بررسي آزمايشگاهي هيدروليك جريان در سرريزهاي پله‌اي توري‌سنگي

Laboratory Study of the Hydraulics of Flow in Gabion Stepped Weirs

در اين تحقيق با استفاده از مدل فيزيكي، مؤلفه­ هاي مختلفي كه بر روي اُفت انرژي جريان عبوري از روي سرريزهاي پله­ اي توري­سنگي مؤثر هستند، مطالعه و با نتايج ديگر محققان نيز مقايسه صورت گرفته است. جريان عبوري از سرريز توري­سنگي هم به صورت درون­گذر و هم به صورت روگذر انجام گرفت. دامنه دبي بكار رفته در اين تحقيق در محدوده 5 الي 65 ليتر بر ثانيه است. از ذرات يكنواخت با سه قطر متوسط 10، 25 و 40 ميلي­متر استفاده شد. ارتفاع و عرض مدل ­هاي فيزيكي ساخته شده از سرريز پلكاني توري­سنگي به ترتيب 60 و 40 سانتي­متر، با پله­ هاي 3 تايي و شيب­ نماي پايين دست سرريزها (افقي: عمودي) 1:1، 1:2 و 1:3 هستند. آستانه­ هاي انتهايي به كار گرفته شده مستطيلي و شيب­دار هستند. نتايج نشان داد كه تأثير آستانه­ ها در سرريزهاي پله ­اي توري­سنگي با شيب ­نماي پايين­ دست كمتر، بيشتر از حالتي است كه سرريز داراي شيب ­نماي پايين ­دست تندتر است. تأثير آستانه­ ها بر اُفت انرژي جريان در سرريز با مصالح 40 ميلي­متر و شيب­ نماي پايين­ دست 1:2 حدود 10 درصد بيشتر از همان سرريز با شيب ­نماي پايين­ دست 1:1 بوده و در سرريز با مصالح 10 ميلي­متر و شيب­ نماي پايين­ دست 1:2 حدود 30 الي 35 درصد بيشتر از همان سرريز با شيب­ نماي پايين ­دست 1:1 است. لذا وجود آستانه ­ها در سرريز پله­ اي با بدنه مصالح 10 و 40 ميلي­متر به ترتيب بيشترين و كمترين تأثير را بر اُفت انرژي جريان دارند. از طرفي تأثير آستانه مستطيلي بر اُفت انرژي جريان حدود 3 الي 4 درصد بيشتر از تأثير آستانه مثلثي است.

In this study, different components that affect energy dissipation on flow over gabion-stepped spillways were investigated using physical models, and comparisons were made with the other studies. Flow over gabion spillway was conducted in both through flow and overflow simultaneously. The discharge is in the range of 5 to 65 liters per second. Uniform particles with three medium diameters of 10, 25, and 40 mm were used. The height and width of the physical models were 60 and 40 cm, respectively, with 3 steps and the downstream slope of weirs was 1:1, 1:2, and 1:3 (V: H). Tow end sills including rectangular and inclined shapes were used. The results showed that the effect of end sills in gabion-stepped weirs with lower slope is more than that of weirs comprising higher slope. The effect of the end sills on the energy dissipation in the weir for d50=40 mm and S=1:2 is about 10% more than the weir with d50=10 mm and S=1:1. In weir including d50=10 mm and S=1:2 is about 30 to 35 percent more than the weir with d50=10 mm and S=1:1. Therefore, the existence of end sills in the weirs with the body of materials of d50=10 and 40 mm have the highest and the least effects on the energy dissipation. On the other hand, the effect of the rectangular end sill on the energy loss is about 3-4% more than that the effect of the triangular end sill.