آبشستگی پایین دست جت‌های ریزشی حاوی رسوب

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

چکیده- پیش بینی آبشستگی و تخمین مشخصات حفره آبشستگی ناشی از جت‌های خروجی از سازه‌های هیدرولیکی یکی از موضوعات مهم در مهندسی هیدرولیک است. پارامترهای متعددی نظیر دبی جریان، ارتفاع ریزش جریان، عمق پایاب، قطر ذرات رسوب، دبی رسوب و زمان بر ابعاد حفره آبشستگی ایجاد شده در پایین‌دست جت‌های ریزشی موثر هستند. در این تحقیق به بررسی آبشستگی ناشی از جت ریزشی و حاوی رسوب پرداخته شده است. برای انجام آزمایش‌ها از فلومی به طول 12 متر و عرض 6/0 متر که در انتها به عرض 21/0 متر کاهش یافته، استفاده شد. آزمایش‌ها با چهار دبی مختلف 4.27، 7.48، 11.78 و 17.31 لیتر بر ثانیه و دو قطر رسوب 0.6 و 1.2 میلیمتر انجام شد. تغییرات زمانی عمق و طول حفره آبشستگی اندازه‌گیری و تحلیل شد. براساس نتایج، با افزایش دبی رسوب مقدار حداکثر عمق و طول حفره آبشستگی کاهش می‌یابد. مقدار این کاهش نیز به میزان دبی رسوب در جت، دبی جریان و زمان آزمایش بستگی دارد. اثر پارامترهای بدون بعد بر روی عمق و طول حفره آبشستگی مورد بررسی قرار گرفت و روابطی برای محاسبه آنها ارائه شد.

کلیدواژه‌ها


Abida, H. and Townsend, R.D. (1991). Local scour downstream of box-culvert outlets. J. Irrigation and Drainage Eng. ASCE, 117(3), 425-440.
Abt, S.R., Kloberdanz, R.L. and Mendoza, C. (1984). Unified culvert scour determination. J. Hydraulic Eng. ASCE, 110(10), 1363-1367.
Breusers, H.N.C. and Raudkivi, A.J. (1991). Scouring; Hydraulic structures design manual, Volume 2,  Balkema, Rotterdam.
Doehring, F., and Abt, S.R. (1994). Drop height influence on outlet scour. J. of Hydraulic Eng. ASCE, 20(12), 1470-1476.
Ghodsian, M. (2002). Scour hole geometry downstream of a culvert. Proc. of 13th APD-IAHR Conference, Singapore.
Ghodsian, M. and Azar, F.A. (2002). Scour hole characteristics below free over fall spillway. International J. Sediment Research, 17(4), 304–313.
Ghodsian, M., Melville, B. and Coleman, S. (2012). Local scour due to sediment carrying free-overfall water jet.  Proc. of the Institution of civil engineers, Water Management, Issue WM1, 21–29, doi.org/10.1680/wama.2012. 165.1.21
Ghodsian, M., Melville, B. and Tajkarimi, D. (2012). Local scour due to free over fall jet. Proc. of the Institution of Civil Engineers, Water Management, 159 (WM4), 253–260.
Latifi, A., Hosseini, S.A., and Saneie, M. (2018). Comparison of downstream scour of single and combined free-fall jets in co-axial and non-axial modes. Modeling Earth Systems and Environment 4, 1271–1284, doi.org/10.1007/ s40808-018-0501-6.
Mahboubi, E. (2001). Effect of sediment size on scouring downstream of free fall jets, MSc. Thesis, Iran university of science and technology, Tehran, Iran. (In Persian)
Mason, P.J. (1985). Free jet scour below dam and flip bucket. J. Hydraulic Eng. ASCE. 111(2), 220-235.
Najafi, A. (2001). Scouring downstream of free fall jets, M.Sc. Thesis, Civil and environmental engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran. (In Persian)
Ojha, C.S.P. (1999). Outlet scour modeling for drop height influence. J. Hydraulic Eng. ASCE, 125(1), 83-85.
Rajaratnam, N. and Belatos S. (1973). Plane turbulent impinging jets. J. Hydraulic Research, IAHR, 11(1), 29-59.
Rajaratnam, N. and Mazurek, K.A. (2002). Erosion of a polystyrene bed by obliquely impinging circular turbulent air jets. J. Hydraulic Research, IAHR, 40(6), 709-716.
Ruff, J.R., Abt, S.R., Mendoza, C., Shaikh, A. and Kloberdanz, R. (1982). Scour at culvert outlets in mixed bed materials. Colorado State Univ., Engineering Research Center Report no. FHWA/RD-82/011. Fort Collins Colorado.
Saeednejad, M.R. (2005). Analysis of scouring downstream of rectangular free fall jets, M.Sc. Thesis, Civil and environmental engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran. (In Persian)
Whittaker, J.G, and Schleiss A. (1984). Scour related to energy dissipators for high head structures. Mitteilung VAW 73.