بررسي آزمايشگاهي اثرات اندازه دانه و عدد رينولدز مرزي در عدد جابجايي و عدد پايداري در مقابل زبري نسبي بر آستانه حركت در بارهاي بستر رودخانه ها

زمينه و هدف: آبگذري در سازه هاي انتقال آب بدليل وجود رسوبات معلق در آب باعث كاهش سطح مقطع جريان و همچنين افزايش زبري مي شود كه در نتيجه كاهش آبدهي سازه را بدنبال خواهد داشت. رودخانه هاي كشورمان در مقايسه با رودخانه هاي جهان رسوب بالايي را با خود حمل مي كنند. اين امر نشان دهنده شدت فرسايش و وضعيت نامناسب منابع طبيعي، فشار بيش از حد به مراتع، تخريب اراضي جنگلي و بهره برداري نامناسب از اراضي كشاورزي مي باشد. روش پژوهش: يكي از مسائل مهمي كه در هيدروليك رودخانه نقش اساسي دارد موضوع پيش بيني شرايط آستانه و حركت اوليه ذرات بستر رودخانه مي باشد. بطور كلي لحظه اي را كه ذرات شروع به حركت مي كنند اصطلاحاً آستانه حركت مي نامند كه معمولاً به صورت مشاهده عيني صورت مي پذيرد و با توجه به اينكه شرايط آب زلال براي مشاهده حركت ذرات مناسب تر است، لذا اكثر محققين آستانه حركت را در شرايط آب زلال بررسي نموده اند حال نظر به اينكه در طبيعت، آب رودخانه ها همراه خود رسوبات را نيز انتقال مي دهند تاكنون تحقيقي در زمينه تاثير غلظت رسوب معلق در آستانه حركت به صورت آزمايشگاهي بدليل رويت نامناسب حركت ذرات و سختي هاي اجرايي نشده است، لذا در اين مقاله در ابتدا موارد صورت گرفته در محيط آزمايشگاه بر روي 5 نمونه دانه بندي شرح داده شده و در مورد آستانه حركت ذرات رسوبات غير چسبنده در بستر رودخانه در دو حالت آب زلال و بار معلق و مقايسه اين دو حالت در شرايط آزمايشگاهي پرداخته شد و سپس با نتايج كسب شده نسبت به انجام محاسبات قطر بدون بعد دانه، عدد قابليت حركت، سرعت برشي بحراني، عدد پايداري ذره، عدد رينولدز مرزي، پارامتر زبري نسبي و سرعت ته نشيني اقدام نموده و نسبت به مقايسه نموداري با روابط و نتايج ديگر محققين در نمودار و همچنين تطبيق داده ها بر روي منحني‌ هاي آستانه ارائه شده (روش هاي جايگزين) پرداخته شد. يافته‌ها: نتايج ذرات در بازه 0.5 تا 15 ميليمتر نشان مي‌دهد كه عدد پايداري در بازه 1.7 تا 2.8 تغييرات دارد. نتايج آزمايشات نشان داده است كه شرايط آستانه حركت در رسوبات بستر نه تنها به اندازه ذرات و رسوبات وابسته بوده بلكه به غلظت آب هم ارتباط دارد. استفاده از عدد قابليت حركت u∗/ws به عنوان يك تابعي ازRe، مزيت هاي مشخصي نسبت به تابع حركت شيلدز (θcr) دارد و با افزايش زبري نسبي يك روند كاهشي در پايداري ذره حاصل مي گردد. نتيجه‌گيري: هر چقدر مقدار بار معلق افزايش يابد منجر مي شود كه تنش برشي بحراني جريان در آستانه حركت ذره افزايش يابد. لذا بزرگتر بودن تنش برشي درحالت بار معلق نسبت به تنش برشي آب زلال، منجر به مشاهده زودتر حركت ذرات بستر در حالت بار معلق خواهد شد. با افزايش بار معلق در هر مقطع از رودخانه، اثرات تخريبي و آوردهاي رسوبي در بالا دست افزايش مي يابد.