کاربرد روش ساختار ناشی از حرکت (SFM) برای تعیین اندازه ذرات سطحی بستر در آبراهه‌های شنی

Abstract

مطالعه دقیق و کمی در مورد بستر­های زبر از اهمیت بسیاری برخوردار است. بدون تردید کمتر مثالی از حرکت سیال در طبیعت و پیرامون سازه­های هیدرولیکی می­توان یافت که جداره پیرامونی آن در شرایط بستر زبر قرار نداشته است. اگرچه رویکرد سنتی در تعیین زبری بستر بر اساس منحنی توزیع اندازه سنگ‌دانه‌ها استوار است، اما در رویکرد نوین، تعیین زبری بر اساس ارتفاع نقطه به نقطه بستر استوار می‌باشد که تعیین آن خود به‌سادگی میسر نیست. لذا با وجود مطالعات بسیار در زمینه جریان با بستر زبر و نیز توسعه روش­ها و ابزارهای گوناگون جهت تعیین مدل رقومی و خصوصیات آماری چنین بسترهایی، فقدان یک روش ساده، کم هزینه و با دقت بالا احساس می­گردد. در مطالعه حاضر به بررسی قابلیت‌های یکی از روش­های فتوگرامتری بُرد نزدیک با عنوان روش ساختار ناشی از حرکت دوربین (اصطلاحاً SFM) در تعیین اندازه ذرات سطحی بستر پرداخته شده است. به منظور صحت‌سنجی، موقعیت رقومی اشیای مختلفی با شکل هندسی منظم مانند کره و مکعب با این روش تعیین گردید و با مقادیر تئوری حاصل از معادله ریاضی آنها مقایسه شدند. صحت‌سنجی نتایج مدل حاصل از روش ساختار ناشی از حرکت برای اشکال هندسی نامنظم با استفاده از دستگاه لیزر اسکنر و کولیس انجام شد که بیانگر دقت بالای روش ساده و کم‌هزینه SFM بود. نتایج نشان داد که این روش قادر است با دقت مناسبی (19/0 تا 1 میلی‌متر) یک مدل رقومی بستر سنگ­دانه‌ای و شنی مصنوعی را شبیه­سازی کند. سپس این روش در محیط واقعی بستر رودخانه کردان بکار برده شد و توزیع اندازه نقطه به نقطه ذرات بستر بر اساس ابر نقاط حاصل از مدل رقومی توسعه‌یافته بدست آمد که نشان‌دهنده قابلیت مناسب این روش برای تعیین زبری طبیعی بستر رودخانه‌ها بر اساس مفاهیم روش‌های آماری می‌باشد.