ضریب زبری هیدرولیكی رودخانه كه در فصل حاضر به اختصار تحت عنوان ضریب زبری بهكار رفته است به درجۀ مقاومت در مقابل جریان گفته میشود. بعد و واحد ضریب زبری به نوع رابطۀ جریان بستگی دارد.
در این فصل به معرفی انواع ضرایب زبری متداول، از جمله ضریب زبری مانینگ در رودخانهها، که پرکاربردتر از دیگر روشها در تخمین ضریب زبری است پرداخته میشود و دستهبندیهای موجود در این زمینه ارائه خواهد شد. انتخاب روش مناسب برآورد ضریب زبری مانینگ از بین روشهای مختلف، بخش بعدی این فصل میباشد. در ادامه به معرفی خصوصیات نرمافزار Hec-Ras که مهمترین نرمافزار مورد استفاده در این تحقیق است، در حد مورد نیاز، پرداخته خواهد شد. پس از آن پارامترها و اصطلاحات بکار رفته در روشهای مختلف در حد کفایت توضیح داده میشوند. سپس در ادامۀ فصل به مرور برخی از مهمترین منابع موجود در زمینۀ روشهای تخمین ضریب زبری مانینگ پرداخته میشود. در این مرحله سعی میشود نتایج بهدست آمده از هر پژوهش در حد لزوم مورد بررسی قرار گیرد.
2-2- انواع زبری جریان
زبری جریان در رودخانهها را میتوان در هشت نوع زیر تقسیم بندی نمود[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]:
- زبری جدارۀ رودخانه ناشی از زبری دانههای رسوب موجود در جدارۀ آبراهه و سیلابدشت
- زبری ناشی از موانع
- زبری ناشی از بی نظمی جداره آبراهۀ اصلی و سیلابدشت
- زبری ناشی از تغییرات ابعاد و شكل مقاطع
- زبری ناشی از پیچانرودی رودخانه
- زبری ناشی از شكل بستر ناشی از امواج ماسهای[1]
- زبری پوشش گیاهی موجود در بستر آبراهه و سیلابدشت
- زبری ناشی از غلظت رسوبات جریان
تماس جریان آب با دانههای رسوب موجود در محیط تر شدۀ آبراهه موجب میشود كه اصطكاك جدارهای ایجاد شده و مقاومت در مقابل جریان ایجاد گردد كه تحت عنوان اصطكاك جداره [2]یكی از انواع زبری جریان در آبراهههای طبیعی است. زبری حاصل از رسوبات جداره، تابعی از اندازه رسوبات و شرایط جریان بوده و بسته به شرایط جریان یك رودخانه، نوع دیگری از زبری جریان در اثرامواج ماسه ای بستر ایجاد می شود. در رودخانههای با بستر آبرفتی، تنش برشی جریان در بستر موجب جابجایی مواد بستر شده و امواج ماسهای ایجاد میشود كه بسته به مقدار تنش برشی و اندازۀ مواد بستر بهصورت تلماسه[3]و دندانه[4] نمایان میشود. این امواج ماسهای نیروی مقاوم[5] ایجاد میكنند كه به جریان و در جهت مخالف جریان اعمال شده و موجب زبری جریان میگردد. شكل بستر تابع اندازۀ دانهها و شرایط جریان بوده بنابراین این نوع زبری جریان تابعی از شرایط جریان برای یك رودخانۀ معین است.
موانع مقابل جریان نظیر موانع طبیعی و مصنوعی، بی نظمی جدارۀ آبراهۀ اصلی و سیلابدشت، تغییرات ابعاد و شكل مقاطع عرضی، شكل پیچانرودی رودخانه در پلان مقاومتهایی را در مقابل جریان شكل میدهند كه به زبری جریان میافزاید. [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]
درصورت وجود پوشش گیاهی در بستر آبراهۀ اصلی و سیلابدشت، نوع دیگر زبری جریان نمایان میشود. پوشش گیاهی بهعنوان مانع در مقابل جریان، موجب میشود نیروی مقاوم شكل گرفته و این نیرو به جریان اعمال شود. مقدار این نیرو به شرایط جریان، ابعاد پوشش گیاهی و انعطافپذیری آنها بستگی داشته و بنابراین زبری جریان حاصل از پوشش گیاهی تابعی از شرایط جریان محسوب می شود. [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]
نوع دیگری از زبری جریان ناشی از غلظت رسوبات حمل شده در جریان میباشد. این نوع زبری در غلظتهای كم نسبت به سایر انواع زبری ناچیز بوده ولی در جریانهای گلی و واریزهای مقدار آن قابل صرفنظر كردن نیست. [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]
وجود هر یك از زبری جریانهای گفته شده به شرایط رودخانه و جریان بستگی دارد. برای مثال زبری جریان در یك رودخانۀ مستقیم و یكنواخت و فاقد پوشش گیاهی با بستر شنی و قلوهسنگی در شرایط غیرسیلابی ممكن است محدود به زبری جدارۀ جریان شود. درحالیكه زبری جریان این رودخانه در شرایط سیلابی ممكن است شامل زبری ناشی از شكل بستر و یا غلظت جریان گردد. [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]
بههمین دلیل تعیین ضریب زبری نیازمند شناخت كافی از شرایط رودخانه و جریان بوده و ضریب زبری جریان تعیین شده محدود به شرایط تعیین آنها خواهد بود.