«يادداشت تحقيقاتي» برآورد ضريب انتشار طولي آلاينده‌ها در كانال مركب با دو رديف پوشش گياهي صلب) درخت( روي سيلاب‌دشت

» Research Note « Estimation of Longitudinal Dispersion Coefficient in Compound Channels with Two Rows of Rigid Vegetation (tree) over Floodplain

گیاهان موجود در سیلاب‌دشت باعث پیچیده­تر شدن ساختار جریان در مقاطع مركب می­شوند. با این وجود گیاهان می‌توانند تأثیر به سزایی در بهبود كیفیت آب، از جمله كاهش غلظت آلاینده‌ها ایجاد كنند. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی تأثیر دو ردیف پوشش گیاهی روی سیلاب‌دشت بر ضریب انتشار طولی و نحوه‌ی تغییر غلظت در پایین‌دست آلودگی توسط ماده‌ی زوال ناپذیر پرمنگنات پتاسیم پرداخته شده است. آزمایش‌ها بر روی یك فلوم مستقیم به طول 8 متر، عرض 25/0 متر و ارتفاع 6/0 متر با مقطع مركب مستطیلی انجام شده است. پوشش گیاهی با استوانه­های فلزی شبیه­سازی شده‌اند. تغییرات غلظت در سه مقطع در پایین‌دست محل تزریق، با تصویربرداری از ابر آلودگی و استفاده از تكنیك پردازش تصویر در نرم‌افزار متلب بررسی شده‌ است. نتایج نشان داد وجود دو ردیف درخت روی سیلاب‌دشت به دلیل تقویت جریان برشی بین گیاهان روی سیلاب‌دشت و دیواره سیلاب‌دشت تأثیر زیادی بر ضریب انتشار طولی آلودگی دارد. بر این اساس، وجود درختان در یك عمق نسبی خاص (56/0) تا میزان 2/39 درصد ضریب انتشار طولی را نسبت به حالت بدون پوشش گیاهی افزایش می‌دهد و باعث كاهش غلظت آلودگی در نواحی پایین‌دست محل تزریق می‌شود. نتایج ضریب بدون بعد انتشار طولی به دست آمده در این پژوهش با روابط ارائه شده توسط محققان مختلف مقایسه شد و دقت روش‌های مورد بررسی در برآورد ضریب انتشار طولی در آبراهه‌های مركب با پوشش گیاهی روی سیلاب‌دشت ارزیابی شد. نتایج نشان داد مدل‌های Elder (1959) و Deng et al, (2002) با دقت بالاتری ضریب انتشار طولی رابرای حالت دو ردیف پوشش گیاهی سیلاب‌دشت برآورد می‌كنند.

Vegetation can be a significant factor for improving water quality and reducing the concentration of pollutants. In this study, the longitudinal dispersion coefficient and variations of the tracer concentration have been studied using Potassium permanganate (KMnO4) as a non-decayable tracer. The experiments were conducted in a straight rectangular compound cross section with 8 m length, 0.25 m width, and 0.6 m height. Two rows of metal cylinders were used over the floodplain for simulating rigid vegetation. Digital image processing technique with imaging from tracer cloud in Matlab software was used for measuring tracer concentration in three sections downstream of the injection. The results showed that shear flow between vegetation and floodplain wall was invigorated in the presence of two rows of vegetation. Consequently, this shear flow had a significant impact on longitudinal dispersion coefficient. Accordingly, two rows of trees increase the longitudinal dispersion coefficient up to 39.2% in specific relative depth (0.56) compared to non-vegetated case and causes reduction in the concentration of contaminants downstream of the injection section. The results of non dimensional longitudinal dispersion coefficient obtained in this study compared with the empirical relationship proposed by different researchers and the accuracy of each method for estimating the longitudinal dispersion coefficient of waterways combined with vegetation over the floodplain were also investigated. The results showed that the models of Elder (1959) and Deng et al. (2002) predict the longitudinal dispersion coefficient with two rows of vegetation over flood plain with higher accuracy.