پایان نامه با کلید واژگان ضریب همبستگی

گی نقطه مبنا بر حسب زمان توسط نرم‌افزار اکسل65 ترسیم شده است. در آزمایش‌های انجام‌شده هیچ‌گونه ناهمواری های موجی شکل بستر مشاهده نشد.
4-2-1. پایه بدون طوقه (پایه شاهد)
شکل 4-1 نمای کلی از محیط پیرامون پایه را نشان می‌دهد. همان طور که در این شکل پیداست سمت چپ و راست پایه با عدد 1، ناحیه جلوی یا بالادست پایه عدد 2 و ناحیه پشت یا پایین دست پایه با عدد 3 نشان داده شده است. در این آزمایش، مشاهده شد که آب شستگی ابتدا از نــواحی 1 آغاز شده و سپس به سرعت گسترش یافته و به نواحی 2 و 3 کشیده می‌شود. به عبارت دیگر در ابتدا یک حلقه آب شستگی در اطراف پایه تشکیل شده و با گذشت زمان به تدریج این حلقه بزرگ‌تر شده و گودال آب شستگی گسترش می یابد. نقطه بیشینه آب شستگی در ناحیه 2 (بالادست پایه) و در مجاورت پایه قرار دارد(نقطه A) و نقطه مبنا (نقطه‌ای که عمق آب شستگی آن در طول زمان اندازه‌گیری می‌شود) در فاصله 1 سانتی‌متر از آن قرار دارد(نقطه B). مکان این دو نقطه در تمام آزمایش‌ها ثابت می‌باشند.

شکل 4- 1: طرح شماتیک از پایه و ناحیه اطراف آن
نمودار 4-1 نشان‌دهنده عمق آب شستگی نقطه B بر حسب زمان برای پایه بدون طوقه می‌باشد.

نمودار 4- 1: نمودار عمق آب شستگی نقطه B (نقطه مبنا) بر حسب زمان برای پایه بدون طوقه
همان طورکه از نمودار فوق پیداست به علت بالا بودن سرعت آب شستگی، شیب نمودار در دقایق اولیه زیاد بوده ولی رفته‌رفته با کاهش قدرت مکانیزم های موثر بر آب شستگی، سرعت آب شستگی و در نتیجه شیب نمودار کاهش‌یافته و نمودار کم‌کم به حالت افقی نزدیک می‌شود.
همین روند توسط آلابی(2006) وکایاتورک(2004) نیز مشاهده شده است. چون شکل نمودار بسیار شبیه به نمودار لگاریتم می‌باشد پس بهترین منحنی برازش دهنده این نمودار نیز منحنی لگاریتمی خواهد بود. معادله خط برازش لگاریتمی و ضریب همبستگی(R²) بر روی شکل نمایش داده‌شده‌اند. هر چه مقدار (R²) به 1 نزدیک تر باشد برازش داده‌ها به وسیله منحنی برازش دهنده بهتر و هر چه مقدار آن به صفر نزدیک باشد برازش ضعیف تر خواهد بود. با توجه به اینکه در نمودار 4-1 مقدار (R²) بسیار به 1 نزدیک است می‌توان فهمید که داده‌ها به خوبی توسط منحنی لگاریتمی برازش داده‌شده‌اند.
نمودار عمق آب شستگی نقطه مبنا بر حسب زمان در مقیاس لگاریتمی نیز در نمودار 4-2 آورده شده است. برای برازش داده‌ها در این نمودار از معادله توانی استفاده شده است و همان طور که از این نمودار پیداست شیب رو به افزایش(توان مثبت x) این نمودار نشان‌دهنده این است که آب شستگی به حالت تعادل نرسیده است ولی از کاهش شیب آن در ساعت های پایانی می‌توان فهمید که سرعت آب شستگی به شدت کاهش‌یافته است و بخش اعظم آب شستگی در دقایق اولیه رخ داده است به‌طوری که بیشینه عمق آب شستگی در نقطه مبنا 62/6 سانتی‌متر می‌باشد که حدود 70% آن در 27 دقیقه اول به وجود آمده است. معادله خط برازش دهنده و ضریب همبستگی(R²) روی شکل نشان داده‌شده‌اند.

نمودار 4- 2: نمودار لگاریتمی عمق آب شستگی نقطه B(نقطه مبنا) بر حسب زمان برای پایه بدون طوقه
نمودار های 4-3 و 4-4 نیز به ترتیب نمایانگر سرعت آب شستگی در نقطه مبنا در مقیاس های خطی و لگاریتمی هستند. همان طور که از نمودار 4-3 پیداست سرعت آب شستگی به‌ مرور زمان کاهش‌یافته(توان X در معادله توانی منفی می‌باشد) و همچنین در دقایق اولیه سرعت آب شستگی زیاد بوده و در دقایق پایانی آزمایش به شدت کاهش‌یافته است به‌طوری که پس از 5/1 دقیقه از شروع آزمایش سرعت آب شستگی mm/min37/11بــــوده و در دقیــــــقه 270 این عـــدد به mm/min 24/0 رسیده است.

نمودار 4- 3: نمودار سرعت آب شستگی نقطه B(نقطه مبنا) بر حسب زمان برای پایه بدون طوقه

نمودار 4- 4: نمودار لگاریتمی سرعت آب شستگی نقطه B(نقطه مبنا) بر حسب زمان برای پایه بدون طوقه
در انتهای آزمایش بیشینه عمق آب شستگی هم از طریق نوار مدرج شده روی پایه و هم از طریق خط کش اندازه‌گیری شده که در این آزمایش ایــن مقدار 5/7 سانتی‌متر بدست آمـده است (شکل 4-2). نکته قابل‌توجه این است که به علت فاصله تقریباً 1 سانتی‌متر میان نقطه مبنا و بالادست پایه(محل عمق بیشینه) عمق بیشینه آب شستگی از عمق آب شستگی نقطه مبنا بیشتر خواهد بود که علت این امر شیب دیواره های گودال آب شستگی می‌باشد. برای مثال در این آزمایش بیشینه عمق آب شستگی 5/7 سانتی‌متر می‌باشد در حالیکه عمق آب شستگی نقطه مبنا در انتهـای آزمـایش 56/6 سانتی‌متر می‌باشد.

شکل 4- 2: نمایی از خط کش تعبیه شده بر روی پایه جهت قرائت بیشینه عمق آب شستگی
شکل های 4-3،4-4 و 4-5 به ترتـیب نمای 3D surface و نمای 3D wireframe و نمای واقعی گودال آب شستگی را در انتهای آزمایش نشان می دهند. همان طور که ازاین اشکال پیداست شکل گودال آب شستگی تقریباً متقارن بوده و بیشینه عمق آب شستگی در جلوی پایه رخ داده است و هیچ‌گونه ناهمواری های موجی شکل بستر نه در جلوی پایه و نه در پشت پایه مشاهده نشده است. البته این موضوع در هیچ یک از آزمایش‌ها مشاهده نشده است. همچنین بیشینه عمق آب شستگی در جلوی پایه (بالادست پایه) به وجود آمده است. در انتهای هر آزمایش طول و عرض گودال به وسیله یک خط کش اندازه‌گیری می‌شود که منظور از طول گودال فاصله نقطه شروع گودال(در جهت جریان) تا برآمدگی پشت پایه و منظور از عرض گودال فاصله میان دو لبه سمت چپ و راست گودال آب شستگی (در جهت عمود بر جریان) می‌باشد.
در این آزمایش طول و عرض گـــــودال آب شستگی به ترتیب 27 سانتی‌متر و 5/33 سانتی‌متر می‌باشد(شکل 6-4). حجم گودال آب شستگی نیز به وسیله نرم‌افزار Surfuer version10 محاسبه شده است. این حجم در همه آزمایش‌ها از فاصله 10/5- سانتی‌متری(در خلاف جهت جریان) از پایه تا فاصله (در جهت جریان)12 + و ازتراز 0 تا تراز ماکزیم عمق آب شستگی و طبق قائده ذوزنقه ای محاسبه شده است.

شکل 4- 3: نمای D surface3 گودال آب شستگی

شکل 4- 4: نمای 3D Wireframe گودال آب شستگی

شکل 4- 5: نمای واقعی از گودال آب شستگی

شکل 4-6: اندازه‌گیری طول و عرض گودال آب شستگی
در این آزمایش حجم گودال آب شستگی به شرح زیر می‌باشد:
Trapezoidal Rule = 258/2040 cm^3
4-2-2. پایه با طوقه بدون لبه در تراز +5 سانتی‌متر:
روند شروع فرآیند آب شستگی و گسترش گودال ناشی از آن دقیقا مشابه حالت پایه بدون طوقه بوده و می‌توان گفت که طوقه هیچ تاثیری در روند آب شستگی نداشته است. نمودار4-5 نشان‌دهنده عمق آب شستگی نقطه مبنا بر حسب زمان در مقیاس خطی می‌باشد. همان طور که از این نمودار پیداست در ساعات اولیه سرعت آب شستگی نسبت به حالت پایه بدون طوقه بیشتر بوده است. برای مثال سرعت آب شستگی در دقیقه 4/5 برای پایه بدون طوقه(mm/min)2/7 بوده است ولی در این آزمایش (mm/min)03/9 می‌باشد. علت این امر را می‌توان این گونه توضیح دادکه زمانی که طوقه در تراز های بالاتر از سطح بستر قرار می گیرد از کارایی آن در کاهش قدرت جریان رو به پایین به شدت کاسته می‌شود. به علت برخورد جریان نزدیک شونده به قسمتی از پایه که زیر تراز طوقه قرار دارد جریان رو به پایین تشکیل می‌شود و در اثر برخورد جریان با خود طوقه نیز اغتشاش جریان به وجود می آید که این اغتشاش جریان می‌تواند باعث افزایش سرعت آب شستگی شود.

نمودار 4- 5: نمودار عمق آب شستگی نقطه B (نقطه مبنا) بر حسب زمان
از نمودار 4-6 می‌توان فهمید که روند آب شستگی و افزایش عمق آن در هر دو حالت پایه با طوقه و طوقه بدون لبه تقریباً یکسان بوده و عمق آب شستگی در حالت پایه مجهز به طوقه بدون لبه در اکثر دقایق آزمایش بیشتر از حالت پایه بدون طوقه است که این اختلاف در دقایق اولیه بیشتر از دقایق پایانی است. در انتهای آزمایش عمق آب شستگی نقطه مبنا در حالت طوقه بدون لبه(51/ 7 سانتی‌متر) 65/12% بیشتر از حالت پایه بدون طوقه است(56/6 سانتی‌متر). نمــودار 4-7 و 4-8 نشان‌دهنده سرعت آب شستگی در نقطه مبنا در مقیاس خطی و لگاریتمی می‌باشند که با توجه به این دو نمودار می‌توان گفت که سرعت آب شستگی در دقایق اولیه بیشتر از دقایق پایانی می‌باشد.

نمودار 4-6: نمودار عمق آب شستگی نقطه B(نقطه مبنا) بر حسب زمان در دو حالت پایه بدون طوقه و طوقه بدون لبه

نمودار 4- 7: نمودار سرعت آب شستگی نقطه B(نقطه مبنا) بر حسب زمان

نمودار 4- 8: نمودار لگاریتمی سرعت آب شستگی نقطه B(نقطه مبنا) بر حسب زمان

نمودار 4-9: نمودار عمق آب شستگی نقطه B(نقطه مبنا) بر حسب زمان در دو حالت پایه بدون طوقه و طوقه بدون لبه
از نمودار 4-9 می‌توان فهمید که در تمام دقایق آزمایش سرعت آب شستگی در حالت پایه بدون طوقه کمتر از پایه مجهز به طوقه بدون لبه می‌باشد. اختلاف میان سرعت ها در دقایق اولیه بیشتر از دقایق پایانی است به‌طوری که در دقیقه 6 سرعت آب شستگی در حالت پایه بدون طوقه و طوقه بدون لبه به ترتیب mm/min 43/7 و mm/min72/5 می‌باشد در حالیکه در دقیقه 180 این مقادیر به ترتیب عبارتند از mm/min46/0 و mm/min 36/0 می‌باشند. همچنین با توجه به توان x در معادله خط برازش دهنده در نمـــــودار(4-4)(787/0) و نمودار 4-8 (863/0) می‌توان گفت سرعت متوسط آب شستگی در حالت پایه بدون طوقه 8/8%کمتر از حالت پایه مجهز به طوقه بدون لبه است.
شکل 4-7 نمای 3D surface گودال آب شستگی را در انتهای آزمایش نشان می‌دهد. در انتهای آزمایش عمق بیشینه گودال آب شستگی 4/8 سانتی‌متر اندازه‌گیری شد. با مقایسه این عدد با بیشینه عمق آب شستگی در حالت بدون طوقه می‌توان فهمید که حضور طوقه در این تراز بیشینه عمق آب شستگی را 12% افزایش داده است.
در این آزمایش طول و عرض گودال آب شستگی به ترتیب 32 سانتی‌متر و 33 سانتی‌متر می‌باشد. با مقایسه شکل 4-7 با اشکال 4-3، 4-4 و 4-5 می‌توان فهمید که شکل ظاهری گودال آب شستگی در حالت پایه بدون طوقه باحالت پایه مجهز به طوقه بدون لبه تفاوتی نداشته و فقط طول و بیشینه گودال آب شستگی در حالت پایه مجهز به طوقه بدون لبه افزایش یافته است.

شکل 4- 7:نمای (3D surface) گودال آب شستگی
در این آزمایش حجم گودال آب شستگی به شرح زیر می‌باشد:
Trapezoidal Rule = 032/2296 cm^3
با مقایسه حجم گودال آب شستگی در این آزمایش با حجم گودال آب شستگی درحالت پایه بدون طوقه می‌توان فهمید که در حالت پایه مجهز به طوقه حجم گودال نیز همانند بیشینه عمق آب شستگی 12% افزایش داشته است.
تذکر: در ادامه این رساله منظور از طوقه بدون لبه، طوقه بدون لبه در تراز مشابه با طوقه مذکور می باشد.
4-2-3. پایه با طوقه با لبه 5/0 سانتی‌متر قائم در تراز +5 سانتی‌متر :
در این حالت هم چون تراز طوقه بالاتر از سطح بستر بوده روند و مکانیزم آب شستگی مثل حالت پایه مجهز به طوقه بدون لبه بوده و ابتدا آب شستگی از نواحی 1 آغاز شده وکم‌کم به سمت نواحی 2 و 3 کشیده می‌شود(شکل 4-1). همین روند در تمامی آزمایش‌هایی که طـــــوقه در تـــراز 5/2+ سانتی‌متر و +5 سانتی‌متر قرار می گیرد مشاهده شد که این قضیه توسط محققــین دیگر مثـــــــــل آلابی (2006) نیز بیان شده است. از نمودار 4-10 می‌توان فهمید که روند آب شستگی و افزایش عمق آن در هر دو حالت پایه با طوقه و طوقه بدون لبه تقریباً یکسان بوده و عمق آب شستگی در حالت پایه مجهز به طوقه با لبه قائم 5/0 سانتی‌متر در اکثر دقایق آزمایش با اختلاف اندکی برابر با عمق آب شستگی در حالت پایه بدون طوقه است.
در انتهای آزمایش عمق آب شستگی نقطه مبنا در حالت طوقه بدون لبه(51/7 سانتی‌متر ) 5/10% بیشتر از حالت پایه بدون طوقه است(74/6 سانتی‌متر ). از نمودار 4-11 می‌توان فهمید تا دقیقه 18سرعت آب شستگی برای حالت طوقه بدون لبه بیشتر از طوقه با لبه قائم 5/0 سانتی‌متر می‌باشد و از این دقیقه به بعد سرعت آب شستگی هر دوحالت یکسان شده است. دلــــــیل این قضیه را می‌توان این گونه توضیح داد که وجود لبه باعث تاخیر در شکل گیری و تشکیل جریان رو به پایین شده است و پس از اینکه جریان از