رابطه‌ي تجربي براي تعيين تخريب ناشي از ضربه‌ي رسوب بر حوضچه هاي آرامش

Experimental Study of the Impact of Sediments on Stilling Basin of Diversion Dams

اين مقاله رابطه ي تجربي براي تعيين درصد خوردگي بتن حوضچه هاي آرامش سدهاي انحرافي و اصلاحي بر اثر ضربه رسوبات جريان واريزه را بررسي مي كند. بررسي پژوهش هاي پيشين نشان مي دهد كه در آزمايش هاي پژوهش هاي گذشته، مخلوطي از اثر ضربه و سايش آزمايش گرديده و رابطه ي تجربي نيز براي اثر ضربه و يا سايش ارايه نشده است و همچنين قطر دانه هاي رسوب نيز در حد قطرهاي رسوب متداول در جريان هاي واريزه اي نبوده و يا ضربات دانه هاي رسوب روي حوضچه ي خالي از آب بررسي شده است، بنابراين در اين پژوهش، رابطه ي تجربي پيشنهاد شده است كه اثر ضربه ي رسوبات درشت دانه ي جريان واريزه اي روي دال هاي بتني حوضچه هاي آرامش با وجود عمق پاياب را تعيين مي‌كند. در اين پژوهش، ابتدا تحليل ابعادي صورت گرفته و سپس 135 نمونه ي بتني آزمايش شده است. آزمايش روي نمونه هاي بتني با سه عيار سيمان و پنج عمق گوناگون آب پاياب و به سه قطر مختلف رسوب واريزه اي انجام شده و خوردگي ناشي از ضربات متوالي دانه ي رسوب اندازه-گيري و ثبت شده است. سپس همبستگي يك متغيره و چند متغيره براي تخمين درصد خوردگي حوضچه در اثر ضربات رسوب بررسي و در نهايت بر اساس ميانگين مربعات خطاهاي هر يك از روابط تجربي، رابطه ي تواني چند متغيره پيشنهاد شده است. بررسي همبستگي بين عامل هاي بي بعد نشان مي دهد كه درصد خوردگي حوضچه ي آرامش با انرژي پتانسيل دانه هاي رسوب و نسبت سرعت برخورد دانه ي رسوب به بتن حوضچه ي آرامش به سرعت برخورد سطح آب، بستگي دارد. نتايج پژوهش حاضر مي‌تواند در برآورد عمر مفيد سدهاي انحرافي و سدهاي اصلاحي بتني در مقابل سيلاب هاي واريزه اي استفاده شود.

This research studies empirical equation for abrasion of stilling basin caused by impact of the sediment. Review of previous papers shows that in previous researches, the mixture effect of erosion and impact are studied without determination of the share of impact in the mixture effect. Also in the researches, the sediment grain size is not as large as debris size in debris flow or experiments are done without tail water depth. Therefore, in this research, the impact of large grain size is studied on concrete stilling basin with tail water. First dimensional analysis is carried out, and subsequently experimental plan is designed. The experiment includes concrete samples with three different cement contents, five depth of tail water, three grain sizes. Abrasion of each grain impact is measured and recorded. Uni-variable and multivariable regression analysis was employed to find possible relation between abrasion ratio and the dimensionless parameter of the experiment. The empirical equations are judged using mean absolute relative errors of the equations. Then a multivariable power equation is proposed for determination of the impacts of abrasion of sediment. The equation shows the abrasion is function of dimensionless energy of sediment grain and the ratio of the grain velocity on stilling basin to the grain velocity on water surface.