مطالعه ي آزمايشگاهي آب‌شستگي پايين‌دست سرريزهاي پلكاني - كنگره‌اي

Laboratory Study of Scour Downstream of Stepped-labyrinth Weirs

يكي از مباحث مهم در ساماندهي رودخانه‌ها، پايدار‌سازي بازه‌هاي فرسايشي مي‌باشد. براي اين منظور از سازه‌هاي كنترل تراز بستر كه مي‌توانند با مصالح سنگي، بنايي و يا بتن ساخته شوند، استفاده مي‌گردد. از جمله سازه‌هاي كنترل تراز بستر براي اصلاح شيب بستر رودخانه‌ها، سرريزهاي پلكاني مي‌باشد. نظر به اهميت توجه به مقدار عمق آب‌شستگي در پايين‌دست اين سازه‌ها به‌منظور طراحي ايمن و پايدار آن‌ها، در تحقيق حاضر تأثير ايجاد كنگره با هندسه‌هاي مختلف بر تغييرات عمق آب‌شستگي در پايين‌دست سرريزهاي پلكاني با شيب 1:1، 1:2 و 1:3 به‌صورت آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش‌ها براي شرايط مختلف دبي، هندسه كنگره‌ها و اعماق پاياب صورت پذيرفت. تجزيه و تحليل نتايج نشان داد در شيب كارگذاري پلكان‌هاي 1:1 در بهترين حالت هندسه كنگره‌ها، عمق حداكثر آب‌شستگي به‌طور متوسط نسبت به حالت بدون كنگره در دو عمق پاياب حداقل و حداكثر به‌ترتيب به ميزان 1/30 و 65 درصد كاهش مي‌يابد. با تغيير شيب كارگذاري پلكان‌ها به 1:2، ايجاد هندسه‌هاي مختلف كنگره‌ها تأثير معني‌داري بر كاهش عمق حداكثر آب‌شستگي نداشت. با كاهش شيب كارگذاري پلكان‌ها به 1:3 در بهترين هندسه، عمق حداكثر آب‌شستگي به‌طور متوسط نسبت به حالت بدون كنگره در دو عمق پاياب حداقل و حداكثر به‌ترتيب 2/25 و 5/24 درصد كاهش مي‌يابد

One of the important issues in rivers planning is the stabilization of erosive reaches. For this purpose, grade control structures that can be made of stone and masonry or concrete materials are used. Stepped weirs are among the grade control structures for modification of rivers bed slopes. Paying attention to the geometry of scour depth at the downstream of these structures is important in order to design structures safely and stably. In the present study, the effects of labyrinths with different geometries on the scour depth variation at downstream of the stepped weirs with slopes of 1:1, 1:2 and 1:3 were investigated experimentally. The experiments were performed for various conditions of discharge, geometry of labyrinths and tail water depths. Analyses of the results showed at the best case of labyrinth geometry for the 1:1 stepped slope, the maximum scour depth corresponding to the minimum and maximum tail water depths reduced 30.1% and 65%, respectively as compared to the flat step. By reducing the steps slopeto 1:2, considered geometries of labyrinth did not have significant effect on reduction of the maximum scour depth. Further reduction of the steps slope to 1:3 at the best case of geometry reduced the maximum scour depth corresponding to the minimum and maximum tail water depths, 25.2% and 24.5% respectively, as compared to the flat step.