بررسي آستانه نهشته شدن و حركت دانه‌هاي رسوبي در مجاري باز جدارصلب

Investigation on Incipient Deposition and Incipient Motion of Sediment Particles in Rigid Boundary Channels

مجاري باز جدار صلب در انتقال آب سامانه‌هاي زهكش سطحي، فاضلاب و ساير موارد كاربردهاي زيادي دارند. به منظور طراحي بهينه و اقتصادي مقطع آنها، بررسي حركت دانه‌هاي رسوبي از اهميت بالايي برخوردار است. در اين تحقيق از داده‌هاي آزمايشگاهي آستانه نهشته شدن و آستانه حركت رسوبات در مجاري باز صلب استفاده شده است. با به كارگيري روش سرعت بحراني، روابط جديدي براي آستانه نهشته شدن در كانال‌هاي با مقاطع دايره‌اي، مستطيلي وU شكل و همچنين رابطه جديدي براي آستانه حركت رسوبات در كانال با كف V شكل ارايه گرديد. اين روابط با روابط موجود براي آستانه حركت رسوبات در مجاري باز صلب و متحرك مقايسه شده است. اين تحقيق تفاوت بين دو پديده آستانه نهشته شدن و آستانه حركت ذرات رسوبي در كانال ها را مشخص مي‌كند. در اينجا، تاثير شكل مقطع كانال بر آستانه نهشته شدن و آستانه حركت رسوبات در كانال‌هاي صلب نيز بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه در شرايط يكسان، روابط آستانه نهشته شدن در بين سه نوع مجراي باز صلب با شكل مقطع هاي مستطيلي، دايره‌اي وU شكل، كانال مستطيلي به كمترين سرعت بحراني و كانال U شكل به بيشترين سرعت بحراني نياز دارند. اين نتيجه تاثير شكل مقطع كانال را براي آستانه نهشته شدن رسوبات در اين نوع مقاطع كانال‌ها بيان مي‌كند. به دليل كمبود داده‌هاي در دسترس، نتايج اين تحقيق به منظور توسعه مدل‌هاي عددي در مجاري باز صلب مي‌تواند مفيد باشد.

Rigid boundary channels are widely used as water conveyors in surface drainage, sewers and other systems. In order to do optimum and economic design, consideration of the movement of sediment particles is quite important. In this research, experimental data of incipient deposition and incipient motion of sediment particles are used. Applying critical velocity approach, new equations for incipient deposition of sediment particles in rigid boundary channels having circular, rectangular and U-shaped cross sections and also a new incipient motion equation for a V-shaped cross section are presented. These equations are compared with available equations given by critical velocity approach for incipient motion of sediment particles in rigid and loose boundary channels. The present research reveals the difference between incipient deposition and incipient motion, indeed. Herein, the effect of cross sectional shape on incipient deposition and incipient motion of sediment particles in rigid boundary channels are also considered. Analysis of the results using the estabilished equations for incipient deposition of the sediment particles in channels with different cross section shapes shows that rectangular channels require a lower critical velocity and U-shaped channels need a higher amount. This result clearly states the effect of cross sectional shape on incipient deposition for sediment particles in rigid boundary channels. Because of the lack of available data, the present analysis can be usefull for developing numerical models in rigid boundary channels.