Sediment Taşınımı ve Tayini (Diyagramlı)

Su ile taşınan iki sediment kategorisi ve tayini hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun.

(1) Askıda Tortu:

Kanalın dibine temas etmeden su ile taşınan toprak parçacıklarına asılı tortu denir. Parçacıklar, türbülanslı akımın yukarı doğru bileşeni tarafından süspansiyonda tutulur. Tabii ki bazı parçacıklar yatak üzerinde düşerken doğrudur, bazı parçacıklar ise akış tarafından toplanır. Türbülanslı akışta yükselen eddies, sedimenti ağır tortu konsantrasyonu alt katmanlarından üste doğru aktarır. Öte yandan, parçacıklar yerçekimi kuvveti altında yerleşmişlerdir.

İstikrarlı koşullar altında sedimanlar, dibe düştüğünden yukarıya doğru dengeleri aktardı. Ayrıca asılı sedimentin ağırlığı, akışkan basıncından fazla olan kanal yatağı üzerinde ilave bir baskı uygular. Alttaki y yüksekliğindeki asılı yük konsantrasyonu 'C' alttan üstündeki "a" yüksekliğindeki bir referans noktasında bilinen konsantrasyondan belirlenebilir. Verilen denklem

D su derinliği

w, bir tahılın durgun sudaki düşme hızıdır

K, Von Karman'ın evrensel sabiti = 0.4

V kayma hızıdır = √τ ₀ / p

p ortalama su yoğunluğu ve

τ ₀, altta kayma gerilmesinin yoğunluğudur

Kanalın metre genişliği başına toplam sediment yükünün değerlendirilmesi, tüm derinlik boyunca hız ve konsantrasyon ürünü entegre edilerek yapılabilir.

(2) Yatak Yükü:

Kanalın dibinde hareket eden tortu kısmıdır. Tahıllar yatak boyunca yuvarlanarak, kaydırılarak veya atlayarak ileri doğru hareket eder. Sedimentin yatak boyunca hareketi temel olarak akışkanın sürüklenmesinden kaynaklanır. Kanal ağırlığındaki suyun ağırlığının toplam teğet bileşenidir.

İfade ile verilir:

akışkanın sürüklenmesi = vW AS…. (1)

v _W = suyun birim ağırlık olduğu;

A, kesit alanıdır; ve

S yatak eğimi

Çekme kuvveti, birim alandaki sıvı sürüklemesidir ve A'yı ıslak çevre P'ye bölerek verilir.

Böylece, τ ₀ = vW RS

Geniş kanallar için R = D

τ ₀ = v _W DS

Çekme kuvvetinin değeri, taneler hareket etmeye yeni başlayacak şekilde olduğunda, kritik çekme kuvveti olarak adlandırılır ve 'τ _cr ' terimi ile ifade edilir.

Düzgün yataklı geniş kanallar için τ _cr, ilişkiyle verilmiştir.

τ _cr = 0.047 (v - v _w ) d

v, tortunun birim ağırlığı ve

d tane çapıdır.

Bu nedenle, yatak yükü taşıma oranının X ve X farkının bir fonksiyonu olduğu görülebilir. Tabii ki o kadar düz değildir, çünkü çekiş kuvvetinin artmasıyla yatak formları değişir ve dalgalanmalar oluşur. Bu dalgalanmalar form direnci yaratır ve çekme kuvvetinin bir parçasını emer. Genellikle yatak yükü taşıma oranının belirlenmesinde kullanılan iki denklem Meyer-Peter ve Einstein tarafından verilmektedir.

Meyer-Peter Denklemi:

Su ile taşınan yatak yükünün metre genişliğinde kilogram cinsinden denklem ile verildiğini belirtir.

qB, yatak yükünün kg / m / saat olarak taşıma oranıdır.

τ ₀ yataktaki çekme kuvveti yoğunluğu kg / m2'dir

n 'Manning'in dalgalanmasız düz bir yatak üzerindeki tahıllar için katsayısıdır. Denkleminden elde edilebilir

n '= (Ks) ^1/6 / 76

K _s, mm cinsinden etkili tane çapıdır. Yakın aralıklı üniform taneler için ortalama tanecik çapına eşittir. D ₆₅ veya kademeli kumlar için malzemenin% 65'inin daha ince olduğu çapın değeri olarak alınabilir.

n dalgalanma ile yatakta manning katsayısının gerçek değeridir.

τ _cr kg / m2 cinsinden kritik çekme kuvvetidir

Einstein Denklemi:

Einstein, biriken ve oyulmuş parçacıkların sayısı aynı olduğunda yatak yükü taşınımının denge hızı için istatistiksel bir yaklaşım ve türetilmiş yatak yükü fonksiyonunu benimsemiştir. Parçacık parçasının, kaldırılmış parçacığın ağırlığının su altı ağırlığından daha düşük olma ihtimaline aşınması olasılığına eşittir. Bu denklemi türetirken sayısız varsayımda bulundu ve birçok deneysel katsayıyı benimsedi. Yatak partikül hareketinin P olasılığı O tarafından verilir.

Yukarıdaki ilişkide ɸ, Ψ, Ƞ ₀, A, B gibi tüm parametreler sabittir. Ψ, boyutsuz bir kesme parametresi iken ɸ boyutsuz taşıma parametresidir.

Yatak malzemesi tek biçimli tane malzemeden yapıldığında, çeşitli parametreler ɸ = ɸ ve Ψ = Ψ gibi değerlere düşer.

Yukarıdaki ilişki hantal olduğu için pratik amaçlar için dimension ve ɸ ɸ = f (Ψ) olmak üzere iki boyutsuz parametre daha ilişkilendirmiştir.

Tek tip yatak malzemesi için ilişki, denklemli yarı logaritmik arsa üzerindeki bir eğri ile temsil edildi.

0.465 ɸ = e ^{-0.391 Ψ}

Denklemi izleyerek ɸ değerini verdi:

Nerede

G, tanelerin özgül ağırlığıdır;

d, tanelerin çapıdır;

g yerçekimi nedeniyle ivmedir

v _w, özgül suyun ağırlığıdır

Diğer semboller daha önce verilen benzer anlamlara sahiptir.

Ayrıca, ɸ as için ilişki verdi.

Ψ = (G - 1) d / R'S

Nerede

R ', yatak açılmamışsa varolan hidrolik ortalama yarıçapıdır. Kullanılan sağlamlık katsayısı granüler pürüzlülüğü temsil ettiğinde, yalnızca R 'Manning denkleminden hesaplanabilir.

Prosedürü basitleştirmek için log-log kağıdına çalışma kullanımı için ɸ = f (Ψ) olarak bir eğri verdi ve Şekil 9.5'te verilmiştir.

Einstein-Brown İlişkisi:

Brown, log-log arsadaki verileri çizdi ve tüm verilerin formun tek bir lineer fonksiyonuna düştüğünü buldu.

ɸ = 40 / (Ψ) ³

Bu ilişkinin bazı durumlarda yatak yükü taşınımının hesaplanmasında da yararlı olduğu bulunmuştur. Sorun 9.7. Değişken geniş bir kanalda, asılı yükün konsantrasyonunun yatağın 0, 4 m üstünde 500 ppm olduğu bulunmuştur. Bir tahılın durgun sudaki düşme hızı 0.04 m / sn ise ve kanalın yatak eğimi 4500'da 1 ise, asılı yük konsantrasyonunu kanal yatağının 0.8 m üstünde belirler. Akış derinliğini 2 m olarak alın.

Çözüm:

Kademe 1. C _a, yatağın 0, 4 m üstünde = 500 ppm = 500 x 10-6 x 10 ³ = 0, 5 kg / m2