مهندس مسعود کاظم دانشجوی دوره دکتری این دانشکده، رشته مهندسی عمران گرایش مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، ۱۷ اردیبهشت‌ماه سال ۱۴۰۱ از رساله خود تحت عنوان «بررسی تأثیر تغییرات پوشش گیاهی بستر بر رفتار ساختارهای منسجم جریان آشفته در مجاری باز با بسترهای شنی»  با راهنمایی دکتر حسین افضلی مهر دفاع نمود.

چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد: جریان آشفته در مجاری باز یک فرآیند کاملا تصادفی نبوده بلکه برخی الگو های پیوسته زمانی و مکانی در آنها قابل شناسایی می ‌باشند. این الگو ها با نام ساختار‌های منسجم در جریان آشفته شناخته شده ‌اند و اثر قابل توجهی بر توزیع تنش در فرآیند های مجاری باز به ویژه رودخانه‌ ها داشته و در نتیجه نقش مهمی در فرسایش و رسوبگذاری بستر، پدیده ‌های اختلاط، توزیع مواد مغذی و لانه گزینی آبزیان دارند. بررسی شکل‌ های مختلف این پدیده و پارامتر های موثر بر آن از اهمیت بالایی برخوردار می ‌باشد. نحوه تاثیر پوشش گیاهی بستر رودخانه ‌ها، به عنوان یکی از مهم ترین پارامتر های تاثیر گذار بر جریان آشفته، در سه دهه گذشته تاکنون مورد بررسی و آزمایشات محققین بوده است. از سویی دیگر پوشش گیاهی تحت تاثیر پارامتر های محیطی به خصوص عوامل انسانی بوده و لذا از ماهیتی به شدت تغییر پذیر برخوردار است. در این تحقیق به بررسی اثر تغییرات پوشش گیاهی بستر شنی بر جریان‌ های آشفته از طریق شبیه سازی آزمایشگاهی بر اساس مشاهدات میدانی پرداخته شده است. به ‌این منظور تغییرات ساختار ‌های جریان در پایین‌دست یک توده گیاهی در طی یک سیکل کامل کاهش تدریجی پوشش گیاهی از یک مقدار اولیه (با پوشش کامل عرض بستر) به پوشش صفر (‌بستر بدون پوشش گیاهی) مورد بررسی و واکاوی قرار گرفته است. شبیه سازی فرآیند های طبیعی به وسیله فلوم آزمایشگاهی و نمونه‌ های گیاهی مناسب با بستر شنی صورت گرفته است. همچنین به منظور بررسی ساختارهای پیوسته جریان آشفته، از آنالیز داده‌ های سرعت‌سنجی لحظه‌ای مستخرج از سیستم سرعت‌سنجی آکوستیک – داپلر (ADV) استفاده شده است. نحوه توزیع تنش‌ های برشی رینولدز در سیال و در ناحیه نزدیک بستر، انرژی جنبشی آشفتگی (TKE)، تنش ‌های برشی پیوسته، آنالیز چهار گانه و هشت‌ گانه انتقال ‌اندازه حرکت و همچنین ماهیت آشفتگی در پایین‌دست توده گیاهی و برای هر تراکم خاص مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت روند تغییرات پارامتر ‌های فوق مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. شکل ‌گیری سه ناحیه دنباله، لایه اختلاط و ناحیه برشی در پایین‌ دست تمامی پوشش‌ های گیاهی مشاهده گردید. در مجموع در منطقه پایین‌دست پوشش ‌های گیاهی با کاهش ابعاد پوشش،‌ ساختار جریان از وضعیت دو بعدی همراه با رژیم آشفته غیر همگن و با تغییرات نامنظم فاز آشفتگی، به ساختارهای سه بعدی با رژیم آشفتگی همگن تغییر می یابند. تغییرات نامنظم فاز آشفتگی در پایین‌دست پوشش ‌های گیاهی بزرگ همبستگی قابل توجهی با رویداد ‌های جریان بیرون‌ رونده (Q۱) در آنالیز کوادرانت داشته‌اند. در پوشش‌ های کوچکتر، حضور گردابه‌ های افقی وون کارمن با فرکانس رویداد متناظر با رویداد های هشتگانه غالب، از جمله نتایج دیگر این تحقیق است. همچنین در حضور پوشش‌های گیاهی، تغییرات توپوگرافی بستر در پارامترهای شیلدز کوچکتر از پارامتر شیلدز بحرانی مشاهده گردید که این تغییرات بستر از نوع آبشستگی موضعی می باشد. شدت این تغییرات وابستگی قابل توجهی به پارامتر شدت آشفتگی داشته و با کاهش ابعاد پوشش گیاهی، کاهش می یابند. از سویی دیگر پارامتر شدت آشفتگی در تمامی پوشش‌های گیاهی و فارغ از طول و عرض پوشش در فاصله ۵ الی ۸ برابر ارتفاع پوشش به بیشینه مقدار خود رسیده و در فاصله حدود ۱۲ برابر ارتفاع پوشش به شکل ناگهانی کاهش می یابند که‌ این کاهش با شکل ‌گیری پروفیل سرعت محدب در ناحیه دنباله جریان همراه می ‌باشد. همچنین آنالیز هشت‌گانه در کنار آنالیز ‌های مبتنی بر سرعت فاز نشانگر وجود گردابه‌ های وون‌ کارمن در پایین‌ دست پوشش‌ های با عرض کم (‌نسبت انسداد کمتر از ۰.۵) است که می ‌تواند دقت تعیین سرعت برشی و پارامتر شیلدز بستر به وسیله روش خصوصیات لایه مرزی را به شدت کاهش دهد.  واژه‌های کلیدی: پوشش گیاهی بستر، رودخانه شنی، ساختار های منسجم جریان آشفته، توزیع تنش بستر، سرعت سنجی آکوستیک – داپلر، انرژی جنبشی آشفتگی، آنالیز چهارگانه، آنالیز هشت‌ گانه ، نسبت انسداد رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: mas_kazemyahoo.com