بررسی اثر عمق نفوذ پلکان در محیط متخلخل بر تبادل جریان های سطحی و زیرسطحی

تبادل جریان های سطحی و زیرسطحی در بستر رودخانه‏ها در اثر شکل طبیعی رودخانه‏ و سازه‏های مختلف در مسیر جریان، بدلیل توجه روز افزون به محیط زیست در سالهای اخیر، مورد توجه محققین قرار گرفته است. از آنجایی که سازه های مسیر جریان نقش کنترل شده و اثرگذارتری نسبت به ریخت شناسی رودخانه ها در شکل گیری این تبادلات دارند، در این پژوهش تاثیر عمق نفوذ این سازه ها در بستر متخلخل بر خصوصیات جریان های تبادلی از طریق آزمایش و شبیه سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در یک کانال آزمایشگاهی به طول 10 متر، عرض 20 سانتی متر، عمق 30 سانتی متر و شیب 01/0،  برای سه عمق نفوذ 9، 11 و 13 سانتی متر انجام و برای مسیریابی جریان از ردیاب پتاسیم پرمنگنات استفاده شد. همچنین برای بدست آوردن مشخصات جریان تبادلی و الگوی جریان تبادلی با روش ردیابی ذرات، توسط نرم افزار Flow 3D شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که در دامنه رینولدز 1020 تا 3450، افزایش عمق نفوذ سازه از 9 به 13 سانتی متر، موجب افزایش زمان ماند و کاهش نرخ تبادل می شود. افزایش دبی جریان موجب کاهش نرخ تبادل و افزایش زمان ماند می شود. بنابراین می توان بکارگیری پلکان با عمق نفوذ بیشتر را برای بدست آوردن زمان ماند بیشتر و پلکان با عمق نفوذ کم تر را برای بوجود آوردن نرخ تبادل بیش تر توصیه کرد.