بررسی سرعت عبوری از روی پوشش گیاهی سخت مستغرق با توزیع ارتفاعی تصادفی در کانال های روباز

چکیدهچکیده پوشش گیاهی از جمله زبری های طبیعی موجود در بستر رودخانه ها و کانال ها به شمار می روند که تاثیر زیادی بر روی مشخصات هیدرولیکی جریان دارند و برای انجام بهتر اقدامات مدیریتی رودخانه ها باید این تاثیر شناخته شود. در مطالعه حاضر، تاثیر وجود پوشش گیاهی سخت مستغرق بر روی سرعت جریان، به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. در تحقیق حاضر، برخلاف بسیاری از مطالعات پیشین، توزیع ارتفاعی گیاهان در بستر کانال یکنواخت نبوده و به صورت کاملا تصادفی می باشد. جریان در شرایط مورد مطالعه دارای سه لایه است: لایه فوقانی بدون پوشش گیاهی، لایه میانی دارای پوشش گیاهی و لایه پایین دارای پوشش گیاهی. لایه فوقانی که از تاج بلندترین گیاه شروع شده و تا سطح آزاد جریان امتداد می یابد دارای توزیع سرعت لگاریتمی است که رابطه مربوطه استخراج شده است. برای دو لایه میانی و پایینی که درون پوشش گیاهی هستند، با استفاده از معادله مومنتم، روابط سرعت ارائه شده است. پروفیل سرعت دارای دو نقطه عطف است که موقعیت آن ها به تراکم پوشش گیاهی بستگی دارد. بررسی تاثیر پارامترهای بی بعد مختلف بر سرعت جریان نشان می دهد که افزایش دبی جریان که باعث افزایش عدد رینولدز و عدد فرود می گردد، تاثیری بر موقعیت نقاط عطف موجود در پروفیل های سرعت ندارد. با افزایش تراکم پوشش گیاهی، سرعت جریان در لایه های گیاهی و لایه بالایی به ترتیب کاهش و افزایش می یابد و در نتیجه انحنای منحنی افزایش می یابد و موقعیت نقاط عطف کمی به پایین جابجا شده است. پارامتر دیگر مورد مطالعه، استغراق پوشش گیاهی است که با رشد میزان استغراق گیاهان، سرعت در هر سه لایه جریان کاهش می یابد. افزایش ۳۰ درصدی میزان استغراق، سرعت جریان را در لایه پوشش گیاهی ۱۰ درصد و در لایه بدون پوشش ۲۵ درصد کاهش می دهد. برای تعیین ضریب درگ گیاهی (CD)، عدد رینولدز گیاهی ویژه (〖Re〗^*) معرفی شده و یک رابطه تجربی با دقت قابل قبول پیشنهاد شده است.

کلیدواژه ها:

استغراق ، پروفیل سرعت ، پوشش گیاهی ، توزیع تصادفی ، ضریب درگ