بررسی آزمایشگاهی فرسایش رسوبات چسبنده در حضور رسوبات درشت دانه بستر

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 علوم مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

2 هیئت علمی دانشگاه شهرکرد

3 مرکز تحقیقات منابع آب دانشگاه شهرکرد

4 دانشجوی دکتری کروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد، ایران مرکز تحقیقات منابع آب دانشگاه شهرکرد

چکیده

تایج نشان داد با وجود افزایش تنش‌برشی در بسترهای حاوی رسوبات درشت‌دانه، میزان فرسایش رسوبات چسبنده نسبت به بستر صاف کاهش می‌یابد. مقادیر غلظت رسوبات فرسایش یافته پس از پایان یافتن آزمایش‌ها برای بستر صاف و غیر صاف (با مواد بستر D50= 48.2 mm) به‌ترتیب 47 و 9/1 گرم بر لیتر به دست آمد که نشان می دهد بستر درشت دانه توانسته تا 96 درصد نسبت به بستر صاف فرسایش رسوبات چسبنده را کاهش دهد. این در حالی است که به ازای یک نیروی ثابت، تنش‌برشی متوسط جریان دراین بستر 5/5 برابر بستر صاف است. کاهش پدیده فرسایش و نرخ آن در بسترهای حاوی رسوبات درشت‌دانه ناشی از تله‌اندازی رسوبات ریزدانه در میان فضای خالی رسوبات درشت‌دانه بستر است که اجازه دوباره معلق شدن پیدا نمی‌کنند. در این تحقیق تنش‌برشی آستانه فرسایش رسوبات چسبنده در بستر صاف 12/0 نیوتن بر متر مربع به‌دست آمد. این در حالی است که تنشبرشی بحرانی فرسایش برای بستر زبر (D50=2.8 mm و D50=48 mm) به‌ترتیب 16/0 و 92/0 نیوتن بر متر مربع بدست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Cohesive Sediments Erosion in Presence Bed Coarse-Grain size Sediments

نویسندگان [English]

  • Milad Khastar Boroujeni 1
  • Hossein Samadi-Boroujeni 2
  • Marzie Ghasemi 3
  • zahra Taheri 4
1 Water Engineering Department, Ferdowsi Mashahd University
2 Faculty of water Engineering of Shahrekord University, shahrekord, iran
3 Water Researcher Resource Center (WRRC) of Shahrekord University, Shahrekord, Iran
4 Ph.D Student of Water Structure of Ferdowsi University, Mashhad, Iran WRRC of Shahrekord University, Iran
چکیده [English]

This paper studies the erosion of cohesive sediments in case of bed having coarse-grain size. Experiments have been conducted in an annular flume with six different bed material grain sizes (D50=2.8 mm to D50=48 mm) at five different shear stresses and 24 hours self-consolidated cohesive sediment which placed on the bed material. The hydraulic parameters have been measured by using an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). The results showed that despite the increase in flow shear stress in bed containing coarse grains, the amount of erosion of deposited cohesive sediments on the bed materials to de significantly decreased in comparison with the case of the smooth bed.The results showed that despite the increase in flow shear stress in bed containing coarse grains, the amount of erosion of deposited cohesive sediments on the bed materials to de significantly decreased in comparison with the case of the smooth bed.The results showed that despite the increase in flow shear stress in bed containing coarse grains, the amount of erosion of deposited cohesive sediments on the bed materials to de significantly decreased in comparison with the case of the smooth bed. Final concentration of eroded cohesive sediment in the flow for smooth bed and coarse-grain size bed (D50 = 48.2 mm) were observed 47 and 1.9 g/l, respectively, which shows that the coarse-grain size bed caused to be decreased the rate of cohesive sediment erosion up to 96% in comparison with the smooth bed, while the shear stress in case of the rough bed was 5.5 times more than that of smooth bed. This significant reduction of the erosion rate might be because of cohesive sediment trapping inside of void space of the bed materials so that the trapped fine sediment did not let to re-suspended into the flow. In this work the critical shear stress for erosion of deposited cohesive sediment has been obtained 0.12 N/m2 for smooth bed and 0.16 and 0.92 N/m2 for bed material with grain size of 2.8 and 48 mm, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Entrapping
  • Deposition
  • Critical Shear Stress
  • Consolidation
  • Annular Flume