اثرات فرآيند توسعه لايه سپر بر مقاومت جريان در رودخانه‌هاي درشت‌دانه

در رودخانه‌هاي درشت‌دانه فاكتور اصطكاك به عنوان نمايه مقاومت جريان، وابسته به اندازه ذرات و شكل بستر است. وجود دامنه وسيعي از اندازه‌هاي ذرات در اين رودخانه‌ها سبب توسعه لايه سپر و ساختارهاي خوشه ذرات شده كه اثرات قابل توجهي بر فاكتور اصطكاك دارند. در اين مطالعه به بررسي اثرات ارتباط فيزيكي بين فرآيند سپرشدگي بستر و فاكتور اصطكاك به دليل لايه سپر پرداخته شده است. بدين منظور با لحاظ نمودن ويژگي‌هاي قانون لگاريتمي توزيع سرعت، فاكتور اصطكاك كل تعيين شد. سپس فاكتور اصطكاك ذره با روش‌هاي كلگان و پارامتر شيلدز محاسبه شد و نتايج حاصل مورد مقايسه قرار گرفت. در پايان فاكتور اصطكاك ناشي از شكل بستر از تفريق فاكتور اصطكاك ذره از كل بدست آمد. تحليل نتايج نشان داد كه فاكتور اصطكاك مستقل از توزيع ذرات تشكيل‌دهنده بستر بوده و پارامتر اصلي كنترل‌كننده آن شيب خط انرژي است. اين نتايج غيرقابل انتظار حاصل از ارتباط فاكتور اصطكاك با آستانه حركت و بازآرايي ذرات درشت‌دانه در پوشش سپر مي‌باشد. همچنين نتايج نشان داد كه تشكيل و توسعه لايه سپر همراه با ايجاد خوشه ذرات با افزايش زبري نسبي بستر و كاهش استغراق نسبي جريان سبب افزايش ميزان مقاومت جريان و پايداري بستر مي شود. مشاهدات ميداني حاكي از تغيير شرايط آستانه تنش شيلدز در رودخانه‌هاي درشت‌دانه به منظور ايجاد تعادل در نرخ انتقال ذرات درشت و ريز مي باشد.