بررسی تاثیر پوشش گیاهی در کف و دیواره های کانال بر نیمرخ سرعت جریان و برآورد ضریب زبری

تحقیقات هیدرودینامیکی در کانال های با پوشش گیاهی بر اساس اندیشه بهینه سازی و مدیریت رودخانه و توسعه پایدار منابع آب، در پیش روی ما قرار گرفته است . مهندسین و دانشمندان هیدرولیک که روی بهینه سازی رودخانه کار می کنند، نیاز برای فهم عمیق تر از آبراهه های طبیعی به عنوان یک سیستم دینامیک و پیچیده ای که نه فقط شامل المان های بی جان همچون رسوب است بلکه حاوی مولفه های بیولوژیک و جاندار است را سازماندهی می کنند. از این نقطه نظر نقش گیاهان رودخانه ای در دینامیک رودخانه و شرایط جریان، نقشی حیاتی است. هدف از تحقیق حاضر مطالعه توزیع سرعت و تغییرات مقاومت جریان ناشی از تغییرات پوشش های کف و کناره کانال می باشد. از آنجا که به منظور برداشت داده های آزمایشگاهی از دستگاه سرعت سنج سه بعدی vectrino+ استفاده شده است، توزیع تنش های رینولدز و شدت توربولانس نیز در هر حالت مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات این تحقیق در کانالی به طول 20 متر و عرض و ارتفاع 60 سانتی متر در چهار حالت پوششی متفاوت کف و کناره کانال انجام گرفته است. این چهار حالت عبارتند از: (الف) بستر شنی و دیواره شیشه ای، (ب) بستر شنی و دیواره پوشیده با پوشش گیاهی (ج) بستر و دیواره پوشیده با پوشش گیاهی (د) بستر پوشیده با پوشش گیاهی و دیواره شیشه ای. آزمایشات فوق در قالب 10 سری آزمایشی انجام گرفته است که در مجموع 90 پروفیل سرعت برداشت شده است. تعداد مقاطع نمونه برداری در هر سری سه مقطع و در هر مقطع سه پروفیل سرعت در فواصل متفاوت از دیوار می باشد. نتایج نشان داد که سرعت حداکثر در پروفیل های حالت ب بیشتر از سایر حالت ها به زیر سطح آب منتقل شده است به گونه ای که اختلاف مقدار سرعت حداکثر و آخرین سرعت اندازه گیری شده نزدیک سطح آب در پروفیل های مربوط به فاصله 5 سانتی متری از دیوار حالت ب تا 52? نیز می رسد. این در حالی است که با قرارگیری پوشش گیاهی در بستر کانال به جای شن (حالت ج)، این اختلاف سرعت در پروفیل های واقع در فاصله 5 سانتی متری از دیوار به حدود 20? تنزل می کند. ضرائب مقاومت جریان محاسبه شده برای مقاطع در هر کدام از حالت ها تطابق خوبی با مقادیر پیشنهادی کتب مرجع همچون چو (1959) و بارنز (1967) دارد. اگرچه کتب مرجع در مواردی چون حالت ج که بستر و دیواره ها پوشیده با پوشش گیاهی است فاقد پیشنهادی برای مقدار ضریب مقاومت است که نتایج تحقیق حاضر در این زمینه می تواند با اطمینان خوبی مورد استفاده قرار گیرد. توزیع تنش رینولدز در راستای عمق جریان در شرایط حضور پوشش گیاهی با وجود یکنواخت بودن جریان، خطی نمی باشد. سرعت های عمودی غیر صفر اگرچه دارای مقادیر کمی می باشند ولی عامل انحراف تنش از توزیع خطی در شرایط پوشش گیاهی کناره کانال می باشند. در شرایط حضور پوشش گیاهی بستر کانال نیز به علت وجود نیروی درگ ناشی از حضور گیاهان در آب توزیع تنش خطی نمی باشد و حداکثر مقدار خود را کمی بالاتر از تاج پوشش گیاهی خم شده داراست.