بررسی آزمایشگاهی آستانه حرکت بر روی بستر زبر و تأثیر دما بر روی نمودار شیلدز

Abstract

حرکت اولیه رسوبات بستر یک مؤلفه مهم برای تحقیقات مختلف از قبیل طراحی آبراهه‌های پایدار، مدیریت رودخانه، انتقال رسوب و جلوگیری از رسوب‌گذاری می‌باشد. شروع حرکت ذرات رسوبی را اصطلاحاً آستانه حرکت و شرایطی که در آن ذرات در آستانه حرکت قرار می¬گیرند را شرایط آستانه یا بحرانی گویند. در جریان¬های با سرعت پایین، ذرات بستر هیچ گونه حرکتی نداشته و در محل خود ثابت هستند ولی با افزایش سرعت جریان ذرات بستر شروع به حرکت می¬کنند این حرکت ابتدا به صورت بالا و پایین آمدن ذره بدون انتقال است ولی به تدریج حرکت ذرات به طرف پایین دست شروع می¬شود. به نظر می‏¬رسد که نمودار شیلدز نقطه مرجع تمامی تحقیقات انجام شده در زمینه انتقال رسوب باشد. به¬دلیل آن که در زمینه تأثیر دما بر روی نمودار شیلدز تحقیقاتی انجام نگرفته است، پژوهش حاضر با هدف بررسی آزمایشگاهی آستانه حرکت رسوب با استفاده از تأثیر دما بر پارامتر شیلدز و تنش برشی در یک مدل آزمایشگاهی با سه شیب 005/0، 01/0 و 05/0، در چهار دمای 8، 12، 20، 40 درجه سانتی¬گراد و سه دبی انجام گرفت. در این پژوهش با استفاده از مدل فیزیکی و تجزیه و تحلیل آنالیز ابعادی شرایط آستانه حرکت در کانال¬های روباز با مقطع مستطیلی بررسی گردید. نتایج نشان داد با افزایش زبری نسبی (ds/y) بدون درنظر گرفتن متغیر دما، عدد پایداری ذره در آستانه حرکت (SN) کاهش می¬یابد و اثرگذاری شیب بر این دو پارامتر محسوس نیست. همچنین در شرایط شیب و زبری نسبی (ds/y) ثابت، با افزایش دما، از مقدار پایداری ذره در آستانه حرکت (SN) کاسته می¬شود. تغییرات عدد پایداری ذره در آستانه حرکت (SN) نسبت به دما، روند صعودی دارد و با افزایش دما، به عدد پایداری ذره در آستانه حرکت (SN) افزوده می¬شود. علاوه بر این، تغییرات پارامتر زبری نسبی (ds/y) نسبت به دما، با روندی نزولی همراه است و با افزایش دما، پارامتر زبری نسبی (ds/y) کاهش می¬یابد. افزون بر این با افزایش شیب، پارامتر پایداری ذره کاهش می¬یابد.