بررسی آزمایشگاهی تنش‌برشی آستانه فرسایش رسوبات ریزدانه (مطالعه موردی رسوبات مخزن سد کرخه)

نوع مقاله: یادداشت تحقیقاتی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه شهرکرد

2 مرکز تحقیقات منابع آب دانشگاه شهرکرد

3 دانشگاه شهرکرد

4 مرکز تحقیقات منابع آب

5 دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

برای تخلیه رسوبات تجع یافته در پشت بدنه سدها، بررسی شرایط آستانه فرسایش رسوبات و تعیین نرخ فرسایش آن‌ها امری ضروری است. در این تحقیق به بررسی رسوبات مخزن سد کرخه و تعیین آستانه فرسایش رسوبات آن پرداخته شده است. بدین منظور از فلوم دایره‌ای واقع در آزمایشگاه منابع آب مرکز تحقیقات منابع آب دانشگاه شهرکرد استفاده شده و رسوبات مورد آزمایش از پشت بدنه سد کرخه تهیه گردید. این رسوبات از نوع ریزدانه بوده و قبل از انجام آزمایشات اصلی، روند ته نشینی و تحکیم رسوبات در ستون‌های ته‌نشینی برای دوره‌های مختلف تحکیم (3، 14 و 30 روز) مورد آزمایش قرار گرفت. بر این اساس، رسوبات در فلوم دایره‌ای آماده سازی و آزمایشات به ازای تنش برشی‌های مختلف انجام و در حین آزمایش روند تغییرات غلظت رسوبات فرسایشی، تنش‌برشی آستانه فرسایش و نرخ فرسایش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد غلظت رسوبات فرسایش یافته تابعی از زمان تحکیم رسوبات و تنش‌برشی بستر است. همچنین مشخص شد زمان تحکیم بر تنش‌برشی آستانه فرسایش رسوبات تاثیرگذار است به طوری که مقادیر تنش‌برشی آستانه شروع فرسایش برای زمان‌های تحکیم 3، 14 و 30 روز به ترتیب 16/0، 22/0 و 31/0 نیوتن بر متر مربع بدست آمد. نتایج نشان داد نرخ فرسایش با دوره تحکیم رابطه معکوس دارد، به طوری که در تنش‌برشی یکسان، افزایش دوره تحکیم موجب کاهش نرخ فرسایش می‌شود.

کلیدواژه‌ها


پرهمت. ج.، پرهمت. ر، (1390). تحلیل و بررسی منطقه­ای دبی پایه حوضه های کارستی مطالعه موردی حوضه کرخه، چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

خواستار بروجنی. م.، صمدی بروجنی، ح. (1391). بررسی خصوصیات هیدرولیکی جریان در فلوم دوار با استفاده از سرعت سنج صوتی (ADV). مجله هیدرولیک ایران. دوره 7، شماره 2. ص‌ص. 75-88.

Amelia V.C.M., Teixeira, C.F.J., Senhorinha. Teixeira, F.C.F.S. (2010). Physical characterization of estuarine sediments in the northern coast of Portugal. Journal of Coastal Research, 26.2: 301-311.

Bui, T.D. (2000). Cohesive Sediment Transport in Natural Streams. Water Resources 2000. 129.97.146.103

Droppo, I.G. (2009). Biofilm structure and bed stability of five contrasting freshwater sediments. Marine and Freshwater Research. 60: 690-699.

Giardino, A., Ibrahim, E., Adam, S., Toorman, E.A., Monbaliu, J. (2009). Hydrodynamics and Cohesive sediment transport in the Ijzer Estuary, Belgium: case steady. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering (ACSE), 135:176-184.

Glasbergen, K. (2014). The Effect of Coarse Gravel on Cohesive Sediment Entrapment in an Annular Flume. presented to the University of Waterloo in fulfillment of the thesis requirement for the  Degree of master of Science In Geography. Waterloo, Ontario, Canada.

Huang, J., Hilldate, R.C., Greiman, B.P. (2006). Erosion and sedimentation manual. U.S. Department of the interior. United States Bureau of Reclamation.

Krestenitis, Y.N., Kombiadou, D.K., Savvidis, Y.G. (2007). Modelling the cohesive sediment transport in marine environment: the case of Themaikos Gulf. Ocean Science, 3:91-104.

Krishnappan, B.G. (2006). Cohesive sediment transport studiesusing a rotating circular flum. The 7th Int. Conf. on Hydroscience and Engineering (ICHE), Sep10-13, Philadelphia ,USA.

Lumborg, U. (2005). Modeling the deposition, erosion, and flux of cohesive sediment through Oresund. Journal of Marine System, 56:179-193.

Mehta, A.J., E.J. Hayter, W.R. Parker, R.B. Krone, and A.M. Teeter (1989). "Cohesive Sediment Transport. I: Process Description," Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 115, No. 8, pp. 1076-1 093.

Millar, R.G., and M.C. Quick (1998). "Stable width and depth of gravel bed rivers with cohesive banks," Journal of Hydra~tlicE ngineering, Vol. 124(l O), 1005-10 1 3

Krestenitis, Y.N., Kombiadou, D.K., Savvidis, Y.G. (2007). Modelling the cohesive sediment transport in marine environment: the case of Themaikos Gulf. Ocean Science, 3:91-104.

Lavelle, J. W., Mofjeld, H. O., & Baker, E. T. (1984). An in-situ erosion rate for a fine-grained marine sediment. Journal of Geophysical Research 89, 6543–6552.

Roberts, J, R. Jepsen, D. Gotthard, and W. Lick (1998). "Effects of Particle Size and Bulk Density on Erosion of Quartz Particles," Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 124, No. 12, pp. 1261-1267.

Samadi-Boroujeni, H., Fathi-Moghaddam, M., Shafaie-Bajestan, M., Vali-Samani, M.H. (2005). Modelling of sedimentation and self-weight consolidation of cohesive sediments. Sediment and Ecohydraulics Intercoh (Elsevier B.V). 1stEdn. Oxford, UK, ISBN: 978-444-53184-1.

Scully, R.W., Shiffman, R.L., Olsen, H.W. and Ko,H.Y., (1984). Validation of Consolidation Properties of Phosphatic Clay at Very High Void Ratios, ASCE Symposium on Sedimentation/ Consolidation Models, San Francisco.

Stone, M., krishnappan, B.G., Emelko, M.B. (2008). The effect of bed age and shear stress on the particle morphology of eroded cohesive river sediment in an annular flume. Journal of Water Research. 42: 4179–4187.

Wang, Y.H., (2002). The intertidal erosion rate of cohesive sediment: a case study from Long Island Sound. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 56: 891-896.

Winterwerp, J. C. van Kestern, W. G. M. van Prooijen, B. (2012). A conceptual framework for shear flow-induced erosion of soft cohesive sediment beds.

Yang, S.S and J.Y. Wang. (1996). Morphogenesis, ATP content and oxytetracycline production by Streptomyces rimosus in solid state cultivation. Journal of Appl. Bacteriol. 80:545-550.