بررسي آزمايشگاهي پديده برخاستگي در جريان‌هاي غليظ رسوبي

Experimental Investigation of lifting phenomenon in Sediment-Laden Density Currents

جريان غليظ زماني اتفاق مي‌افتد كه اختلاف چگالي بين دو سيال وجود داشته باشد. اين نوع جريان‌ يكي از مكانيزم‌هاي مهم در انتقال و رسوبگذاري مواد غيرچسبنده در مخازن با دره‌هاي باريك و عميق هستند. در تحقيق حاضر 63 آزمايش جريان غليظ رسوبي اجرا شد تا تاثير دو شكل و سه ارتفاع زبري مصنوعي روي رفتار اين جريان نسبت به بستر صاف بررسي شود. پروفيل‌هاي قائم سرعت و غلظت در بدنۀ جريان برداشت شد. نتايج بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه وجود زبري باعث افزايش ضخامت بدنۀ جريان غليظ به مقدار متوسط 47 درصد، كاهش سرعت حداكثر به مقدار متوسط 29 درصد، و افزايش فاصلۀ سرعت حداكثر از بستر به مقدار متوسط 163 درصد مي‌شود. همچنين، براي زبري‌هاي مختلف در شرايط خاص هيدروليكي و تحت تاثير عوامل عدد فرود جريان، زبري نسبي و عامل انسداد پديدۀ برخاستگي مشاهده گرديد. اين رفتار پروفيل سرعت را در بدنۀ جريان تحت تاثير مي‌دهد به نحوي كه با وقوع برخاستگي مقدار سرعت حداكثر 5 تا 25 درصد در طول جريان افزايش مي‌يابد. با بررسي مقدار رسوبگذاري در طول جريان، مشخص گرديد كه وجود زبري‌ها، به‌شرط وقوع نيافتن برخاستگي، رسوبگذاري را به‌ طور متوسط 223 درصد افزايش مي‌دهد.

Density currents are formed when gravity acts upon a density difference between two different fluids. These currents are the most important transport mechanisms and deposition of noncohesive sediments in narrow and deep reservoirs. In this research, 63 experiments were performed to investigate the effects of two shapes and three heights of artificial roughness on sediment-laden density currents. Velocity and concentration profiles were measured in the body of current. Results showed that presence of roughness causes 47% increasing in the density current body thickness, 29% decreasing in the maximum value of velocity and 163% increasing in the distance of peak value of velocity point from the bed in the normal velocity profile. Also for different roughness and with special hydraulic conditions, Lifting phenomenon has been observed, which is affected by densimetric Froude number, relative roughness and blockage factors. This phenomenon effects on the velocity and causes 5-25% increasing in the maximum value of velocityi the stream line of current. Sedimentation rate in the current over rough bed is approximately 223% more than smooth bed if lifting phenomenon has not be occurred.