طراحي، ساخت و ارزيابي يك نمونه‌بردار ساده و دقيق بار بستر رودخانه

Design, fabrication and evaluation of a simple and precise river bed load sampler

اندازه‌گيري رسوبات رودخانه در شرايط مختلف زماني و هيدرولوژيكي در علوم و مهندسي هيدروليك، هيدرولوژي و حفاظت آب و خاك مهم است. بار بستر به‌دليل سختي و كارايي كم نمونه‌بردارهاي مرسوم به‌ندرت اندازه‌گيري مي‌شود. لذا، در پژوهش حاضر سعي شد، نوعي نمونه‌بردار بار بستر بر اساس شرايط حاكم بر فلوم‌هاي دبي‌سنجي طراحي و ساخته شود. نمونه‌بردار يادشده به‌صورت مكعب مستطيل با جداره‌هاي با شبكه فلزي و با ابعاد 1.2 متر طول، 60 سانتي‌متر ارتفاع و 60 سانتي‌متر عرض، طراحي و ساخته شد. يك ورقه فلزي به‌صورت مضرس و مواج با ارتفاع هفت سانتي‌متر نيز در كف آن تعبيه شد. دقت نمونه‌بردار يادشده با اندازه‌گيري بار بستر در فلوم خروجي حوزه آبخيز جنگلي آموزشي و پژوهشي دانشگاه تربيت مدرس با استفاده از تانك آب بدون منفذ 300 ليتري و استفاده از آزمون t جفتي و معيارهاي آماري درصد خطاي نسبي و انحراف نسبي مدل مورد مقايسه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه ميانگين مقادير بار بستر اندازه‌گيري شده به‌وسيله تانك آب و نمونه‌بردار ساخته شده به‌ترتيب 0.00635 و 0.0064 گرم بر ليتر بود. همچنين، اختلاف معني‌داري بين مقادير واقعي و اندازه‌گيري شده بار بستر با نمونه‌بردار يادشده وجود نداشت (p>0.793). در مجموع نمونه‌بردار ساخته شده در مجموع با متوسط درصد خطاي نسبي و انحراف نسبي به‌ترتيب 8.5 درصد و 0.107 از دقت بالايي در اندازه‌گيري بار بستر رودخانه‌اي برخوردار بود.

Measurment of river sediment transport in different temporal and hydrological conditions is important in hydraulics, hydrology and soil and water conservation science and engineering. Bed load is rarely measured because of difficulties and low efficiency of conventional samplers. The present study was carried out in order to design a bed load sampler based on the conditions prevailing in the mountainous rivers flumes. The sampler with dimensions of 120 cm length, 60 cm height and 60 cm width was designed and subsequently fabricated. The accuracy of sampler was evaluated through comparing the bed loads estimations made by the designed equipment and those measured by collecting the whole discharged runoff to a 300 liters water tank installed at the outlet flume and with the help of statistical criteria. The t-test, relative erorr (RE) and relative bias (RBIAS) criteria were then used for statistical analyses. The results showed that the mean mesured bed load by water tank and designed sampler were 0.00635 and 0.0064 gl-1, respectively with no siqnificant differece (p<0.0763). In overall, the designed sampler had a high accuracy and efficiency in river bed load measurement with relative erorr and relative bias of about 8.5% and 0.107, respectively.