ارزيابي آزمايشگاهي مدل هاي معتبر برآورد نرخ فرسايش بستر چسبنده

Laboratorial Evaluation of Well-known Models in Determination of Cohesive bed Erosion flux

در راستاي مدل سازي بلند مدت كيفيت آب‏، فرآيندهاي فرسايش و رسوبگذاري رسوبات چسبنده حايز اهميت زيادي مي باشد. مدل هاي قديمي و فرآيند محور برآورد نرخ و روند فرسايش بستر چسبنده كه از آنها به طور گسترده استفاده مي شود، كارآيي قابل قبولي ندارند. به منظور ارزيابي اين مدل ها و شناخت دقيق تر سازوكار فرسايش بستر چسبنده، مدل پارتنيادس به عنوان پر استفاده ترين و مدل هاي گوينداراجو و وينترورپ- ون كيسترن به عنوان جديد ترين مدل ها مورد ارزيابي آزمايشگاهي قرار گرفته اند. نمونه برداري آب و رسوب مورد آزمايش از بستر مخزن سد سفيد رود انجام شده است. آزمايش ها نشان داده اند كه عليرغم پيش بيني مدل پارتنيادس، فرسايش به شدت به دوره تحكيم حساس مي باشد و روند تغييرات نرخ فرسايش صعودي نبوده و داراي يك روند نمايي نقصاني مي باشد. علاوه بر آن مقدار زياد نرخ برآورد شده آن به ميزان دو تا هفت برابر مقدار واقعي اندازه گيري مي باشد. مدل گوينداراجو به دوره تحكيم حساس است روند تغييرات پيش بيني شده آنها با نتايج آزمايشها مغايرت داشته و مقدار برآورد شده آنها نيز اختلاف زيادي به ميزان سه تا هفت برابر مقدار اندازه گيري شده نشان مي دهد. بر خلاف دو مدل قبلي، برآورد مدل وينترورپ- ون كيسترن پنج برابر كمتر از مشاهدات است وليكن به لحاظ تشابه رفتاري مشابه مدل هاي قبلي مي باشد. آزمايش ها نشان داده اند كه با گذشت زمان چه در كوتاه مدت و چه در بلند مدت (تحكيم) از ميزان نرخ فرسايش كاسته مي شود. لذا چنانچه بتوان عامل هاي فرسايش را به گونه اي با عامل هاي مكانيكي و فيزيكي مانند مقاومت برشي ، چگالي خشك ، چسبندگي ، غلظت ژله اي و سرعت اختلاط كه به طور ماهوي توابعي از زمان و عمق مي باشند، مرتبط كرد، آنگاه مي توان به مدل هايي فيزيك مبنا و منطبق بر رفتار واقعي دست يافت.

In water quality modeling, erosion and deposition of cohesive sediments are processes of paramount importance. Existing classic and processed based models can not predict the erosion flux and its trend properly. In order to evaluate the ability of the existing models, the Partheniades model as the most frequently used and Govindaraju and Winterwerp-Vankesteren Models as the most recent ones are evaluated by a set of laboratorial experiments. The sediment and water samples have been extracted from Sefidrud Dam reservoir bed. The test results have shown that despite the Partheniades model prediction, the results strictly depend on consolidation period and the erosion flux has decreasing exponential behavior with respect to time. Moreover it has been found that the flux values are 3-7 times less than the model results. Govindaraju model is sensitive to consolidation but the temporal behavior and the quantity of the erosion flux is almost similar to Partheniades model. Winterwerp-Vankesteren model results shows much less values than the latter two models but the curve behavior is the same as the latter models. It seems that these models are not able to simulate the variation of flux with time both in short term and long term. The laboratorial results have shown that erosion flux has an exponential decreasing behavior with respect to time and consolidation. So if one can correlate the erosion flux with physico-mechanical parameters of bed sediments, such as Shear strength, dry density, cohesion, Gelling concentration and entrainment rate which are time and depth dependent, it will be possible to derive the more sophisticated physically and process based models.