بررسی آزمایشگاهی تله اندازی رسوب و مولفه های جریان در کانال با پوشش گیاهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشی پژوهشکده‌ حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

2 عضو هیات علمی دانشگاه زنجان

3 دانشجوی کارشنا‌سی‌ارشد رشته سازه‌های آبی، دانشگاه زنجان

چکیده

مدیریت­، حفاظت و بهره­برداری از رودخانه­ها، آبراهه­ها و کانال­های آبیاری دارای پوشش گیاهی اهمیت فراوان دارد. بررسی شرایط رسوب­گذاری­، از مهم­ترین مسائل مبتلا به شبکه­های آبیاری و زهکشی تلقی می­شود. پوشش گیاهی در کانال­های آبیاری به عنوان یک محدودیت، ظرفیت انتقال آب را کاهش و رسوب­گیری را افزایش می‌دهد و هزینه­های نگهداری کانال‌ها و به طور کلی شبکۀ آبیاری و زهکشی را بالا می­برد. اما پوشش گیاهی در رودخانه­ها عامل کاهنده انتقال رسوب تلقی می­شود. در این پژوهش، اثر پوشش گیاهی بر تله­اندازی رسوب در آبراهه­ها و همچنین، ارتباط نسبت دبی ورودی رسوب به خروجی، عدد فرود، شیب و تراکم پوشش گیاهی با راندمان تله‌اندازی بررسی شده است. این پژوهش در آزمایشگاه هیدرولیک پژوهشکدۀ حفاظت خاک و آبخیزداری و در یک فلوم آزمایشگاهی شیب­پذیر به طول هفت متر و پهنای 25 سانتی­متر با پوشش گیاهی درختچه­ای مصنوعی به ارتفاع هفت­ سانتی­متر (در کف) و با تراکم 12­، 25 و 50 درصد­، سه دبی جریان چهار، شش و هشت­ لیتر بر ثانیه­­، در سه شیب­ مختلف دو، چهار و شش در هزار و با تزریق 4000 گرم رسوب در دقیقه اجرا شد. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که بیشترین راندمان تله­اندازی رسوب در شرایط تراکم 50 درصد و با کمترین دبی چهار لیتر بر ثانیه و با عدد فرود 15/0 و در شیب 002/0 محقق شده است و با کاهش عدد فرود، نسبت دبی رسوب ورودی به دبی رسوب خروجی افزایش می­یابد. با افزایش تراکم پوشش گیاهی، میزان رسوب تله افتاده افزایش می­یابد و با افزایش شیب نیز دبی رسوب خروجی افزایش و تله‌اندازی رسوب کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sediment Trap and Flow Components in the Channel with Vegetation Cover

نویسندگان [English]

  • Nader Gholi Ebrahimi 1
  • Azim Shirdeli 2
  • Hosna Shafaei 3
چکیده [English]

Vegetation cover is a major environmental issue in rivers, streams, and irrigation channels. It constrains water discharge, increases sediment accumulation, and traps river loads. The present research experimentally determined the effects of vegetation coverage in an irrigation channel on its hydrological characteristics. The rate of sediment trapping, sediment load from the exit point of the flume, Froude number, and bed slope were assumed as the experimental boundaries to test different types of vegetation coverage. A flume was constructed at the Soil Conservation and Watershed Management Institute that was 7 m in length and 25 cm in width. Testing was conducted at three vegetation densities (12%, 25%, and 50%) at water discharge rates of 4, 6, and 8 l.­s-1. These conditions were repeated at bed slopes of 0.002, 0.004, and 0.006. A sediment load of 4000 g/min was added for each test. The highest sediment trap efficiency was reported at 50% vegetation coverage density and a Froude number of 0.015 with water discharge of 4 (l.s-1) and a bed slope of 0.002%. The results revealed an increase in sediment discharge as the Froude number decreased. The rate of sediment trapping increased as the vegetation density increased. An increase in load and a decrease in rate trap efficiency of vegetation were recorded for the steeper flume bed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Deposition
  • Irrigation Canal
  • Trapping Efficiency
  • Vegetation cover density
 

Deletic, A. 2005. Sediment transport in urban runoff over grassed areas. J. Hydrol. 301, 108-122.

 

Ghadiri, H., Hussein. J., Rose, C., Yu, B. and Abedinia, M. 2008. Predicting vegetation buffer efficiency in reducing runoff transport of sediments and nutrients. CD Proceeding of 15th ISCO Congress: Soil and Water Conservation, Climate change and Environmental Sensitivity. 18-23 May. Geographical Research Institute. Hungarian Academy of Sciences. Budapest.

 

Gharabaghi, B., Rudra, R. P., Whiteley, H. R. and Dickinson, W. T. 2000. Sediment removal efficiency of vegetative filter strips. American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASAE) International Annual Meeting. Sacramento. California. Paper No. 01-2071.

 

Deletic, A. 2005. Sediment transport in urban runoff over grassed areas. J. Hydrol. 301, 108-122.

 

Ghadiri, H., Hussein. J., Rose, C., Yu, B. and Abedinia, M. 2008. Predicting vegetation buffer efficiency in reducing runoff transport of sediments and nutrients. CD Proceeding of 15th ISCO Congress: Soil and Water Conservation, Climate change and Environmental Sensitivity. 18-23 May. Geographical Research Institute. Hungarian Academy of Sciences. Budapest.

 

Gharabaghi, B., Rudra, R. P., Whiteley, H. R. and Dickinson, W. T. 2000. Sediment removal efficiency of vegetative filter strips. American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASAE) International Annual Meeting. Sacramento. California. Paper No. 01-2071.

 

Jin, C. X. and Römkens, M. 2001. Experimental studies of factors in determining sediment trapping in vegetative filter strips. T. ASAE. 44(2): 277-288.

 

Liu. X., Zhang. X. and Zhang, M. 2008. Major factors influencing the efficacy of vegetated buffers on sediment trapping: a review and analysis. J. Environ. Qual. 37(5): 1667-1674.

 

Mirsadeghi, F. 2013. Reviews of hydraulic flow in channels with fitted wall vegetation and seed classification variable in the floor. M. Sc. Thesis. Tarbiat Modares University. Tehran. Iran. (in Persian)

 

Rey, F., Isselin-Nondedeu, F. and Be´de´carrats, A. 2005. Vegetation dynamics on sediment deposits upstream of bioengineering works in mountainous marly gullies in a Mediterranean climate (Southern Alps, France). Plant Soil. 278, 149-158.

 

Sharpe, R. G. and James, C. S. 2006. Deposition of sediment from suspension in emergent vegetation. Water SA. 32(2): 211-218.