بررسی آزمایشگاهی ضریب زبری پوشش گیاهی مستغرق در سیلاب دشت ها

پوشش گیاهی در سیلابدشت رودخانه ها در طبقه بندی های مختلفی شامل چمنی یا علفی ‭(Grass)‬، بوته ای یا درختچه‭(Shrub) ‬و درختی ‭(Tree)‬، خودرو بسته به شرایط اقلیمی به صورت طبیعی و یا در قالب روشهای بیولوژیک طرح های کنترل فرسایش و تثبیت کناره ها مشاهده و بکار گرفته می شوند. از دیدگاه مهندسی هیدرولیک، پوشش های گیاهی بسته به نوع و میزان تراکم آنها، باعث جذب ممنتوم، اتلاف انرژی آب و افزایش زبری جریان و در نتیجه بالا آمدن سطح آب و ایجاد خسارت فراوان به مناطق حاشیه رودخانه ها می شوند. ضریب زبری یکی از مولفه های اصلی مدل های ریاضی برای شبیه سازی هیدرولیکی می باشد. در مرحله طراحی پروژه های عمرانی مهندسی رودخانه، تخمین صحیح ضریب زبری برای محاسبه دقیق و واقعی دبی، سرعت جریان، ظرفیت انتقال سیلاب و رسوب ضروری است. این ضریب ثابت نبوده و تابع زمانی و مکانی شرایط هیدرولیکی و پوشش گیاهی می باشد. در این گزارش روش جدیدی برای تخمین صحیح ضرایب زبری دارسی و مانینگ ناشی از اثر پوشش گیاهی خشبی(درخت، درختچه و ترکیب آنها) در بستر سیلابدشت مقطع مرکب جریان در یک فلوم به طول ‮‭14‬ متر، عرض ‮‭1/5‬ متر و ارتفاع ‮‭60‬ سانتی متر با شیب ثابت ‮‭0/001‬ در آزمایشگاه هیدرولیک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری وزارت جهاد کشاورزی تهیه شده است. عمده تحقیقات تاکنون، به بررسی اثر پوشش گیاهی مستقر در تمام عرض کف بستر فلوم های مستطیلی شکل پرداخته است. در این تحقیق با شبیه سازی جریان به شکل کانال مرکب قرینه(دارای دو سیلابدشت در طرفین کانال اصلی ذوزنقه ای شکل) و نصب پوشش های خشبی در سیلابدشت ها با برقراری پنج عمق مختلف، اثر پوشش درخت، درختچه و ترکیب آنها در پنج آرایش منظم شطرنجی، ضربدری، شطرنجی زیگزاگ، شطرنجی و ضربدری در نصف عرض سیلابدشت و سه تراکم مختلف ،‮‭50 100‬ و ‮‭30‬ درصد در شرایط مستغرق و غیرمستغرق مورد بررسی قرار گرفته است. با متغیرهای عمق جریان، نوع، تراکم و آرایش پوشش گیاهی مجموعا ‮‭225‬ آزمایش در شرایط حضور پوشش گیاهی که با احتساب تعداد 5 آزمایش برای عمق های مختلف در شرایط بدون پوشش، در مجموع ‮‭230‬ آزمایش انجام شده است. در این تحقیق با استفاده از داده های اندازه گیری شده ارتفاع سطح آب و سرعت جریان و براساس معادله برنولی، مقدار افت انرژی و سپس ضریب زبری دارسی ویسباخ محاسبه شد. پس از آنالیز ابعادی و تعیین اعداد بدون بعد، رابطه ضریب زبری دارسی با اعداد بدون بعد بررسی و مورد تحلیل قرار گرفت. در نهایت برای هر یک از انواع پوشش ها و به تفکیک نوع آرایش و همچنین برای کلیه داده ها صرفنظر از نوع آرایش، در مجموع ‮‭18‬ رابطه ریاضی کاربردی برای تخمین ضریب زبری به صورت تابعی از شرایط پوشش( تراکم و نسبت استغراق) و شرایط جریان(عدد فرود) ارایه شد. کلید واژه ها: پوشش گیاهی، مقاومت جریان، سیلابدشت، ضریب زبری، مدل آزمایشگاهی