بررسي اثر عمق نفوذ پلكان در محيط متخلخل بر تبادل جريان‌هاي سطحي و زيرسطحي

تبادل جريان‌هاي سطحي و زيرسطحي در بستر رودخانه‏ها در اثر شكل طبيعي رودخانه‏ و سازه‏هاي مختلف در مسير جريان، بدليل توجه روز افزون به محيط زيست در سالهاي اخير، مورد توجه محققين قرار گرفته است. از آنجايي كه سازه‌هاي مسير جريان نقش كنترل‌شده و اثرگذارتري نسبت به ريخت‌شناسي رودخانه‌ها در شكل‌گيري اين تبادلات دارند، در اين پژوهش تاثير عمق نفوذ اين سازه‌ها در بستر متخلخل بر خصوصيات جريان‌هاي تبادلي از طريق آزمايش و شبيه‌سازي عددي مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايش‌ها در يك كانال آزمايشگاهي به طول 10 متر، عرض 20 سانتي‌متر، عمق 30 سانتي‌متر و شيب 0/01،  براي سه عمق نفوذ 9، 11 و 13 سانتي‌متر انجام و براي مسيريابي جريان از ردياب پتاسيم پرمنگنات استفاده شد. همچنين براي بدست آوردن مشخصات جريان تبادلي و الگوي جريان تبادلي با روش رديابي ذرات، توسط نرم‌ افزار Flow 3D شبيه‌سازي شد. نتايج نشان داد كه در دامنه رينولدز 1020 تا 3450، افزايش عمق نفوذ سازه از 9 به 13 سانتي‌متر، موجب افزايش زمان ماند و كاهش نرخ تبادل مي‌شود. افزايش دبي جريان موجب كاهش نرخ تبادل و افزايش زمان ماند مي‌شود. بنابراين مي‌توان بكارگيري پلكان با عمق نفوذ بيشتر را براي بدست آوردن زمان ماند بيشتر و پلكان با عمق نفوذ كم‌تر را براي بوجود آوردن نرخ تبادل بيش‌تر توصيه كرد.