بررسی آزمایشگاهی آبشستگی پایین دست حوضچه آرامش USBRVI با آبپایه پلکانی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس- تهران- ایران

2 دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

حوضچه‌ آرامش نوع 6 معمولا در خروجی لوله‌ها و مجاری تحت فشار، جهت استهلاک انرژی جریان تعبیه می‌شود. آزمایشاتی بر روی آبشستگی در مدلی از این حوضچه در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تربیت مدرس انجام گردید. پارامترهای متغیر در آزمایشات شامل عدد فرود جریان، قطر لوله ورودی و چهار مدل آبپایه انتهایی (دوپله‌ای، سه‌پله‌ای‌، چهار‌پله‌ای و پنج‌‌پله‌ای) بودند، که مجموعا در غالب 32 آزمایش طراحی و انجام شد. نتایج نشان داد افزایش عدد فرود باعث کاهش شاخص آبشستگی و عملکرد موثرتر آبپایه‌ می-شود. درمحدوده عدد فرود 99/1 تا 07/4، آبپایه 4 پله‌ای عملکرد مناسب‌تری را نسبت به سایر آبپایه‌ها دارد. در محدوده عدد فرود 27/9 تا 91/13، آبپایه 4 پله‌ای عمق آبشستگی کمتری ایجاد می‌کند. حجم رسوب خارج شده از حفره آبشستگی در آبپایه ۴ پله‌ای نیز کمتر از آبپایه های دیگر است. به منظور بررسی تقارن توپوگرافی بستر، شاخص تقارن تعریف شد. توپوگرافی بستر در پایین دست آبپایه پنج پله‌ای در محدود عدد فرود 1 تا 4، و در پایین دست آبپایه چهارپله‌ای در محدوده عدد فرود 4 تا 9/13، شاخص تقارن کمتر دارد. تغییرات زمانی عمق آبشستگی نشان داد حدود ۶5 تا ۷۰ درصد عمق آبشستگی در یک ساعت اولیه اتفاق می‌افتد. همچنین معادله‌ای برای پروفیل‌های طولی حفره آبشستگی ارائه شد.

کلیدواژه‌ها


Behnamtalab, E.) 2016(. Experimental and numerical investigation of flow field and scouring at USBRVI stilling basin, PhD Thesis, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University 155 p. (in Persian)
 
Beichley, G. (1978).  Hydraulic Design of Stilling Basins, Journal of Hydraulic Eng. ASCE, 83(5), 1401-1406.
 
Bradley, J. N. and Peterka, A.J. (1955). Research study on stilling basins, energy dissipators and associated appurtenances. US Bur. Reclam. Lab. Rpt. Hyd-399.
 
Dufresne, M., Dewals, B.J., Erpicum, S., Archambeau, P. and Pirotton, M. (2010). Classification of flow patterns in rectangular shallow reservoirs. Journal of Hydraulic Research, IAHR, 48(2), 197–204
 
Goel, A. (2007). Experimental study on stilling basins for square outlets. In Proceeding 3rd International Conference on Applied and Theoretical Mechanics, Spain, pp. 14-16.
 
Goel, A. (2008). Design of stilling basin for circular pipe outlets. Canadian Journal of Civil Engineering, 35(12), 1365-1374.
 
Goel, A. and Verma, D. V. S. (2001). Model studies on stilling basins for pipe outlets. Irrigation and Drainage Systems, Kluwer Academic Publisher, The Netherlands, 15(1), 81-91.
 
Goel, A and Verma, D. V. S.  (2003). Development of efficient stilling basins for pipe outlets. J. Irrigation and Drainage Eng, ASCE, 194-200.
 
Goel, A. and Verma, D. V. S. (2006). Alternate designs of stilling basins for pipe outlets. Irrigation and drainage systems, 20(1), 139-150.
 
Kantoush, S.A. (2008). Experimental study on the influence of the geometry of shallow reservoirs on flow patterns and sedimentation by suspended sediments. PhD Thesis, 4048, EPFL, Lausanne, Switzerland.
 
Khairehdast, S. (2018). Experimental investigation on the effects of shape of ends ill on scouring downstream of USBRVI stilling basin, Msc. Thesis, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University. (in Persian)
 
Tiwari, H. (2013a). Analysis of baffle wall gap in the design of stilling basin model. Int. J. Civil Eng, 4(4), 66-71.
 
Tiwari, H.L. (2013b). Design of stilling basin with impact wall and end sill. International Research Journal of Resent Sciences, 2(3), 59-63.
 
Tiwari, H. and Goel, A. (2014). Effect of end sill in the performance of stilling basin models. Am. J. Civil Eng. Archit, 2(2), 60-63.
 
Tiwari, H.L. and Goel, A. (2016). Effect of impact wall on energy dissipation in stilling basin. KSCE, Journal of Civil Engineering, 20(1), 463-467.
 
Tiwari, H.L., Goel, A. and Gahlot, V. K. (2011). Experimental study of effect of end sill on stilling basin performance. International Journal of Engg. Sci. and Technology, 3(4), 3134-3140.
 
Verma, D. V. S. and Goel, A. (2000). Stilling basins for pipe outlets using wedge-shaped splitter block. J. of irrigation and drainage, 126(3). 178-184.
 
Verma, D. V. S. and Goel, A. (2003). Development of efficient stilling basins for pipe outlets. J. of irrigation and drainage engineering, 129(3), 194-200.