در مقاله عوامل موثر بر زبری هیدرولیکی، مجموعه عوامل موثر بر زبری مورد بررسی قرار گرفت و در این مقاله، تعیین زبری ناشی از دانه های رسوب، با استفاده از روابط نیمه تجربی، روابط تجربی و جداول توضیح داده شده است.

 

روابط نیمه تجربی

مرز جریان که در تماس با بدنه آبراهه است یکی از عوامل اصلی تولید زبري هیدرولیکی می باشد. عامـل دیگـر لزجـت سیال است که موجب مقاومت در مقابل جریان می شود. بر اساس تئوري طـول اخـتلال پرانـد تـل (Parandtl’s Mixing Length  ) توزیـع سـرعت بـراي جریان روي بستر صاف هیدرولیکی عبارت است از:

 

 

 

 

و براي جریان روي سطح زبر هیدرولیکی توزیع سرعت از رابطه زیر بدست می آید:

 

 

 

 

 

که در این روابط u سرعت در تراز y از سطح آبراهه می باشد و واحد آن در سـامانه متریـک متـر بـر ثانیـه است. با انتگرال گیری روابط اخیر رابطه لگاریتمی زیر براي تعیین ضریب سرعت بدست می آید. انیشـتن دو رابطـه یاد شده را در هم ادغام کرده و بصورت زیر بیان نمود:

 

 

 

 

که در این رابطه R شعاع هیدرولیکی جریان معادل  بر حسب متر و x ضریب تصحیح و بی بعدی است کـه از  شکل زیر بدست می آید.

 

 

در شکل یاد شده d ضخامت لایه مرزي است و از رابطه زیر بدست می آید:

 

 

 

 

در این رابطه n لزجت سینماتیکی می باشد. سایر روابط تعیین ضریب سرعت که بـر اسـاس توزیـع لگـاریتمی بـراي تعیین زبري هیدرولیکی دانه هاي رسوب در رژیم زبر هیدرولیکی پیشنهاد شده است، عبارتند از انگلند-هوسن:

 

 

 

 

که در این رابطه ks=2d65 می باشد و برای بسترهای شنی Hey رابطه زیر را ارائه داده است:

 

 

 

 

 

که در این رابطه d84 قطر چشمه الکی است که 84 درصد مواد بستر از آن عبور می نمایند و واحد آن متر مـی باشد و a ضریبی است که مقدار آن بین 11/1 تا 13/46 متغیر بوده و براي رودخانه هاي عـریض حـداقل آن مـورد اسـتفاده قـرار می گیرد. Bray روابط زیر را براي بسترهاي شنی ارائه کرده است:

 

 

 

 

 

و یا لیمرنز رابطه زیر را براي بسترهاي شنی ارائه کرده است:

 

 

 

 

 

 

در ادامه، روابط تجربی برآورد زبری هیدرولیکی ناشی از دانه های رسوب آورده شده است.

 

روابط تجربی

روابط تجربی تعیین زبري دانه هاي رسوب عمدتا بصورت یک رابطه توانی بین ضریب مانینـگ و قطـر مشخصـه ای از رسوب بیان می شود. رابطه توانی یاد شده بصورت زیر است:

 

 

 

 

پارامترهاي رابطه یاد شده توسط محققین مختلف بصورت جدول زیر ارائه شده است. در این جدول ملاحظـات و موارد کاربرد رابطه ذکر گردیده است. این روابط بـراي رژیـم زبـر هیـدرولیکی و عمـدتا بـراي رودخانـه عریض و کم شیب می باشند.

 

 

* بسترهاي سپر شده به بستر رودخانه ای گفته می شود که ریزدانه آن شسته شده و فقط درشت مانده باقی مانده و بستر تثبیت نسبی یافته است.

 

جدول

تعدادي از مراجع ضریب مانینگ را براي انواع مصالح بستر ارائه نموده اند. جدول زیر برای تعیـین ضـریب زبـري ناشی از دانه هاي رسوب به روش USGS بکار می رود. ضریب مانینگ دانه هاي رسوب ارائه شده در جدول یـاد شـده بـراي رژیم زبر هیدرولیکی و آبراهه پایدار می باشد. ضرایب ارائه شده براي ماسه فقط براي رژیم بالایی جریـان کـاربرد خواهـد داشت.

 

* فقط براي رژیم بالایی که زبري دانه هاي رسوب در آن غالب باشد
** بررسی توسط  Benson و Dolrymple
*** براساس تحقیق چاو

 

تورنر و چانمیسري نیز جدول زیر را براي تعیین ضریب مانینگ دانـه های رسـوب موجـود در آبراهه ها و سیلاب دشت ها ارائه نموده اند.

 

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. فیلدهای مورد نیاز با * مشخص شده است

نوشتن دیدگاه