بررسی آزمایشگاهی اندرکنش آب سطحی و زیرسطحی در پشتۀ رسوبی میانی

Abstract

تبادل هایپریک در مجاری روباز در چرخۀ اکولوژی و هیدرولوژی بسیار تأثیرگذار است. پشته‏های رسوبی از جمله عوامل مورفولوژیکی رودخانه هستند که جریان هایپریک را تحت تأثیر قرار می‏دهند. در تحقیق حاضر، جریان ماندگار در اطراف یک پشتۀ رسوبی سه‌بعدی متقارن با قاعدۀ بیضی (m64/0×m2) و ارتفاع 1/0 متر در یک فلوم آزمایشگاهی بررسی شد. برای بررسی آثار استغراق، مطالعات آزمایشگاهی پشتۀ رسوبی در دو حالت غیر مستغرق و مستغرق کامل بررسی شد. همچنین، الگوی جریان و میدان فشار در اطراف پشتۀ رسوبی توسط مدل ریاضی شبیه‏سازی شد. سپس، الگوی فشار محاسبه‌شده از مدل ریاضی به عنوان شرایط مرزی روی مرز بالایی پشتۀ رسوبی قرار گرفت و جریان زیرسطحی با استفاده از مدل آب زیرزمینی به صورت سه‌بعدی شبیه‏سازی شد. نتایج تحقیق نشان داد شاخص بی‏بعد دبی تبادلی بین جریان سطحی و زیرسطحی، با افزایش دبی جریان کاهش داشته و تغییرات آن همبستگی مناسبی با عدد رینولدز محیط متخلخل پشته نشان می‌دهند. درصد دبی تبادلی به دبی جریان سطحی در محدودۀ 5/3 تا 5/7 است. با افزایش دبی جریان، گسترش فضایی خطوط جریان افزایش داشته و در شرایط غیر مستغرق گسترش عرض آن شبیه جریان‏های هایپریک ناشی از فرم بسترهای ریفل-پول و دیون دوبعدی است. همچنین، نتایج نشان داد توزیع فراوانی طول خطوط جریان و زمان ماندگاری ذرات در محیط متخلخل پشته نیز از الگوی لوگ نرمال پیروی می‏کند که با افزایش دبی جریان به توزیع متقارن نزدیک‏تر می‏شود. در ضمن، با افزایش دبی جریان، زمان ماندگاری میانۀ بی‏بعد ذرات در محیط متخلخل پشته (t_m*)، کاهش داشته و در این آزمایش‏ها بین 004/0 تا 01/0 است.