نبذة تعريفية عن درجة خشونة السطح

2004 الإنسياق الرملي

د.جاسم محمد العوضي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

درجة خشونة السطح علوم الأرض والجيولوجيا

تعتمد خصائص درجة الخشونة على عناصر نوعية خشونة السطح ويستنبط حسابيا من تقاطع منحنى السرعة مع الارتفاع فوق السطح عندما تكون السرعة صفر نظرياً.

ويلعب الرقم رينولدزRe  دوراً هاماً في تقدير قيمة درجة الخشونة، هذا بالإضافة إلى حجم وشكل عناصر مكونات السطح ومعدل المسافة بينها (Greeley & Iversen,1985).

ولهذا السبب فإنه ليس من السهل تقدير قيمة معامل خشونة السطح.

 

وقد اقترح باجنولد بأن درجة خشونة السطح المكون من حبيبات قطرها تقريباً 25 ملم داخل النفق الهوائي تعادل حوالي 30/1 من متوسط قطر الحبيبات (d₅₀) المكونة للسطح.

بينما أوضح وايت (White,1940) بأن درجة خشونة السطح المكون من حبيبات اكبر من 25 ملم يعادل حوالي 9/1 من متوسط قطر الحبيبات.

وعلى صعيد آخر اقترح كل من جريلي وايفرسن (Greeley & Iversen,1985) بأن قيمتها تزداد من 30/1 من قطر جزيئات السطح عندما تكون متلاصقة مع بعضها إلى حوالي 8/1 من قطر الجزيئات عندما يكون البعد بين الجزيئات حوالي ضعفي قطر الحبيبات.

 

وعموما فأن أي زيادة في المسافة الفاصلة بين الجزيئات أو الحبيبات الرملية ينتج عنها نقص درجة خشونة السطح.ومعامل الخشونة يزيد بزيادة الخشونة كما ينخفض بانخفاضها.

والغطاء الخضري له تأثير ملموس في تحديد معامل درجة الخشونة. فقد قام كوك وآخرون (Cooke, et al.,1993) بتلخيص الدراسات المتعلقة بهذه الخصوص، ووجدوا بأن قيمة Z₀ تتأثر بأربع خصائص نباتية.

وهذه الخصائص تمثل ارتفاع النباتات ونوعيتها وخاصيتها (مثل مرونتها)، وكثافتها بالإضافة إلى نمط توزيعها.

 

وبناءً على مثل هذه الدراسات استطاع ليتو (Lettau,1969) من التنبؤ بقيمةZ₀ فوق السطوح التي تغطيها النباتات باقتراح المعادلة التالية:

حيث أن Z₀ هو معامل خشونة السطح المغطى بالنباتات، H ارتفاع النبات A_sil هو المساحة الظليلة للنبات (Silhouette area) وA_sp  هو السماحة المحددة لكل نبته.

وتلعب خشونة الأرض دوراً هاماً في التحكم في السرعة الجانبية للرياح وسماكة الطبقة المتاخمة (ϐ(.

ويوضح شكل رقم (1.7) تأثير خشونة السطح على تطور السرعة الجانبية للرياح عند ملامستها لحافة الطبقة الخشنة حيث تزداد سماكة الطبقة المتاخمة إلى أن تصل في حالة توازن مع التغير المفاجئ لخشونة السطح.

 

والجدول رقم (1.1) يبين قيمة المعامل بالنسبة لبعض السطوح الطبيعية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]