مقاله پژوهشی
هیدرولیک
رضا فرزان پور؛ صلاح کوچک زاده؛ شبنم مغیث پور
چکیده
تخمین درست ضریب زبری مانینگ برای طراحی کانالهای روباز، روندیابی سیلاب و مهندسی رودخانه ضروری است. با این حال، روشهای متداول آزمایشگاهی برای تعیین این ضریب، مبتنی بر برقراری جریان شبه یکنواخت هستند که وقتگیر و همراه با عدمقطعیت بالاست. در اینجا یک رویکرد جایگزین مبتنی بر جریان متغیّر تدریجی برای تخمین ضریب مانینگ در شرایط آزمایشگاهی ...
بیشتر
تخمین درست ضریب زبری مانینگ برای طراحی کانالهای روباز، روندیابی سیلاب و مهندسی رودخانه ضروری است. با این حال، روشهای متداول آزمایشگاهی برای تعیین این ضریب، مبتنی بر برقراری جریان شبه یکنواخت هستند که وقتگیر و همراه با عدمقطعیت بالاست. در اینجا یک رویکرد جایگزین مبتنی بر جریان متغیّر تدریجی برای تخمین ضریب مانینگ در شرایط آزمایشگاهی ارائه شده است. آزمایشها در فلوم مستطیلی به طول ۱۲ متر با استفاده از سه زبری بستر شامل آهن گالوانیزه، کفپوشهای مشبک از جنس پلیوینیل کلراید (PVC) با پایههای کوتاه و مشبک متراکم با پایههای بلند بهاجرا در آمدند. شیبهای طولی مختلف و با 9 دبی (۱۰ تا ۹۰ لیتر بر ثانیه با گامهای ده لیتر برثانیه) آزمون شدند. نیمرخهای سطح آب با استفاده از یک شبکه متراکم پیزومتری و سامانۀ خودکار حسگرهای فشار اندازهگیری شدند. بهجای ایجاد جریان شبهیکنواخت، با باز کردن کامل دریچه پاییندست، نیمرخهای M2 برقرار شد و ضریب زبری مانینگ با کمینهسازی مجموع مربعات اختلاف بین نیمرخهای مشاهدهشده و محاسبهشده از معادله جریان متغیّر تدریجی تعیین شد. نتایج تحقیق نشان داد که تأثیر دبی بر ضریب زبری بهطور کلی جزئی و نامنظم است و تأثیر شیب نیز در محدودۀ آزمونشده در درجه دوم اهمیت قرار دارد. عدد رینولدز برشی نشان داد که هر دو بستر مشبک در رژیم کاملاً متلاطم و زبر قرار دارند در حالیکه بستر گالوانیزه در ناحیۀ انتقالی است. تحلیل حساسیت نشان داد که تعدیل عمق جریان تا ۱ سانتیمتر برای لحاظ کردن ضخامت فیزیکی پوششها تغییری کمتر از ۱ درصد در اندازه زبری معادل محاسبه شده ایجاد میکند که گویای استواری نتایج است. روش پیشنهادی مبتنی بر جریان متغیّر تدریجی، جایگزینی عملی، تکرارپذیر و با عدمقطعیت کمتر برای تخمین ضرایب زبری در فلومهای آزمایشگاهی فراهم میآورد و کاربرد مستقیمی در مجاری طبیعی دارد که جریان متغیّر تدریجی در آنها قاعده است نه استثنا.
