بررسي آزمايشگاهي ضريب معادله مانينگ در مجاري باز با بستر درشت دانه

Experimental investigation of manning’s equation coefficient in open channels with coarse bed

از جمله پارامترهاي مهم در محاسبات هيدروليك جريان در مجاري باز، تعيين مقاومت جريان مي‌‌باشد. عموماً مقاومت جريان در مجاري باز با بستر درشت دانه از نوع زبري ذره مي‌‌باشد. تاكنون مطالعات زيادي براي برآورد مقدار ضريب مقاومت جريان از طريق اندازه ذرات انجام شده است. اما در اين بررسيها اثر نوع ذرات از نظر شكل هندسي چندان مشخص نيست. در اين تحقيق آزمايشگاهي در فلومي به طول 10 متر و عرض 25 سانتيمتر و ارتفاع 50 سانتيمتر با شيب كف ثابت 0005/0 ضريب مقاومت جريان با استفاده از هشت نوع ذرات درشت دانه شامل 4 نوع ذرات طبيعي نسبتاً گرد گوشه و 4 نوع ذرات شكسته تيز گوشه، براي شرايط هيدروليكي مختلف اندازه‌گيري شد. با بكار بردن داده هاي بدست آمده مقادير ضريب زبري مانينگ محاسبه و روابطي براي پيش بيني آن ارايه گرديد. نتايج نشان داد كه شكل هندسي ذرات در اندازه ضريب زبري مانينك موثر است. همچنين علاوه بر پارامتر استغراق نسبي (R/KS)، پارامترهاي ديگري نيز مانند عدد فرود (Fr)، شيب خط انرژي (Sf) و شعاع هيدروليكي جريان در برآورد هر چه دقيق‌تر ضريب مقاومت جريان تاثير بسزايي دارند.

Determination of flow resistance is an essential parameter for flow hydraulic computation in open channel. Flow resistance in open channels with coarse materials on bed is mostly due to grain roughness. Over the past decades many studies have been conducted to estimate the flow resistance coefficient to the particle size but the effects of particle shapes are not clear so far. In this experimental research for determination of flow resistance coefficient eight types of particles; four naturally nearly rounded and four angular particles have been tested under different hydraulic conditions in a flume of 10 meter long, 25 cm wide and 50 cm height and constant bed slope of 0.0005. By applying experimental data, the manning roughness coefficient has been calculated and equationes for prediction of roughness coefficient have been proposed. The results showed that parameters such as relative submergence (R/Ks), Froude number (Fr), energy grade line (Sf) and flow hydraulic radius (R) have significant effects for precise estimation of flow resistance coefficient.