نظرية لاسي: المفهوم ، المعادلات والقيود
اقرأ هذه المقالة للتعرف على المفاهيم والمعادلات والقيود وتصميم قنوات الري في نظرية لاسي.
مفهوم:
أخذ زمام المبادرة من نظرية كينيدي أجرى السيد جيرالد لاسي دراسة مفصلة لتطوير طريقة أكثر علمية لتصميم قنوات الري في التربة الطميية. قدم نسخة منقحة من دراسته في عام 1939 والتي تعرف شعبيا باسم نظرية لاسي. في هذه النظرية ، وصف لاسي بالتفصيل مفهوم شروط النظام ومعامل البوغاروس. تعطى بالفعل تعريفات هذه المصطلحات.
يمكن ملاحظة أنه حتى تحقق القناة حالة النظام بعد ثلاثة شروط يجب الوفاء بها:
أنا. يجب أن تتدفق القناة بشكل موحد في "طمي غريزي غير محدود" بنفس الحرف الذي تنقله المياه ؛
ثانيا. يجب أن تكون درجة الطمي وشحنة الطمي ثابتة ؛ و
ثالثا. يجب أن يكون التفريغ ثابتًا.
ونادرا ما تتحقق هذه الشروط ومن الصعب جدا الحفاظ عليها في الممارسة العملية. وبالتالي وفقا لظروف نظام لاسي قد يتم تقسيمها على أنها أولية ونهائية. تم بالفعل تعريف تعريف هذين المصطلحين في وقت سابق.
في الأنهار تحقيق النظام الأولي أو النهائي مستحيل عمليا. فقط في مرحلة البنوك الكاملة أو الفيضانات العالية قد يعتبر النهر لتحقيق نظام مؤقت أو شبه. ويمكن استخدام الاعتراف بهذه الحقيقة للتعامل مع القضايا المتعلقة بالنظائر والفيضانات.
لاسي أيضا دولة أن يتم الاحتفاظ الطمي في التعليق فقط من قوة الدوامات. لكن لاسي يضيف أن الدوامات لا تتولد على السرير فقط ولكن في جميع النقاط على المحيط المبلل. يمكن أخذ قوة الدوامات بشكل طبيعي إلى الجانبين ، (الشكل 9.2).
من الواضح أن المكونات الرأسية للقوى بسبب الدوامات هي المسؤولة عن الحفاظ على الطمي في التعليق. على عكس كينيدي ، يأخذ لاسي نصف القطر الهيدروليكي (R) كمتغير بدلاً من العمق (D). وبقدر ما يتعلق الأمر بالقنوات العريضة فلا يكاد يوجد فرق بين R و D. عندما يكون قسم القناة نصف دائريًا ، لا يوجد عرض أساسي وجوانب في الواقع ، وبالتالي يبدو افتراض II كمتغير أكثر منطقية. من هذه الزاوية ، لا تعتمد السرعة على D ، بل تعتمد على R. وبالتالي ، فإن كمية الطمي التي يتم نقلها لا تعتمد على عرض القاعدة للقناة فقط.
على أساس الحجج رسمت لاسي رسمًا بيانيًا بين سرعة النظام (V) ونصف القطر الهيدروليكي (R) وأعطت العلاقة.
V = KR 1/2 ... (1)
حيث K ثابت.
يمكن أن نرى هنا أن قوة R هي رقم ثابت ولا تحتاج إلى تغيير لتلائم الظروف المختلفة.
أدرك لاسي أهمية درجة الطمي في المشكلة وقدم مفهوم الدالة 'f' المعروفة باسم عامل الطمي.
قام بتعديل قيم مثل ذلك أنه أيضا تحت علامة الجذر التربيعي. وهكذا أعطى مفهوم العددية. وبالتالي يتم تعديل المعادلة (1)
V = K. √fR… (2)
المعادلة العامة لكينيدي هي
V = cmD n …… (3)
مقارنة المعادلتين (2) و (3)
و = م 2
ويمكن أيضًا التعرف عليه من المعادلة (2) أنه في قنوات النظام إذا كانت السرعة المتوسطة هي نفسها ، فإن نصف القطر الهيدروليكي يختلف عكسًا مع عامل الطمي. يأخذ لاسي الطمي كطمي قياسي عندما يكون عامل الطموح وحدة لهذا الطمي. ويذكر كذلك أن الطمي القياسي هو الطمي الرملي في قناة نظامية ذات نصف قطر متوسط هيدروليكي يساوي متر واحد.
معادلات نظام لايسي:
بعد دراسة وتخطيط البيانات الكبيرة لتبرير نظريته ، أعطى لاسي ثلاثة معادلات أساسية تم اشتقاق معادلات أخرى منها لتصميم قنوات الري.
المعادلات الأساسية الثلاثة هي:
V = 0.639 √fR
حيث V هي سرعة النظام في m / sec.
Af 2 = 141.2 V 5 ..... (2)
V = 10.8 R 2/3 S 1 / 3 … .. (3)
حيث S هي منحدر سطح الماء.
تدعى المعادلة (3) معادلة تدفق النظام وهي ذات أهمية عملية كبيرة. قد يتبين أن المعادلة لا تحتوي على مصطلح معامل البساطه rugosity. عند استخدام معادلات مشابهة مثل معادلة مانينغ أو كوتر ، من الضروري معرفة قيمة معامل البوجو (AO ، الذي يبقى اختياره في معظم الأحيان مسألة خبرة والكثير منها لا يمكن الاعتماد عليه خاصة في حالة الأنهار في الفيضانات. أنه عند تدفقات نهر الفيضانات العالية في شبه النظام ، يمكن اعتماد معادلة تدفق النظام (3) المذكورة أعلاه رغم أنها قد تكون لها بعض الاستثناءات.
يتم تلخيص المعادلات الهامة التي قدمها لاسي في نظريته أدناه. تسمى المعادلة الثلاثة الأولى المعادلات الأساسية على أساس المعادلات الأخرى التي تم تطويرها.
على الرغم من أن جميع المعادلات المذكورة أعلاه تعطى لظروف النظام وعادة ما تكون للقنوات في الطمي ، حيث أن النهر يصل إلى ظروف شبه النظام ، فإن المعادلات (6) و (11) و (15) مفيدة للغاية في حساب تفريغ الفيضانات ، والممر المائي المطلوب خلال الفيضانات وعمق الدقيق أثناء الفيضانات على التوالي.
عندما يتم تطبيق المعادلة (15) على الأنهار في الفيضان ، فإن قيمة R تعطي العمق العادي للنظير. ومن ثم ، فإن هذه الصيغة مفيدة للغاية لتحديد مستويات الأسس ، والقطع الرأسية وما إلى ذلك. وتسمى هذه الصيغة بشكل شائع صيغة عمق الخيط في لايسي.
حدود نظرية لاسي:
أنا. يعتمد عمل لايسي على الملاحظات الميدانية والمعادلات المشتقة تجريبيا ، وبالتالي لا يمكن القول بأنها نظرية بالمعنى الدقيق.
ثانيا. لا يمكن تطبيق معادلات النظام في مشتق منها عالميا لأنها جيدة في الأغلب بالنسبة للمناطق التي تم أخذ بياناتها للدراسة.
ثالثا. مثل نظرية كينيدي على الرغم من أن التعريف التام لطب الطمي وشحنة الطمي لا تعطى معظم المعادلات تعتمد على عامل الطمي "f".
د. من الناحية العملية ، نادرًا ما يتم تحقيق حالة النظام التي صرح بها لاسي ، وهذا أيضًا بعد فترة طويلة.
(5) أظهرت الملاحظات الميدانية قبولاً محدوداً لمفهوم الجزء شبه الإهليلجي لقناة النظام.
السادس. لم يتم النظر في ظاهرة معقدة لتركيزات الترسبات ونقلها علميا.
تصميم قنوات الري من استخدام نظرية لاسي:
دائماً يتم إصلاح التفريغ الكامل للتزويد لأي قناة قبل بدء التصميم. يمكن حساب قيمة "f" لموقع معين باستخدام المعادلة (11) أو إذا تم إعطاء CVR ثم f = m 2 .
وبالتالي ، عندما يمكن إجراء تصميم Q و f في الخطوات التالية:
أنا. تعرف على المعادلة باستخدام F (6)
V = 0.4382 (Q. f 2 ) 1/6
ثانيا. حساب قيمة R باستخدام المعادلة (7)
R = 2.46 V 2 / f
ثالثا. احسب محيط Wetted P w باستخدام معادلة محيط نظام لاسي P w = 4.825 Q 1/2 .
د. احسب منطقة المقطع العرضي A من المعادلة Q = AV.
v. بافتراض المنحدرات الجانبية ، احسب عمق الإمداد الكامل من A ، P w و R.
السادس. حساب المنحدر الطولي للقناة باستعمال المعادلة (9)
مشكلة:
تصميم قناة الري من خلال نظرية لاسي للبيانات التالية:
