مروري بر روش ‏هاي ارائه شده در تعيين آستانه حركت ذرات رسوب و عوامل موثر بر آن

A Review of Methods for Assessing Incipient Motion of Sediments and the Factors Affecting it

در آبراهه ‏هاي فرسايش‏ پذير مجموع ه‏اي از نيروهاي هيدروديناميكي به ذرات رسوب موجود در بستر آبراهه وارد مي‏ شوند. با افزايش سرعت جريان، مقدار اين نيروها نيز بتدريج افزايش مي‏ يابد. چنانچه نيروهاي هيدروديناميكي از يك مقدار بحراني بيشتر شوند، ذرات رسوب شروع به حركت مي‏ كنند. شروع حركت ذرات رسوبي را اصطلاحاً آستانه حركت و شرايطي كه در آن ذرات در آستانه حركت قرار مي‏ گيرند را شرايط آستانه يا بحراني گويند. به نظر مي‏ رسد كه نمودار شيلدز نقطه مرجع تمامي تحقيقات انجام شده در زمينه انتقال رسوب باشد. هرچند تلاش‏ هاي اندكي نيز قبل از شيلدز صورت گرفته بود اما عمدتاً بر مبناي فرمول‏ هاي تجربي بودند و قابليت چنداني در كاربردهاي عملي نداشتند. مطالعات زيادي در ادامه تحقيقات شيلدز انجام شد و نمودار ارائه شده توسط شيلدز بطور وسيعي در مسائل عملي نيز بكار گرفته شد. عليرغم اين كاربرد وسيع، برخي مطالعات حاكي از محدوديت‏هايي در استفاده از نمودار شيلدز است. به همين دليل، مطالعات زيادي براي بهبود و اصلاح نمودار شيلدز توسط محققين مختلف صورت گرفت. از جمله مشكلات در نمودار شيلدز آن است كه تنش برشي و سرعت برشي به صورت متغيرهاي مستقل در نظر گرفته شده‏اند در حالي كه اين دو متغير مستقل نيستند و به يكديگر وابسته‏ اند يا اينكه به صراحت مشخص نكرده است كه از كدام روش براي تعيين تنش برشي بحراني استفاده كرده است. هنوز نمي ‏توان راجع به اثر شيب بستر بر آستانه حركت به قطعيت صحبت كرد و در اين زمينه محققان نتايج كاملاً متفاوتي بدست آورده ‏اند. در اين تحقيق به بررسي جامعي از تحقيقات صورت گرفته در زمينه آستانه حركت ذرات رسوبي با تاكيد بر نمودار شيلدز و شناسايي محدوديت‏ هاي آن پرداخته شده است.

In erodible channels، a series of hydrodynamic forces are applied on the sediments in the waterways. With the increasing flow rate، the hydrodynamic forces also increase gradually. If hydrodynamic forces go beyond the critical value، the sediment particles begin to move. The onset of the sediment movement is commonly called "Incipient Motion"، and the circumstances in which the particles move is referred to as the "Threshold or Critical Condition". The Shields Diagram seems to be the starting point for all research done in the field of sediment transport. Although some efforts were made before the Shields approach، they were mostly based on empirical formulae and did not have much use in practical applications. Many studies were conducted by Shields and the resulting diagram provided by Shields was used widely in practical issues. In spite of the widespread application of Shields Diagram، some studies indicate limitations on its use. One of the problems in the Shields Diagram is that shear stress and shear velocity are considered as independent variables، while these two variables are dependent. Moreover، it does not explicitly specified which method is used to determine the critical shear stress. The effect of the bed slope on the incipient motion is still not clear and researchers have achieved quite different results in this regard.