بررسي آزمايشگاهي اثر تغيير تراكم پوشش گياهي شاخه اي بر ضريب زبري مانينگ

Experimental Analysis on the Effect of Bed Vegetation Shrub on Manningʹʹs Coefficient

ضريب زبري پوشش گياهي يكي از پارامتر هاي مهم در مطالعه ي ويژگي هاي جريان رودخانه اي مي باشد. اين ضريب بستگي به عمق جريان، سرعت جريان و وضعيت تراكم و نوع پوشش گياهي دارد. با انجام آزمايش در يك كانال آزمايشگاهي مي توان تغييرات ضريب زبري را با توجه به شرايط جريان، نوع و تراكم پوشش در حالتي كه پوشش گياهي در بستر و سيلاب دشت ها مستغرق مي باشد، بررسي نمود. ضريب زبري ناشي از پوشش گياهي شاخه اي پلاستيكي در بستر يك فلوم به طول 14 متر و شيب كف متغير در آزمايشگاه مركز تحقيقات حفاظت خاك وآبخيزداري مورد مطالعه قرار گرفت. ضريب زبري مانينگ با استفاده از تغيير شيب انرژي، دبي و عمق جريان و تراكم پوشش گياهي محاسبه شد. نتايج نشان مي دهد كه اين ضريب ثابت نبوده بلكه با افزايش تراكم پوشش گياهي افزايش و با افزايش سرعت و عمق جريان كاهش مي يابد. لذا مي توان با داشتن تغييرات عمق، سرعت جريان و تراكم پوشش گياهي مقدار ضريب زبري را كه تابعي از اين عوامل است در مجاري مشابه بر آورد كرد. در اين پژوهش سه معادله ي رياضي براي برآورد ضريب زبري مانينگ در مجاري روباز با وضعيت هاي گوناگوني از عمق، سرعت جريان و تراكم پوشش گياهي ارايه شده است.

Vegetation roughness coefficients are the main parameters used to determine river flow characteristics and are known to depend on the flow condition (depth and velocity) as well as vegetation condition (type and density). Flume experiments were conducted to investigate the vegetation density for submerged vegetation in river bed, banks, and flood plains. Artificial plastic plants (shrub type), were laid on the floor of a 14 meter long and variable slope flume facilitated in the Hydraulics Laboratory of the Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), for this study. The Manning’s (n) values were estimated for different slopes, discharges, flow depth and vegetation densities. The results reveal that the Manning roughness coefficient (n) increases as vegetation density increases, while it decreases when the flow depth and velocity increase and also showed that the roughness coefficient (n) isnʹt constant and is a function of the flow velocity and depth of water. Significant variation of the Manningʹs (n) value with flow and vegetation conditions urges the consideration of the flow and vegetation conditions in estimation of the Manning roughness (n). Three equations were developed for estimation of roughness coefficients for rivers and flood plains, with different states of vegetation density, flow depth and velocity.