از شبیه‌سازی فیزیکی جریان در فلوم هیدرولیکی لبه‌چاقویی با طول کلی 15 متر و به روش اندازه‌گیری مستقیم نیروی جریان انجام گرفت.طول ناحیه اندازه گیری 1 متردر نظر گرفته شد. فلوم لبه چاقویی یک فلوم با قابلیت حرکتی تقریبا بدون اصطکاک در ناحیه اندازه گیری است.برای اندازه گیری از نیروسنج یا لودسل استفاده شد.نیروسنج در حالت های مختلف کالیبره گردید. پوشش گیاهی با میله‌های PVC در پنج قطر مختلف، فواصل طولی و عرضی متفاوت و در دو آرایش منظم و نامنظم مدل‌سازی شد. تحلیل نتایج بر اساس پارامتر بی‌بعد پوشش گیاهی (λ*) نشان داد با افزایش مقدار این پارامتر، نسبت نیروی جریان در حضور پوشش گیاهی به حالت بدون پوشش و همچنین ضریب درگ کاهش می‌یابد، در حالی‌که فاکتور اصطکاک کل روندی افزایشی دارد. همچنین مشخص شد در مقادیر یکسان λ*، آرایش نامنظم پوشش گیاهی مقادیر بزرگ‌تری از ضریب درگ و فاکتور اصطکاک را نسبت به آرایش منظم ایجاد می‌کند.

چکیده پرش هیدرولیکی یک نوع جریان متغیر سریع می‌باشد که در محیط آزاد اتفاق می‌افتد که دارای کاربردها و ویژگی های مختلف می‌باشد. وقوع پدیده پرش هیدرولیکی در کانال‌های روباز باعث کاهش سطح انرژی و تبدیل جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی می‌گردد. تعبیه موانع با هندسه‌های مختلف بر مسیر جریان تاثیر مهمی بر عمق ثانویه پرش، کاهش طول پرش هیدرولیکی و افزایش افت انرژی جریان در طی پرش دارد. از طرفی دیگر کانال مرکب به دلیل داشتن شرایط هیدرولیکی و هندسی متفاوت در بخش‌های کانال اصلی و سیلابدشت، از انواع دیگر مقاطع شباهت بیشتری به کانال‌های موجود در طبیعت دارد. در این پژوهش به بررسی پرش هیدرولیکی در مقاطع مرکب با چیدمان زبری منظم در شرایط هندسی و هیدرولیکی مختلف در Flow-3D پرداخته‌ شده است. در این تحقیق عرض و عمق کانال اصلی ثابت و عرض سیلابدشت ها در دو مقدار 18 سانتی متر و 75 سانتی متر متغییر است. شبیه سازی‌ها در چهار نسبت عمق ، سه نسبت ارتفاع زبری و سه سرعت مختلف انجام شده است. زبری ها به صورت مکعب های کوچک که بطور منظم کف کانال تعبیه شده اند، قرار دارند. طبق نتایج حاصل از شبیه سازی‌ها حضور زبری ها باعث کاهش عمق ثانویه پرش نسبت به حالت بدون زبری شده است. به طوری که در عرض سیلابدشت 18 سانتی متر و نسبت عمقی 3.0، نسبت ارتفاع زبری 2 و سرعت 5.3 متر بر ثانیه به طور میانگین عمق ثانویه به مقدار 64.5 درصد نسبت به کانال بدون زبری کاهش می‌یابد. ولی افزایش عرض سیلابدشت باعث کاهش عمق ثانویه پرش در حدود 26.26 درصد شد. کمترین مقدار نسبت عمق ثانویه به اولیه پرش را در عمق نسبی 7.0 و نسبت ارتفاع زبری 2 قابل مشاهده است. همچنین ملاحظه شد که با افزایش نسبت ارتفاع زبری ها طول پرش در نسبت‌های کوچک عمقی بطور چشمگیری کاهش می‌یابد. طول پرش در کمترین مقدار نسبت ارتفاع زبری، عرض سیلابدشت 18 سانتی متر، سرعت 5.3 متر بر ثانیه و نسبت عمقی 3.0 حدود 98.10 درصد کاهش و در بیشترین مقدار نسبت ارتفاع زبری، سرعت 5 متر بر ثانیه و نسبت عمقی 3.0 حدود 37.47 درصد کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش عرض سیلابدشت در یک نسبت ارتفاع زبری ثابت طول پرش کاهش می‌یابد.