ساختار جريان بر روي توده گياهي مستغرق در فلوم آزمايشگاهي

Flow Structure within a Vegetation Patch in an Experimental Flume

توده گياهي مستغرق، ساختار جريان را به طور قابل ملاحظه ­اي تغيير مي­دهد. شناخت ساختار جريان متأثر از توده گياهي مستغرق، امري ضروري براي مهندسان رودخانه است. تئوري ­هاي موجود فرايند اختلاط مي­توانند براي بررسي تعامل توده گياهي و جريان كمك نمايند؛ هرچند يكي از ويژگي ­هاي اساسي توده گياهي با طول محدود، تشكيل جريان­ هاي در حال توسعه بر روي آن است كه در تئوري لايه اختلاط لحاظ نشده است. از اين‌رو ضروري است مفهوم ديناميك مكاني جريان، با تئوري لايه اختلاط براي مطالعه ساختار جريان بر روي توده گياهي با يكديگر ادغام شوند. در اين پژوهش، براي كاربرد تئوري لايه اختلاط در جريان­ هاي در حال توسعه، به مطالعه آزمايشگاهي بر روي يك توده گياهي مصنوعي مستغرق در دو دبي 29 و 21 ليتر بر ثانيه پرداخته مي­شود. نتايج نشان مي­دهند كه ضخامت لايه اختلاط بر روي توده گياهي با دو ناحيه در حال توسعه و كاملاً توسعه ­يافته، روند لگاريتمي داشته و ضريب پخشيدگي بر روي توده گياهي مورد مطالعه به دليل ارتفاع كم پوشش و عدم رشد آزادانه ضخامت لايه اختلاط، كمتر از دامنه پيشنهادي توسط ساير پژوهشگران است. همچنين تطابق قابل قبولي بين داده­ هاي اندازه­ گيري شده و برآورد شده لايه اختلاط روي توده گياهي مشاهده گرديد. توزيع محدب تنش رينولدز بر روي توده گياهي در جريان در حال توسعه، ضرورت توجه بيشتر در برآورد ضريب زبري و انتقال رسوب را ايجاب مي‌كند.

Submerged vegetation patch plays a significant role in flow structures in river engineering. Although the existing theories of mixing layer can be applied to investigate the interaction of vegetation patch and flow, the effect of developing flow over small patches has not been yet considered in the literature. This experimental study applies the mixing -layer theory over artificial vegetation patch for two flow discharges 21 and 29 l/s. The results reveal that the mixing-layer thickness over the vegetation patch follows a logarithmic trend for developing and fully developed flow regions and the diffusion coefficient is less than the reported values in literature due to the limitation of vertical development of the mixing layer width by the bed and small canopy height. Also, there is a reasonable agreement between the measured values with the estimated ones by the mixing- layer over vegetation patch. The convex Reynolds stress distribution calls for more consideration in estimation roughness coefficient and sediment transport over vegetation patch under developing flow