مدل‌بندي ضريب زبري كانال‌هاي خاكي با پوشش گياهي بر مبناي قطر ذرات بستر جريان

Modeling Roughness Coefficients in Vegetated Canals Based on Bed Particles Diameters

براي كاهش هزينه‌هاي اندازه‌گيري ضريب زبري جريان در كانال‌هاي خاكي مي‌توان از متغيرهاي كمكي مانند قطر ذرات بستر استفاده نمود. روابط مبتني بر قطر ذرات خاك كف و جدار كانال‌هاي خاكي، به طور غالب براي بسترهاي بدون پوشش گياهي ارايه شده‌اند. بنابراين پژوهش حاضر با هدف الف) تعيين ضريب زبري كانال‌هاي خاكي داراي پوشش گياهي در شبكه آبياري و زهكشي مغان، ب) مقايسه ضريب زبري حاصل از روابط مبتني بر قطر ذرات بستر با مقادير واقعي و ج) ارايه مدل‌هاي‌ جديد براي ضريب زبري كانال‌هاي خاكي بر مبناي قطر ذرات بستر انجام شد. براي انجام آزمايش‌ها 181 مقطع از كانال‌هاي خاكي در شبكه آبياري و زهكشي مغان انتخاب شدند. سرعت جريان آب در مقاطع مختلف كانال‌ها با استفاده از مولينه و مختصات نيمرخ عرضي مقاطع كانال‌ها به وسيله دوربين نقشه‌برداري (ترازياب) و يك شاخص مدرج تعيين شد. مقدار ضريب زبري با توجه به ابعاد و سرعت جريان آب در كانال‌هاي خاكي از رابطه مانينگ به دست آمد. ميانگين ضريب زبري در بستر‌هاي خاكي داراي پوشش گياهي 076/0 به دست آمد. كاربرد رابطه‌هاي استريكلر، هندرسون، گارد و راجو و برآي و رابطه‌هاي رودكيوي، برآي، ليين و كارلسون و هندرسون) به مقادير قابل قبولي براي ضريب زبري كانال‌هاي خاكي با پوشش گياهي منجر نشد. به منظور ارايه و توسعه مدل‌هاي مبتني بر قطر ذرات بستر براي برآورد ضريب زبري بستر‌هاي خاكي داراي پوشش گياهي، از اندازه‌هاي D50، D65 و D75 ذرات بستر استفاده گرديد. ضريب همبستگي ضريب زبري با اين اندازه قطرها به ترتيب برابر 91/0، 83/0 و 66/0 بود. علاوه بر دقت قابل قبول مدل‌هاي پيشنهادي، سهولت كاربرد و سادگي مدل‌ها، مزيت ديگر آن‌ها مي‌باشد.

The indirect variables such as bed particles diameters could be applied to estimate roughness coefficients (RC) to decrease measurement costs. Bed particles diameters based relations were developed for non-vegetated channels. Therefore, the current study was conducted to evaluate bed particles diameters based relations (BPBR), to estimate roughness coefficients in vegetated canals for irrigation and drainage network of Moghan (in North-west of Iran) and to compare acquired RC from BPBR and RC from experiments and to model roughness coefficients in vegetated canals as a function of bed particles diameters. In irrigation and drainage network of Moghan 181 canals sections were selected to measure water flow velocity (with a flow meter) and canal cross sections. The Manning coefficients were estimated via water velocities, hydraulic radius and canal slopes. Results revealed that RC varied from 0.005 to 0.41 and averaged at 0.076 in vegetated channels. Also, Applying Strickler, Henderson, Garde and Raju and Bray (relations based on D50) and Ravdkivi, Bray, Lane and Carlson and Henderson (relations based on D65 and D75) did not produce a suitable value for RC in vegetated channels. The particle diameters (D50, D65 and D75) were applied to model roughness coefficient as a function of bed particles diameters in vegetated channels. Relative to the results from developed relations, the model results were relatively precision and recommendable. The correlation coefficient of RC with the particle diameters of D50, D65 and D75 were 0.91, 0.83 and 0.66, respectively. The advantages of developed models were accuracy, simplicity and facility in application.