تأثير حركة الرمال على السرعة الجانبية للرياح

2004 الإنسياق الرملي

د.جاسم محمد العوضي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

تأثير حركة الرمال على السرعة الجانبية للرياح حركة الرمال السرعة الجانبية للرياح الرياح علوم الأرض والجيولوجيا

أوضح أون (Owen,1964) بأن تواثب حبيبات الرمل على طبقة رملية خالية من عوائق طبيعية تعمل على زيادة خشونة السطح وبالتالي تعمل على تعديل منحنيالسرعة الجانبية للرياح.

وقد بين باجنولد (Bagnold,1941) بأن هذا التعديل ما هو إلا إزاحة رأسية للأعلى للجانب اللوغارتيمي الطبيعي للرياح المبين بالمعادلة رقم (1.6) وبمسافة تعادل (z_o' -z_o)  حيث أن z_o' هو معامل الخشونة للطبقة الرملية المتحركة ويطلق عليه بالخشونة المتجددة (Modified roughness height).

بالإضافة إلى ذلك فقد بين كل من جانين وسيرماك (Janin & Cermak, 1988) بأن المقطع الجانبي فوق السطح الرملي المتحرك يتميز بتغير سرعة الرياح لوغارتيميا مع الارتفاع حتى نسبة %10 من عمق الطبقة المتاخمة للرياح.

 

وقد اقترح باجنولد (Bagnold, 1941) في حالة حركة الرمال فوق طبقة رملية غير متماسكة بأن تستبدل معادلة المقطع الجانبي للرياح رقم (1.6) بالمعادلة التالية:

 

حيث أن z_o في هذه الحالة تمثل عن قيمة الخشونة المتجددة للسطح (z_o' و u_t) هي سرعة الحدية (Threshold)، تعادل تقريباً السرعة  التي عندها تبدأ الحبيبات الرملية على ارتفاع  z_o' بالحركة.

 

وقد أظهرت الدراسات المختلفة بأن هناك اختلافات واضحة في معلومات القيم والحسابات للمعاملين u_t وz_o (Kadib, 1965).

إلا أن هوريكاوا (Horikawa,1987) اعتبر التمثيل الرياضي الخاص ب زنك (Zingg, 1953) بخصوص المعاملينu_t وz_o   يعطي تقييم تمثيلي تقريبي للمعلومات الموجودة في المراجع المختلفة، واعتبر أيضا بأن التمثيل الرياضي الذي وصل له زنك مقبول للاستخدام الهندسي.

 

وقد أجرى زنك تجاربه على خمسة أحجام من الرمال للحصول على المعادلتين التاليتين:

على أن تعوض قيمة الحبيبة (d) بوحدة ملليمتر في كلتي المعادلتين.

 

ومن جهة أخرى، فقد وصف أون (Owen,1964) بأن خلال تواثب حبيبات الرمل يجب أن تكون درجة خشونة السطح مناسبة لارتفاع تواثب هذه الحبيبات.

وبناءً عليه فان درجة خشونة السطح فوق الطبقة الرملية غير المتماسكة يمكن حسابها كالتالي:

 

حيث أن C_o هو ثابت المعادلة وu_* هي السرعة القاصة خلال تواثب الحبيبات الرملية. ودون ماك إيوان وولتس (McEwan & Willetts,1993) عدة قيم للثابت C_o  من خلال التجارب المختبرية والنظرية لعدة باحثين.

 

وأتضح لهما بأن القيم الثابت C_o تراوحت ما بين 0.006  إلى 0.032  إلا أن مساواة قيمة C_o  بالرقم 0.02  تعتبر من أفضل القيم التي تتفق مع نتائج التجارب التي أجريت في النفق الهوائي.

إذن فإن المقطع الجانبي لسرعة الرياح خلال حركة الرمال يمكن أن يعبر عنها أيضا بالمعادلة التالية:

ويجدر بالذكر هنا بأن هناك معادلات أخرى لتمثيل المقطع الجانبي للرياح خلال حركة الرمال، إلا أن جريلي وإيفرسن (Greeley & Iversen,1985) وبعد مقارنة نتائج جميع المعاملات أكدا بأن المعادلتين السابقتين هما أكثر المعادلات صحة ودقة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]