تحليل توزيع سرعت جريان در كانال با پوشش گياهي با تراكم‌هاي مختلف

Analysis of flow velocity distribution in vegetation channels with different densities

پيش‌بيني و تجزيه ‌و تحليل جريان در كانال با پوشش گياهي و تالاب‌ها اصلي‌ترين مشكل چالش‌برانگيز در محيط ‌زيست و هيدروليك مي‌باشد. دليل اين امر آن است كه خصوصيات هيدروليكي جريان در تالاب‌ها و كانال‌هاي انتقال‌دهنده جريان به ‌شدت به ساختار فيزيكي، تراكم و نحوه توزيع پوشش گياهي وابسته است. هدف از پژوهش حاضر، ارائه تحليل جامعي از پروفيل‌هاي سرعت در كانال‌هاي با پوشش گياهي غير مستقرق در حضور گونه واقعي گياهي و ارائه رابطه دقيق‌تري براي گونه گياهي مورد آزمايش و گونه‌هاي مشابه آن است. بدين‌منظور، مطالعات در يك فلوم آزمايشگاهي با مقطع مستطيلي به طول 20 متر و عرض 1.5 متر با شيب كف ثابت 0.005 صورت گرفت كه در آن از نوعي پوشش گياهي به نام Eleocharis در سه نوع تراكم كم، متوسط و زياد استفاده ‌شده است. نتايج به­‌دست آمده نشان داد كه مقادير سرعت در نواحي بالادست، كمترين مقدار را دارد كه به‌طور ميانگين سرعت متوسط در بالادست نسبت به پايين‌دست براي تراكم‌هاي مختلف حدود چهار الي 12 درصد كاهش را نشان مي‌دهد. ضمناً مقدار سرعت متوسط نيز با افزايش تراكم گياهي از تراكم 23 به 42 و از تراكم 42 به 72 به ترتيب حدود 12 و 4.5 درصد در بالادست و حدود 11 و چهار درصد در پايين‌دست كاهش پيدا مي‌كند. در نهايت، براي برآورد سرعت متوسط جريان در ناحيه پوشش گياهي يك رابطه ارائه شد كه از دقت مناسبي برخوردار مي­‌باشد. لازم به ذكر است كه كاربرد اين رابطه در تالاب ها و كانال‌ها براي رفع مسئله آلودگي رواناب‌ها و مسئله رسوب‌گذاري حائز اهميت مي‌باشد.

Predicting and analysing flow in the vegetated channel and wetland is the main challenging environmental and hydraulic problem. It is due to the high dependency of the hydraulic properties of the flow to the physical structure, density, and distribution of vegetation in wetlands and channels In this study, velocity profiles are investigated in emerge vegetated channels with considering density effect. The experiments were performed in a laboratory flume with vegetation called Eleocharis and three different types of densities. This study aims to provide a comprehensive analysis of velocity profiles in emerged vegetation channels in the presence of real plant species and to provide a more accurate relationship. Therefore, studies were performed in a laboratory flume with a rectangular cross-section 20 meters long and 1.5 meters wide with a fixed floor slope of 0.005, in which a type of vegetation called Eleocharis was used in three types of low, medium, and high density. The results showed that the velocity in the upstream areas is the lowest which on average shows an average velocity in the upstream compared to the downstream for different densities of about 4 to 12 percent. Meanwhile, the average velocity decreases by increasing the plant density from 23 to 42 and from 42 to 72 about 12 and 4.5 percent in the upstream and about 11 and 4 percent in the downstream, respectively. Also, to estimate the average flow velocity in the vegetation area, a modified relationship was presented which has acceptable accuracy. The application and accuracy of this relationship in artificial wetlands and channels are important to eliminate runoff pollution and sedimentation.