بررسي سرعت جريان عبوري از روي پوشش گياهي سخت مستغرق با توزيع ارتفاعي تصادفي در كانال‌هاي روباز

پوشش گياهي از جمله زبري‌هاي طبيعي موجود در بستر رودخانه‌ها و كانال‌ها به‌شمار مي‌روند كه تاثير زيادي روي مشخصات هيدروليكي جريان دارند؛ بنابراين براي انجام بهتر اقدامات مديريتي رودخانه‌ها بايد اين تاثير شناخته شود. در تحقيق حاضر، تاثير وجود پوشش گياهي سخت مستغرق روي سرعت جريان، به‌صورت آزمايشگاهي بررسي شده است. در اين مطالعه ، برخلاف بسياري از مطالعات پيشين، توزيع ارتفاعي گياهان در بستر كانال يكنواخت نبوده و به‌صورت كاملا تصادفي است. جريان در شرايط مورد مطالعه داراي سه لايه است: لايه فوقاني بدون پوشش گياهي، لايه مياني داراي پوشش گياهي و لايه پايين داراي پوشش گياهي. لايه فوقاني كه از تاج بلندترين گياه شروع شده و تا سطح آزاد جريان امتداد مي‌يابد داراي توزيع سرعت لگاريتمي است كه رابطه مربوطه استخراج شده است. براي دو لايه مياني و پاييني كه درون پوشش گياهي هستند، با استفاده از معادله مومنتم، روابط سرعت ارائه شده است. پروفيل سرعت داراي دو نقطه عطف است كه موقعيت آن‌ها به تراكم پوشش گياهي بستگي دارد. بررسي تأثير پارامترهاي بي‌بعد مختلف بر سرعت جريان نشان مي‌دهد افزايش دبي جريان كه باعث افزايش عدد رينولدز و عدد فرود مي‌گردد، تأثيري بر موقعيت نقاط عطف موجود در پروفيل‌هاي سرعت ندارد. با افزايش تراكم پوشش گياهي، سرعت جريان در لايه‌هاي گياهي و لايه بالايي به‌ترتيب كاهش و افزايش و در نتيجه انحناي منحني افزايش مي‌يابد و موقعيت نقاط عطف كمي به پايين جابجا شده است. پارامتر ديگر مورد مطالعه، استغراق پوشش گياهي است كه با رشد ميزان استغراق گياهان، سرعت در هر سه لايه جريان كاهش مي‌يابد. افزايش ۳۰ درصدي ميزان استغراق، سرعت جريان را در لايه پوشش گياهي ۱۰ درصد و در لايه بدون پوشش ۲۵ درصد كاهش مي‌دهد. براي تعيين ضريب درگ گياهي (CD)، عدد رينولدز گياهي ويژه (Re^*) معرفي شده و يك رابطه تجربي با دقت قابل قبول پيشنهاد شده است.