مطالعۀ آزمایشگاهی حداکثر عمق آب‌شستگی ناشی از جت های ریزشی آزاد در پایین دست سدهای مخزنی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• سمیرا منصوری ¹
• صمد امامقلی زاده ¹
• خلیل اژدری ¹
• روزبه موذن زاده ²

¹ دانشگاه صنعتی شاهرود

² صنعتی شاهرود

10.22067/civil.v31i4.60086

چکیده

در مقاله حاضر نتایج یک مطالعه آزمایشگاهی درزمینه تعیین ابعاد حفره آب‌شستگی حاصل از جت­های ریزشی افقی آزاد در پایین­ دست دریچه ­های سد­های مخزنی ارائه ‌شده‌است. هندسه حفره آب‌شستگی به بسیاری از پارامترها مانند دبی جت آب خروجی از دریچه ­ها، قطر متوسط رسوبات بستر پایین­ دست و زاویه برخورد جت­های ریزشی در صفحه افقی  بستگی دارد. در این مطالعه اثر این پارامترها مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور اثر پارامترهای دبی جت آب خروجی از دریچه­ ها، قطر متوسط رسوبات بستر پایین­دست و زاوی برخورد جت­های ریزشی در صفحه افقی مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. جت آب از لوله­ هایی با مقاطع دایره­ای به‌قطر 25/1 اینچ از ارتفاع ثابت 95 سانتی­متر برروی بستر رسوبات پایین­دست ریزش می­نمود. کف حوضچه پایین­دست با سه نوع رسوب غیر­چسبنده یکنواخت با قطر متوسط معادل 7/1، 2/3 و 75/6 میلی­متر تا ارتفاع 20 سانتی­متر پوشانده شد. آزمایش­ها با دبی­های متفاوت در محدوده 32/1 تا 14/5 لیتر بر ثانیه انجام گرفت. نتایج پژوهش نشان می­دهد در تمامی آزمایش­های انجام‌شده حفره آب‌شستگی در پایین­دست مخزن تشکیل ‌شده و با افزایش دبی، مقدار عمق آب‌شستگی افزایش ‌یافته‌است. آنالیز حساسیت صورت‌گرفته بر رابطۀ عمومی معرفی‌شده در این پژوهش حاکی از آن است که اعمال 20 ± درصد تغییر در پارامترهای دبی جت، قطر متوسط رسوبات بستر و زاویۀ برخورد جت­های ریزشی در صفحه افقی درمجموع عمق نسبی آب‌شستگی را به ­ترتیب 33/12، 23/6 و 03/34 درصد تحت تأثیر قرار می­دهد.

کلیدواژه‌ها

• جت های ریزشی افقی آزاد
• دبی جت
• زاویه ی برخورد جت ها
• حفره ی آبشستگی

---

عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

• Samira Mansori ¹
• Samad Emamgholizadeh ¹
• Khalil Ajdari ¹
• Rozbeh Moazenzadeh ²

¹ Shahrood University of Technology

² Shahrood University of Technology

چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

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

مراجع

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).