آبشستگی پایین‌دست سرریزهای کلید‌پیانویی مثلثی و ذوزنقه‌ای

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 تربیت مدرس

2 دانشجوی دکتری/ مهندسی عمران آب و سازههای هیدرولیکی، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانشکده عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این تحقیق مشخصات حفره آبشستگی و تغییرپذیری‌های آن در پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای و سرریز کلیدپیانویی مثلثی مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت. بدین منظور سرریزهای کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای و مثلثی در فلوم آزمایشگاهی به طول 10 متر و عرض و ارتفاع 75 و 80 سانتی‌متر با دو میزان دبی‌ (35 و 45 لیتر بر ثانیه) و عمق‌ پایاب‌های مختلف (8 الی 18 سانتی‌متر) مورد آزمایش قرار گرفت. جنس بستر پایین‌دست سرریز، مصالح ماسه‌ای با دانه‌بندی یکنواخت، قطر متوسط 64/1 میلی‌متر، با انحراف معیار هندسی 24/1 و به ضخامت 5/42 سانتی‌متر و طول 2 متر بود. نتایج حاصله نشان می‌دهد که در اعداد فرود ذره رسوب کم، بیشینه عمق حفره آبشستگی پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی مثلثی نسبت به سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای در فاصله‌ای نزدیک‌تری از سرریز رخ داده است. اما با افزایش عدد فرود ذره رسوب، این روند تغییر یافته و بیشینه عمق حفره آبشستگی و موقعیت آن در سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای کمتر و در فاصله‌ی نزدیکتری نسبت به سرریز کلیدپیانویی مثلثی رخ داده است. به طور کلی با افزایش عدد فرود ذره، فراسنجه‌های بیشینه عمق حفره آبشستگی، موقعیت مکانی آن، طول و حجم حفره آبشستگی پایین‌دست هر دو شکل سرریز افزایش می‌یابند. معادله‌هایی با دقت مناسب برای پیش‌بینی بیشینه عمق حفره آبشستگی، موقعیت مکانی آن، طول حفره آبشستگی، عمق آبشستگی پای دیوار پایین‌دست سرریز و حجم حفره آبشستگی برای دو شکل سرریز به دست آمد.

کلیدواژه‌ها


Ahmadi Dehrashid, F. and Gohari, S. (2016). Investigating the effect of discharge and tailwater depth on the dimensions of score hole downstream of a Piano Key Weir. International Conference on Civil Engineering, Tehran. (In Persian)
Ahmadi Dehrashid, F. and Gohari, S. (2019). Experimental Study of Downstream Scour of Piano Keys Weirs, J. of Water and Soil Conservation, 26(1), 91-109. (In Persian)
Anderson, R.M., and Tullis, B.P. (2013). Piano Key Weir Hydraulics and Labyrinth Weir Comparison, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139(3), 246-253.
Chiew, Y.M. (1992). Scour protection at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 118(9), 1260-1269.
Gebhardt, M., Herbst, J., Merkel, J. and Belzner, F. (2018). Sedimentation at labyrinth weirs–an experimental study of the self-cleaning process. Journal of Hydraulic Research, 57(4), 1-12.
Ghafouri, A., Ghodsian, M. and Abdi­ Chooplou, Ch. (2020). Experimental Study on the Effect of Discharge and Tailwater Depth on Bed Topography Downstream of a trapezoidal Piano Key Weir, Iranian Hydraulic Association Journal of Hydraulics, 15(3), 107-122. (In Persian)
Ghodsian, M., Ghafouri, A. and Abdi­ Chooplou, Ch. (2020). Experimental investigation of scour downstream of a triangular Piano Key Weir, 3rd International Conference on Civil Engineering, Architecture and Urban Development Management, Iran, Tehran. (In Persian)
Gonzalez, C.A. and Chanson, H. (1995). Hydraulic Design of Stepped Cascades, Channels, Weirs and Spillways, Dam Engineering, 17(4), 223-244.
Jüstrich, S., Pfister, M. and Schleiss, A.J. (2016). Mobile riverbed scours downstream of a piano key weir. Journal of Hydraulic Engineering, 142(11), 04016043.
Lempérière, F. (2017). Dams and Floods. Journal of Engineering, 3(1), 144-149.
Lempérière, F. and Ouamane, A. (2003). The piano keys weir: A new cost-effective solution for spillways. International Journal on Hydropower and Dams, 5, 144–149.
Lux, F.L. and Hinchcliff, D. (1985). Design and Construction of Labyrinth Spillways. In Proceedings of the 15th International Congress on Large Dams, International Commission on Large Dams, Paris, France, 4(15), 249-274.
Yazdi, A.R., Hoseini, S.A., Nazari, S. and Amanian, N. (2020). Comparison of Downstream Scour of the Rectangular and Trapezoidal Piano Key Weirs, Iranian Hydraulic Association Journal of Hydraulics, 15(2), 95-102. (In Persian)