تعیین زبري ناشی از شکل بستر

تنش برشی جریان در بسترهای ماسه ای، موجب می شود بستر به شکل های مختلفی در آمده و شکل بسـتر بـر زبـري هیدرولیکی می افزاید. تحقیقات انجام شده دو دسـته رهیافت مختلف را براي تخمین ضریب زبري ناشی از شکل بستر پیشنهاد نموده اند. این دو دسته رهیافت عبارتند از:

  • تعیین زبري ناشی از شکل بستر بدون در نظر گرفتن نوع شکل بستر
  • تعیین زبري ناشی از شکل بستر با در نظر گرفتن نوع شکل بستر

دسته اول عمدتا بر مبناي تئوري هاي تقسیم تنش برشی یا عوامل تنش برشی استوار بوده و دسته دوم عمدتا روابط تجربی را شامل می شوند.

 

تعیین زبري ناشی از شکل بستر با در نظر گرفتن نوع شکل بستر

شکل زیر، اشکال مختلف بستر را نشان می دهد. انواع شکل های مختلـف بسـتر آبراهـه در ادامـه توضـیح داده شده است.

 

تعیین زبري ناشی از شکل بستر

بستر صاف

سطوح صاف و بدون پستی و بلندي را بستر صاف می نامند. در این نوع بسـتر انـدازه پسـتی و بلنـدي های احتمـالی کوچکتر از اندازه بزرگترین قطر دانه های بستر می باشد.

 

بستر دانه ای یا شکنج

بسترهای موجی شکل کوچکی که طول موج انها کمتر از 30 سانتیمتر و ارتفاعشان کمتر از 5 سانتیمتر اسـت را بستر دانه ای می نامند. شکنج ها  غالبا در طول رودخانه، مثلثی شکل هستند. شیب وجه بزرگتر این مثلث ها  نسـبتا ملایـم است. این وجه از مثلث غالبا در بالادست جریان قرار دارد. بالعکس در پایین دست، طول وجه مثلث کوتاهتر ولـی شـیب ان بیشتر است.

 

تلماسه

این شکل بستر داراي پستی و بلندی های بزرگتری نسبت به سطوح موج دار می باشد. و نیمرخ طولی آن شـباهتی بـه نیمرخ سطح آب ندارد.

 

بستر بینابینی

گاهی به دلیل شرایط خاص جریان، بستر جریان وضعیتی بین حالت تلماسه و بسـتر همـوار پیـدا میکند. در اکثـر موارد، در بسترهاي مذکور قسمت هایی از بستر هموار و قسمت هایی داراي پسـتی و بلنـدي می باشـند. بسـتر بینـابینی هنگامی به وجود که به علت تغییر خصوصیات جریان، بستر تمایل دارد از حالت همـوار بـه تلماسـه و یـا بـالعکس تبدیل شود.

 

پاد تلماسه ای

به این شکل بستر، اسامی مانند بستر موجی پایدار، موج ایستاده یا خیزآب معکوس نیز اطلاق گـردد مـی گردد. نکتـه دیگـر اینکه در ضمن حرکت آب، امواج  ماسه ای بستر پاد تلماسه اي به سمت بالادست حرکت می کنند و بدین ترتیـب مقاومـت زیادي در برابر جریان ایجاد می شود.

 

تندآب و گوداب

این بستر در شیب هاي نسبتا زیاد و در آبراهه هایی با سرعت جریان هاي بالا به وجود می آیـد. سـرعت زیـاد جریـان و غلظت مواد معلق بالا، از خصوصیات این شکل بستر به شمار می رود.

 

تلماسه و شکنج

ترکیبی از تلماسه و بستر دانه ای است که در گذر جریان از تلماسه به دانه ای رخ می دهد.

 

رابطه شکل بستر با توان جریان و قطر متوسط دانه های رسوب

سایمونز و ریچاردسون با در نظر گرفتن سرعت سقوط ذرات رسوب، نمودار توان جریان (tV) برحسب متوسـط قطـر ذرات در حال سقوط را بر پایه نتایج به دست آمده از مدل هاي آزمایشگاهی و نیز نتایج حاصـل از کانـال هاي انتقـال آب رسم کردند که در شکل زیر ارائه شده است. این نمودار به منظور تعیین شکل بستر در فلوم هاي آزمایشـگاهی و کانال هایي که جریان های کم عمق را عبور می دهند بکار می رود.

 

نمودار توان جریان

روابط تعیین زبري هیدرولیکی شکل هاي مختلف بستر

سایمونز و ریچاردسون براي انواع مختلف شکل بستر روابط تعیین ضـریب سـرعت را بـر حسـب عمـق نسـبی، شـعاع هیدرولیکی و شیب ارائه نمودند. روابط ارائه شده براي شکل هاي مختلف بستر عبارتند از:

  • برای بسترهای هموار بدون انتقال رسوب:

 

 

 

  • برای بستر دانه ای:

 

 

 

  • برای بستر تلماسه ای و پادتلماسه ای:

 

 

 

که در رابطه اخیر K عبارت است از:

 

 

 

براي بستر بینابینی و بستر هموار با انتقال رسوب رابطه بستر تلماسه ای استفاده می شود و ضریب K در آن برابر واحـد است. روابط سایموز و ریچاردسون بصورت بی بعد بوده و مستقل از سامانه اندازه گیری می باشـد. در سامانه متریک، و بر حسب متر بر ثانیه و بر حسب متر می باشند.

 

تعیین زبري ناشی از شکل بستر بدون در نظر گرفتن نوع شکل بستر

روش هاي مختلفی براي تعیین زبري ناشی از شکل بستر پیشنهاد شده است. عمدتا این روش ها بر مبناي تقسیم یکی از عوامل هیدرولیکی نظیر تنش برشی، شیب و غیره به دو بخش متناظر با دانه هاي رسوب و متناظر با شکل بستر اسـتوار گردیده است. یکی از روش هاي متداول روش انیشتن- بارباروسا می باشد. که ایـن روش بـر مبنـاي تقسـیم تـنش برشـی جریان به دو بخش متناظر با شکل می باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

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

نوشتن دیدگاه