Experimental Study of the Maximum Scour Depth Due to Free-Falling Jets at the Downstream of Storage Reservoir

Document Type : پژوهشی

Authors

• Samira Mansori
• Samad Emamgholizadeh
• Khalil Ajdari
• Rozbeh Moazenzadeh

Shahrood University of Technology

10.22067/civil.v31i4.60086

Abstract

In this study the experimental study was performed to determine the scour hole dimensions due to falling jets at the downstream of storage reservoir. The geometry of the scour hole depend to many parameters such as outflow discharge of gates (Qj), medium diameter of sediment (D50) and the confluence angle of jets at horizontal plane ( . In this study the effect of these parameters were investigated. Water jet falls from pipes with circular section and diameter of 1.25 inch into the downstream pound. The drop height was 95 cm. The downstream pound filled with 20 cm of non-cohesive sediments with medium diameter of 1.7 mm, 3.2 mm and 6.75 mm.  Experiments were carried out with different discharges at the range of 1.32 to 5.14 l/s. The results of this study shows that for all experiments a scour hole created at the downstream of the reservoir and with increasing discharge the scour depth (ds) increased. The sensitive analysis of the proposed general equation showed that when jet discharge, sediment diameter and the confluence angle of jets at horizontal plane (  changed ± 20%, the relative scour depth changed 12.33, 6.23 and 34.03 %, respectively.

Keywords

• Free- falling jets
• jet discharge
• impinging angle of jets
• Scour Hole

---

References

1. مومنی وصالیان، رضا، موسوی جهرمی، حبیب، شفاعی بجستان، محمود ، «آب‌شستگی ناشی از جت‌های مستطیلی در پایین‌دست پرتابه‌های جامی شکل»، مجلۀ علوم کشاورزی و منابع طبیعی، جلد پانزدهم، ش. 2، صص ۲۰۳-۲۱۶، (1387).

2. آذرا، اردشیر، «اثر دانه‌بندی مصالح بر حداکثر عمق آب‌شستگی پایین‌دست سرریزهای ریزشی آزاد»، ششمین کنفرانس هیدرولیک ایران، شهرکرد، انجمن هیدرولیک ایران، دانشگاه شهرکرد، (1386).

3. Pagliara, S., Hager, W.H. and Minor, H.-E., "Hydraulics of Plane Plunge Pool Scour", Journal of Hydraulic Engineering,Vol. 132, Pp. 450-461, (2006).

4. Pagliara, S., Palermo, M. and Roy, D., "Stilling Basin Erosion due to Vertical Crossing Jets", Journal of Hydraulic Research, Vol. 50, Pp. 290-297, (2012).

5. Xie, C. and Lim, S.-Y., "Effects of Jet Flipping on Local Scour Downstream of a Sluice Gate", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 141, Pp. 040140881-040140823, (2014).

6. Termini, D., "Bed Scouring Downstream of Hydraulic Structures under Steady Flow Conditions: Experimental Analysis of Space and Time Scales and Implications for Mathematical Modeling", Catena,Vol. 84, Pp. 125-135, (2011).

7. Breusers, H. and Raudkivi, A., "Scouring, Hydraulic Structures Design Manual", IAHR, AA Balkema, Rotterdam,Vol. 143, (1991).

8. Mason, P.J. and Arumugam, K., "Free Jet Scour Below Dams and Flip Buckets", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 111, Pp. 220-235, (1985).

9. سعیدی نژاد، محمدرضا ،«تحلیل آب‌شستگی در پایین‌دست جت‌های ریزشی مستطیل‌شکل»، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، (1384).

10. رنجبر، حمیدرضا ، «بررسی آزمایشگاهی آب‌شستگی پایین‌دست جت‌های ریزشی در مصالح غیریکنواخت»، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، (1386).

11. Farhoudi, J. and Smith, K.V., "Local Scour Profiles Downstream of Hydraulic Jump", Journal of hydraulic research, Vol. 23, Pp. 343-358, (1985).

12. اکبری ، غلامحسین، کاویانپور اصفهانی، محمدرضا، و سلطانی سامانی، احسان، « بررسی آزمایشگاهی آب‌شستگی پایین دست پرتاب‌کنندۀ جامی‌شکل»، مجله مهندسی آب، دوره ۷ ، شماره ۲۰ ، صص ۵۱-۶۵، (1390).

13. کلانتری، میترا، بازرگان، جلال، «تخمین عمق آب‌شستگی پایین‌دست پرتابه‌های جامی‌شکل در حوضچه‌های استغراق»، پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور، دانشگاه ارومیه، (1393).