مطالعه‌ي آزمايشگاهي اثر رسوبات درشت دانه كف كانال بر ضريب مقاومت جريان

Experimental Study of the Effects of Channel Bed Coarse Sediments on Flow Resistance Coefficient

در بررسي و تحليل هيدروليكي كانال هاي باز، تعيين مقاومت جريان امري ضروري است. مقاومت جريان در كانال هاي با بستر درشت دانه بيشتر از نوع زبري ذره مي باشد. تاكنون مطالعات زيادي در رابطه با برآورد مقدار ضريب مقاومت جريان از طريق اندازه ذرات پيشنهاد شده است كه در اين مطالعات اثر شكل ذرات چندان مشخص نيست. بنابراين هدف از اين تحقيق انجام آزمايشاتي براي تعيين اهميت نوع و اندازه رسوبات درشت دانه مي باشد. در اين مطالعه براي تعيين ضريب مقاومت جريان از هشت نوع رسوب درشت دانه شامل 4 نوع رسوب طبيعي نسبتاً گرد گوشه و 4 نوع رسوب شكسته تيز گوشه استفاده شد. آزمايش ها در فلومي به طول 10 متر و عرض 25 سانتيمتر و ارتفاع 50 سانتيمتر با شيب كف ثابت 0005/0 انجام شد. نتايج نشان مي دهد كه علاوه بر پارامتر استغراق نسبي ( ) پارامترهاي ديگري مانند عدد فرود ( ) و ضريب شكل مقطع ( ) در برآورد هر چه دقيق تر مقاومت جريان تاثير بسزايي دارند. همچنين نشان داده شد كه در رودخانه هاي با بستر شني روابط نيمه لگاريتمي و تواني مقاومت جريان را تقريباً با دقت يكساني تخمين مي زنند. در اين تحقيق رابطه اي براي تعيين ضريب مقاومت جريان اريه گرديد.

Determination of flow resistance is an essential parameter for studying and hydraulic analyzing open channels. Flow resistance in channes with coarse materials on bed is mostly due to grain roughness. Over the past decades several studies have been conducted to correlate the flow resistance to the particle size; however the effects of particle shapes are not clear so far. Therefore, it is the purpose of this work to conduct experimental studies to see how important the type and size of coarse sediments are. In this study eight types of sediments; four rounded and four angular sediments have been tested under different flow conditions in a flume of 10 meter long, 25 cm wide and 50 cm height. Experiments were conducted under constant bed slope of 0.0005. Results show that parameters such as relative roughness. R/Ks, Froude number,, and channel shape factor, y/ play important roles in accurate estimation of flow resistance. The results have also shown that in gravelbed rivers the flow resistance can be estimated by semi logarithmic and power equations with the same accuracy. In this study an equation was also proposed for prediction of flow resistance coefficient. Keywords: Coarse sediments, Darcy-Weisbach coefficient, Flow resistance coefficient, Open channel