بررسی آزمایشگاهی هیدرولیک جریان در چیدمان های مختلف ساقه های مصنوعی در طراحی کانال ماهی قایقرو

سدها و بندهای انحرافی از جمله سازه های تقاطعی در مسیر رودخانه ها هستند که مانع مهاجرت ماهی ها به بالادست می شوند. راه ماهی با ایجاد مسیری مطمئن، دسترسی ماهیان به زیستگاه مورد نظرشان را فراهم می آورد. کانال ماهی قایقرو که از ایده های جدید طراحی محسوب می شود، به دلیل داشتن عملکردی همسو با محیط-زیست، مورد توجه بسیاری از کشورها قرار گرفته است. در این راه ماهی، برخلاف راه ماهی های متداول، از علف های مصنوعی برای استهلاک انرژی استفاده می شود. در واقع این علف های مصنوعی، برس هایی متشکل از المان های عمودی هستند که نقش ساقه های گیاهی را در کانال ایفا می کنند. علف های مصنوعی علاوه بر ایجاد محیطی امن برای عبور ماهیان، به دلیل خمش مناسب ساقه ها، قایق های کوچک نیز می توانند به راحتی بر روی آن عبور کنند. برس ها با چیدمان های مختلفی در کانال ماهی قایقرو قرار گرفته می شوند، که هریک از این چیدمان ها تاثیر متفاوتی بر میزان استهلاک جریان دارند. هدف اصلی از انجام این پژوهش بررسی آزمایشگاهی اثر این چیدمان ها بر عمق جریان در حوضچه ها و سرعت جریان در محل شکاف ورودی ماهیان است و به انتخاب چیدمانی که از نظر هیدرولیکی عملکرد مناسب تری دارد، پرداخته شده است.

این آزمایش در کانالی به طول 12متر و عرض 5/0متر با چهار چیدمان متفاوت از برس ها با تعداد المان های ثابت انجام شد. برس ها از لوله های پلی اتیلنی به ضخامت 6میلی متر و ارتفاع 20سانتی متر که بر روی صفحات PVC به ضخامت 16میلی متر تعبیه شده، ساخته شدند. مدل ها با توجه به چیدمان مورد نظر، در کف کانال ثابت شدند. عمق جریان در مرکز حوضچه ها توسط عمق سنج و سرعت جریان در شکاف ورودی ماهی، از کف کانال تا سطح آب به فاصله هر 1سانتی متر، توسط میکرومولینه اندازه گیری شد. همچنین با آنالیز ابعادی پارامترهای بی بعد موثر بر ضریب زبری (n) تعیین شد.

نتایج نشان می دهد که پارامتر بی بعد عمق استغراق (y/h) نسبت به دیگر پارامترهای بی بعد، بیشترین تاثیر را روی ضریب زبری (n) دارد. در شرایط مستغرق، با افزایش عمق استغراق (y/h) ضریب زبری (n) کاهش و در شرایط غیرمستغرق با افزایش عمق استغراق (y/h) ضریب زبری (n) افزایش می یابد، بیشترین ضریب زبری (n) در آستانه استغراق رخ می دهد. میزان افزایش ضریب زبری (n)، در شرایط نیمه مستغرق نسبت به شرایط مستغرق در چیدمان اول 18درصد، چیدمان دوم 5درصد، چیدمان سوم 6درصد و چیدمان چهارم حدود 20درصد می باشد. یافته ها حاکی آن است، در شکاف ورودی ماهی، روند نمودار سرعت جریان (v) از کف کانال تا سطح آب افزایشی است و محدوده سرعت بین 0/6 تا 0/7 متر بر ثانیه است. مطابق یافته ها، روند افزایش سرعت تا ارتفاع المان ها بسیار کند و در اعماق بالاتر از المان ها، روند افزایش سرعت زیاد است. علاوه بر این، نتایج این پژوهش نشان داد، روند نمودارهای دبی_اشل برای چیدمان ها همواره افزایشی است ولی در شرایط غیر مستغرق نمودار با شیب بیشتری نسبت به شرایط مستغرق افزایش می یابد. با بررسی چیدمان ها در نمودارهای دبی بی بعد (Q*) نیز می توان دریافت، محدوده ضریب زبری (n) چهار چیدمان در یک شرایط ثابت آزمایشگاهی، متفاوت است و در چیدمان چهارم ضریب زبری (n) تا حدود 90درصد افزایش می یابد.

با توجه به نتایج حاصل، آرایش برس ها تاثیر بسزایی در میزان ضریب زبری دارند که در این پژوهش چیدمان چهارم با بیشترین همپوشانی، بالاترین ضریب زبری را در کانال ایجاد می کند. در نتیجه با اجرای این چیدمان در کانال ماهی قایقرو علاوه بر امکان تردد قایق در کانال، محیطی امن برای ماهیان ایجاد می شود.