بررسی آزمایشگاهی اندرکنش آب سطحی و زیرسطحی در پشتۀ رسوبی میانی

تبادل هایپریک در مجاری روباز در چرخۀ اکولوژی و هیدرولوژی بسیار تاثیرگذار است. پشته‏های رسوبی از جمله عوامل مورفولوژیکی رودخانه هستند که جریان هایپریک را تحت تاثیر قرار می‏دهند. در تحقیق حاضر، جریان ماندگار در اطراف یک پشتۀ رسوبی سه‌بعدی متقارن با قاعدۀ بیضی (m0.64×2m) و ارتفاع 0.1 متر در یک فلوم آزمایشگاهی بررسی شد. برای بررسی آثار استغراق، مطالعات آزمایشگاهی پشتۀ رسوبی در دو حالت غیر مستغرق و مستغرق کامل بررسی شد. همچنین، الگوی جریان و میدان فشار در اطراف پشتۀ رسوبی توسط مدل ریاضی شبیه‏سازی شد. سپس، الگوی فشار محاسبه‌شده از مدل ریاضی به عنوان شرایط مرزی روی مرز بالایی پشتۀ رسوبی قرار گرفت و جریان زیرسطحی با استفاده از مدل آب زیرزمینی به صورت سه‌بعدی شبیه‏سازی شد. نتایج تحقیق نشان داد شاخص بی‏بعد دبی تبادلی بین جریان سطحی و زیرسطحی، با افزایش دبی جریان کاهش داشته و تغییرات آن همبستگی مناسبی با عدد رینولدز محیط متخلخل پشته نشان می‌دهند. درصد دبی تبادلی به دبی جریان سطحی در محدودۀ 3.5 تا 7.5 است. با افزایش دبی جریان، گسترش فضایی خطوط جریان افزایش داشته و در شرایط غیر مستغرق گسترش عرض آن شبیه جریان‏های هایپریک ناشی از فرم بسترهای ریفل-پول و دیون دوبعدی است. همچنین، نتایج نشان داد توزیع فراوانی طول خطوط جریان و زمان ماندگاری ذرات در محیط متخلخل پشته نیز از الگوی لوگ نرمال پیروی می‏کند که با افزایش دبی جریان به توزیع متقارن نزدیک‏تر می‏شود. در ضمن، با افزایش دبی جریان، زمان ماندگاری میانۀ بی‏بعد ذرات در محیط متخلخل پشته (tm*)، کاهش داشته و در این آزمایش‏ها بین 0.004 تا 0.01 است.