بررسی ساختار جریان متاثر از توده گیاهی با سه تراکم مختلف در رودخانه قلوه‌سنگی

اثر توده گیاهی بصورت مستغرق در رودخانه‌ها برای مطالعه فرایند های هیدرولیکی مانند مقاومت جریان و انتقال رسوب قابل ملاحظه است. هرچند تحقیق در این زمینه بصورت محدود گزارش شده است. با توجه به شباهت بیشتر ساختار جریان متاثر از پوشش گیاهی به لایه اختلاط نسبت به لایه مرزی، تئوری اختلاط جهت کمی نمودن تعامل جریان و توده گیاهی در این پژوهش مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. هر چند یکی از ویژگی‌های اساسی توده گیاهی تشکیل جریان‌های درحال‌توسعه است که در تئوری اختلاط لحاظ نشده است. از اینرو ضروری است روابط دینامیک مکانی جریان، با تئوری لایه اختلاط ادغام گردند. در این پژوهش جهت ارزیابی کاربرد این تئوری از مطالعه میدانی کمک گرفته شد. در این مطالعه میدانی، از اندازه‌گیری‌های بعمل امده در رودخانه قلوه سنگی بهشت‌آباد در استان چهار‌محال‌بختیاری بر روی توده گیاهی با سه تراکم مختلف استفاده می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که تطابق قابل قبولی بین مقادیر اندازهگیری شده سرعت و تنش رینولدز با مقادیر برآورد شده بر اساس ادغام تئوری اختلاط و معادلات جریان در‌حال‌توسعه وجود دارد. اگرچه با افزایش تراکم پوشش گیاهی ضریب پخشیدگی به دلیل عدم گسترش و توسعه آزادانه پیچک ها نسبت به تئوری اختلاط استاندارد کوچکتر می‌گردد. با انجام آنالیز کوادرانت متاثر از توده گیاهی مشاهده گردید که پیشامد غالب در زیر تاج توده گیاهی، پرتاب و در بالای تاج توده گیاهی، جاروب می‌باشد. همچنین سهم رویداد جاروب در پایین‌دست توده گیاهی نسبت به روی آن به طور ملایم افزایش یافته است.

Investigation of the flow structure affected by three vegetation patch densities in a cobblebed river

The impact of submerged vegetation patch on hydraulic processes such as flow resistance and sediment transport is significant. However, a few researches have been reported for this issue in literature. Flow within and just above vegetation behaves similar to mixing layer rather than the boundary layer. This study applies the mixing layer theory to quantify the interaction between flow and submerged vegetation patch, emphasizing the effect of developing flow over small patches in the canonical mixing layer theory. Accordingly, it is essential to combine a canonical mixing layer model and modified equations to quantify evolving area along the patch. Field experiments were conducted over vegetation patch with three different densities in Beheshtabad cobblebed River located in ChaharmahalBakhtiari province. The results reveal that there are reasonable agreement between the measured values of velocity and Reynolds stress profiles and the estimated ones by evolving mixing layer equations. However, the spreading coefficient of this model decreases by increasing the canopy density thanks to the limitation of vertical development of eddies. Quadrant analysis over vegetation patch shows the dominate event under the crest of canopy is “ejection” and over it is “sweep”. Moreover, the contribution of “sweep” event increase slightly at downstream of vegetation patch.