برآورد ضرایب زبری مانینگ و دارسی-ویسباخ در سطح یک خاک لسی تحت پوشش های متفاوت سنگ ریزه سطحی

مقاومت به جریان سطحی از قبیل ضرایب زبری دارسی-ویسباخ و مانینگ یک ورودی مهم در مدل­های فرایندی فرسایش خاک به منظور تخمین میزان فرسایش خاک بوده و همین­طور در طراحی و اجرای راه­کارهای حفاظت آب و خاک بسیار حائز اهمیت است. هدف از تحقیق حاضر، بررسی ضرایب زبری مانینگ و دارسی-ویسباخ در سطح یک خاک لسی تحت پوشش­های متفاوت سنگ­ریزه سطحی بود. بدین منظور، از یک فلوم به طول شش و عرض ۵/۰ متر با شیب ثابت سه درصد برای اجرای آزمایش استفاده شد. تیمارها شامل پوشش سنگ­ریزه (صفر، ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد) و جریان­های سطحی (­۳، ۶ و ۹ لیتر در دقیقه) بودند. نتایج نشان داد که با افزایش پوشش سنگ­ریزه سطحی ضرایب دارسی- ویسباخ و مانینگ به صورت نمایی افزایش یافت. با افزایش پوشش سنگ­ریزه سطحی از صفر به ۳۰ درصد، ضریب دارسی- ویسباخ در جریان­های سطحی ۳، ۶ و ۹ لیتر در دقیقه، به ترتیب ۳/۸۴، ۸/۸۳ و ۷/۸۵ درصد افزایش و ضریب زبری مانینگ به ترتیب در جریان­های سطحی فوق، ۹/۹۶، ۷/۹۶ و ۴/۹۷ درصد افزایش یافت. مقادیر ضرایب زبری با افزایش سرعت جریان سطحی در یک پوشش سنگ­ریزه سطحی به صورت نمایی (۹۹/۰=R۲) کاهش یافت. همچنین، با افزایش غوطه­وری نسبی (نسبت عمق جریان به پوشش سنگریزه سطحی) مقدار (۸/f)۰.۵ به صورت لگاریتمی افزایش یافت. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد که ضرایب زبری علاوه بر اندازه و شکل ذرات، تحت تاثیر عواملی از قبیل مقدار، عمق و سرعت جریان سطحی و همچنین، مقدار پوشش سنگ­ریزه سطحی می­باشد.

Keywords:

Flow depth , Flow velocity , Relative submergence , Roughness coefficients , عمق جریان , سرعت جریان , غوطه وری نسبی , ضریب زبری