بررسی تاثیر موج ناگهانی سیلاب بر انتقال بار بستر در مجاری خشک و تاثیر صفحات مستغرق در کاهش بار بستر

چکیده سابقه و هدف: غالب بارش‌ها در مناطق گرم و خشک رگباری بوده و سیلاب‌های بزرگی را بوجود می‌آورد. تخریب‌ و رسوب-گذاری سیلاب‌ها خسارات زیادی را در پی دارد. با توجه به این که ایران جز مناطق گرم و خشک بوده و غالب بارش‌های آن نیز رگباری می‌باشد، بررسی اثر سیلاب‌های ناشی از بارندگی، امری ضروری به نظر می‌رسد. در پژوهش حاضر اثر موج سیلاب‌ها بر انتقال بار کف در یک کانال آزمایشگاهی با قابلیت شیب‌پذیری و تحت شرایط جریان غیرماندگار مورد بررسی قرار گرفته است. مواد و روش‌ها: برای انجام این پژوهش از یک کانال با عرض و ارتفاع 30 و 50 سانتی‌متر به طول 10 متر استفاده شد. کانال مورد نظر قابلیت شیب‌پذیری داشته که برای انجام پژوهش حاضر 2 شیب صفر و 1.5 درصد در جهت طولی به کانال داده شد. دیواره‌های کانال شیشه‌ای بوده و امکان مشاهده جریان در حال عبور را فراهم می‌نمود. ذرات رﺳﻮﺑﯽ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﺑﻪ ﻋﻨﻮان رﺳﻮﺑﺎت ﺑﺴﺘﺮ، از ﺟﻨﺲ ﻣﺎﺳﻪ رودﺧﺎﻧﻪای و در سه نوع دانه‌بندی یکنواخت با قطر متوسط 85/0، 1 و2/1 میلیمتر تهیه گردید. آبنمود‌های تولیدی از نوع مثلثی با بده‌های اوج 20، 30 و 40 لیتر بر ثانیه بر متر انتخاب گردید. همچنین در ادامه برای کنترل فرسایش مواد بستر و کاهش میزان حجم انتقالی بستر از پره به عنوان روش محافظتی در مقابل جریان استفاده شد. یافته‌ها: در این تحقیق آزمایشاتی برای بررسی عوامل موثر بر انتقال رسوب در رودخانه های فصلی انجام شد. دبی اوج آب-نمودهای متقارن، شیب بستر و اندازه ذرات بستر نقش تعیین کننده‌ای بر انتقال رسوب دارند. نتایج نشان داد که با افزایش شیب از صفر به 015/0 طول حفره به وجود آمده ناشی از فرسایش 92/1 برابر می‌شود. با بررسی تاثیر قطر ذرات رسوبی بر میزان انتقال رسوب، آزمایشات نشان داد که با کاهش قطر ذرات غیر چسبنده، طول حفره فرسایش یافته به میزان 84/1 برابر افزایش می یابد. همچنین با دو برابر شدن مقدار دبی اوج آب‌نمود از 20 به 40 لیتر بر ثانیه طول حفره فرسایش یافته 2/2 برابر شد و ماکزیمم عمق آبشستگی نیز 56 درصد افزایش یافت. برای کاهش انتقال بار بستر به پایین دست پره‌ها به صورت زیگزاگ، مورب و عمود برجریان قرار داده شدند. نتایج نشان داد که با استفاده از پره، انتقال رسوب به پایین‌دست کاهش می‌یابد که در این میان پره عمود هم‌تراز بستر بهترین عملکرد را دارا بود و باعث کاهش در طول و عمق حفره فرسایش یافته توسط آب‌نمودهای ورودی شد که در نهایت موجب کاهش 89 درصدی حجم رسوب انتقالی نسبت به حالت بدون پره گردید. نتیجه‌گیری: نتایج نشان دادند که افزایش دبی اوج آبنمود در انتقال بار کف موثر بوده و همچنین شیبدار شدن بستر و کاهش اندازه قطر متوسط ذرات موجب افزایش بیشتر انتقال بار بستر می‌شود. بر اساس آزمایش‌های انجام شده بحرانی‌ترین حالت انتخاب شده و اثر پره بر کاهش فرسایش بستر آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی‌ها نشان داد که بیشترین کاهش فرسایش به ازای قرارگیری پره‌ها به شکل عمود که تاج پره‌ها هم تراز بستر می‌باشد، بوده است.