فرمولی فیزیک مبنا برای شار فرسایش بستر چسبنده

Abstract

فرمول‌های مورد استفاده برای محاسبه نرخ فرسایش بستر چسبنده فاقد مبانی فیزیکی بوده و قادر به تشریح فرسایش بستر در حال تحکیم و در معرض سیلاب ها و طوفان ها نمی باشند، لذا نیاز به رویکرد و فرمول و الگوریتم مدل سازی جدیدی می‌باشد که دارای سرعت و دقت کافی و لازم جهت استفاده در مدل سازی کیفیت آب باشد. فرمول جدید پیشنهادی، تنش برشی بستر را به صورت یک متغیر احتمالاتی ساده تک متغیری در نظر می‌گیرد. این فرمول، نرخ فرسایش پتانسیل را معادل نرخ فرسایش از روی گل روان که به عنوان پدیده اختلاط کاملاً قابل تحلیل می‌باشد، در نظر می‌گیرد. در فرمول، تنش برشی بحرانی معادل مقاومت برشی بستر در حالت زهکشی شده و در نزدیکی سطح مشترک بستر و بدنه جریان در نظر گرفته شده است. مقاومت برشی واقعی بستر را می توان با کمک روابط موجود به چگالی خشک رسوبات بستر و چسبندگی ارتباط داد. فرمول پیشنهادی نیاز به هشت متغیر دارد. هفت متغیر آن را می‌توان با کمک آزمایش‌های مکانیک خاک و استوانه تحکیم و روابط موجود اندازه گیری کرده و به برآوردهای قابل قبولی از آنها دست پیدا کرد. تنها متغیری که قابل محاسبه نبوده و باید در مرحله واسنجی مورد ارزیابی قرار گیرد، ضریب مربوط به توزیع احتمال تنش برشی لحظه ای می‌باشد. برای ارزیابی فرمول، بعد از نمونه برداری از آب و رسوبات بستر مصب مخزن سد سفیدرود در ناحیه ورود رودخانه قزل اوزن،آزمایش های کوتاه مدت فرسایش در یک فلوم مستقیم با امکان گردش آب و رسوب و آزمایش های تحکیم در یک استوانه تحکیم انجام شد. در فلوم مستقیم برای هفت دوره تحکیم (بارگذاری ناشی از وزن)، چندین مجموعه آزمایش انجام شد. فرمول پیشنهادی نتایج آزمایشگاهی را با دقت مناسبی شبیه سازی نموده و به خوبی ظرفیت واسنجی دارد.