بررسي آزمايشگاهي سرعت آستانه حركت رسوبات غيرچسبنده غيريكنواخت در كانال‌هاي آبياري و زهكشي

Laboratory investigation of incipient motion of non-cohesive and non-uniform sediment in irrigation and drainage channels

سابقه و هدف: به‌طوركلي لحظه‌اي را كه ذرات رسوبي شروع به حركت در مسير جريان مي‌كنند، اصطلاحاً آستانه حركت رسوبات مي‌نامند. تاكنون مطالعات زيادي در خصوص تعيين سرعت آستانه حركت رسوبات غيرچسبنده يكنواخت در كانال‌هاي روباز انجام شده است و روابط يا نمودارهايي در اين زمينه ارايه شده است، اما مطالعات در خصوص رسوبات غيرچسبنده غيريكنواخت بسيار اندك مي‌باشد. با توجه به اين‌كه رسوبات موجود در كانال‌ها عمدتاً غيريكنواخت مي‌باشند، تعيين سرعت جريان براي جلوگيري از نهشته‌شدن اين ذرات مي‌تواند نقش مهمي در بالا بردن راندمان انتقال و كاهش هزينه‌هاي بهره‌برداري داشته باشد. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش با استفاده از مدل آزمايشگاهي و تجزيه و تحليل ابعادي، شرايط آستانه حركت ذرات رسوبي غيرچسبنده غيريكنواخت بررسي گرديد. دراين آزمايش‌ها 9 نمونه رسوب غيرچسبنده غيريكنواخت با اندازه و ضريب يكنواختي مختلف در سه شيب 0005/0، 001/0 و 002/0 مورد بررسي قرار گرفتند. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه با افزايش شيب كانال از 0005/0 به 002/0 براي رسوبات با اندازه‌هاي مختلف، پارامتر پايداري ذرات به‌طور متوسط 45 درصد كاهش مي‌يابد. همچنين با افزايش پارامتر بي‌بعد اندازه ذره از حدود 12/0 به 35/0 در شيب‌هاي مختلف، پارامتر پايداري ذره به‌طور متوسط 15 درصد كاهش مي‌يابد. همچنين نتايج نشان داد با افزايش ضريب يكنواختي رسوبات، پارامتر پايداري ذره، افزايش مي‌يابد، به‌طوري‌كه با افزايش ضريب يكنواختي از 5/4 به 5/7 براي شيب‌ها و اندازه‌هاي مختلف، پارامتر پايداري ذره به‌طور متوسط 6 درصد افزايش يافت. نتيجه‌گيري: با افزايش شيب و پارامتر اندازه ذره، پارامتر پايداري ذره كاهش يافته و با افزايش ضريب يكنواختي رسوبات، پارامتر پايداري ذره، افزايش مي‌يابد.

Background and Objectives: Generally, a moment that sediment particles start moving in stream is called incipient motion. A lot of research has been recently done to determine the conditions of incipient motion velocity of uniform and non-cohesive sediment in open channels and many relationships or graphs are presented. But studies on non-cohesive and non-uniform sediments are very little. With regard to the channel sediments which are mostly non-uniform, determination of the flow rate to prevent sediment deposition can be an effective role in increasing of transmission efficiency and reduced costs. Materials and Methods: In this study, incipient motion of non-cohesive and non-uniform sediment was investigated by laboratory modeling and dimensional analysis. In this study 9 non-cohesive and non-uniform sediment has been tested with different dimensions and uniformity coefficient in 0.0005, 0.001 and 0.002 slopes. Results: Results showed that with increasing channel slopes from 0.0005 to 0.002 for sediments with different size, stability parameter on average decreases 45 percent. Also increasing particle size parameter from 0.12 to 0.35 for different slope, stability parameter on average decreases 15 percent. Results showed that with increasing uniformity coefficient from 4.5 to 7.5 for different size of sediment and channel slope, stability parameter on average increases 6 percent. Conclusion: With increasing the slope and particle size parameters, stability parameter decreases and consequently, will increase with increasing uniformity coefficient.