بررسی آزمایشگاهی تاثیر شکل، آرایش و مساحت صفحات نفوذناپذیر مستغرق بر مشخصه های جریان غلیظ

امروزه احداث سدها یکی از مهمترین راهکارها برای ذخیره آب های سطحی می باشد. در مخازن سدها، جریان غلیظ معمولا عامل انتقال و ته نشینی رسوبات است. اگر جریان غلیظ به طور کامل در مناطق میانی مخزن سد متوقف شود، مقدار رسوبگذاری در پای دیواره سد کاهش یافته و در نتیجه وظایف اصلی سد مختل نخواهد شد لذا مطالعه در خصوص شناخت دقیق این پدیده از اهمیت خاصی برخوردار است. یکی از روش های تغییر هیدرولیک جریان غلیظ و کندکردن آن، زبرکردن یا استفاده از مانع در بستر است. تاکنون تحقیقات زیادی در زمینه سرعت پیشروی جریان غلیظ و کنترل آن به وسیله موانع و زبری انجام گرفته شده است اما بررسی منابع موجود نشان می دهد که در زمینه تاثیر صفحات نفوذناپذیر مستغرق بر جریان غلیظ پژوهشی صورت نگرفته است.
در این پژوهش، سرعت راس و ارتفاع پیشانی جریان غلیظ بر روی بستر با نصب صفحات نفوذناپذیر مستغرق مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از فلومی به عرض 30 سانتیمتر، به طول 10 متر و ارتفاع 46 سانتیمتر استفاده گردید. جریان غلیظ با غلظت 20 گرم بر لیتر در دو شیب 1 و 2 درصد و 40 گرم بر لیتر در دو شیب 1 و 2 درصد وارد فلوم آزمایشگاهی شد و صفحات نفوذناپذیر با دو مساحت 16 و 36 سانتیمتر مربع تحت پنج شکل مربع، مستطیل، مثلث، متوازی الاضلاع و ذوزنقه با آرایش موازی و همچنین شکل مربع با مساحت 16 سانتیمتر مربع تحت پنج آرایش موازی، شطرنجی، همگرا، واگرا و Z شکل در مسیر جریان قرار گرفت.
اندازه گیری سرعت در 6 مقطع به فاصله 50 سانتیمتر از هم و اندازه گیری ارتفاع پیشانی در 21 مقطع به فاصله 15 سانتیمتر از هم انجام گرفت. سپس براساس داده های به دست آمده و با انجام آنالیز ابعادی به روش پای باکینگهام، نمودارهای بی بعد مربوط به سرعت، ارتفاع و عدد فرود پیشانی جریان غلیظ رسم شد. در اثر برخورد جریان غلیظ با صفحات، سرعت بی بعد در طول مسیر نصب، به میزان قابل توجهی کاهش یافت همچنین بررسی ارتفاع پیشانی جریان غلیظ در طول مسیر نیز نشان داد در ابتدای مسیر صفحات باعث کاهش ارتفاع پیشانی جریان شدند اما به تدریج و در انتهای مسیر باعث افزایش پیشانی جریان شدند و بنابراین عدد فرود در طول مسیر جریان روند کاهشی داشت.
نتایج نشان داد که سرعت پیشروی جریان غلیظ نسبت به بستر صاف در وضعیت نصب صفحات با شکلهای مختلف به میزان 25 تا 48 درصد و ارتفاع پیشانی نیز به میزان 1/5 تا 4/18 درصد کاهش یافت. همچنین در آرایشهای مختلف نیز سرعت پیشروی به میزان 2/11 تا 1/45 درصد و ارتفاع پیشانی نیز به میزان 4/0 تا 4/18 درصد کاهش یافت. در غلظت 20 گرم بر لیتر آرایش همگرا و در غلظت 40 گرم بر لیتر آرایش موازی بهترین آرایش مشخص شدند. با تغییر مساحت صفحات از 16 به 36 سانتیمتر مربع بین شکلهای مختلف، شکل متوازی الاضلاع با 2/22 درصد بیشترین تاثیر را در کاهش سرعت نشان داد.