بررسي اثر غلظت و دانه بندي بار رسوبي بر پارامترهاي پرش هيدروليكي و الگوي رسوبگذاري در پايين دست آن

Effect of concentration and grain size of sediment load on hydraulic jump and sedimentation pattern in the downstream of it

در اين مطالعه آزمايشگاهي، اثر غلظت و دانه‌بندي بار رسوبي بر پرش هيدروليكي و نحوه تشكيل و گسترش امواج ماسه‌اي در پايين دست پرش هيدروليكي كه غالباً در حوضچه‌هاي آرامش دريچه‌هاي تخليه رسوب در تاسيسات انحراف آب از رودخانه‌ها پديد مي‌آيد، بررسي شده است. آزمايش‌ها در يك حوضچه آرامش مستطيلي با بستر صاف به طول 3 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع 6/0 متر اجرا شد. در اين آزمايش‌ها از ماسه‌هاي يكنواخت به قطرهاي 6/0، 4/1، 1/4 و 6/5 ميليمتر با غلظت‌هاي مختلف بين 2/0 الي 6/0 و براي اعداد فرود بين 3 تا 9 استفاده شد. نتايج نشان داد كه وجود بار رسوبي با دانه‌بندي‌هاي مختلف تغيير زيادي در مشخصات جهش هيدروليكي ايجاد نمي‌كند و افزايش غلظت رسوبات نيز تاثير چنداني بر روي اين پارامترها ندارد. ليكن رسوبات ورودي به جريان، پس از عبور از ناحيه فوق بحراني، در ناحيه زير بحراني ته نشين مي‌شود و با تشكيل يك موج ماسه‌اي، همانند يك آبپايه انتهايي عمل مي‌كند. اين موج ماسه‌اي در كنترل موقعيت جهش موثر است و جهش را در محدوده حوضچه تثبيت مي‌كند. موقعيت تشكيل اين موج ماسه‌اي و زمان توسعه آن، تابعي از شرايط جريان و خصوصيات رسوب است. ارتفاع اين موج ماسه‌اي بسيار نزديك به ارتفاع آب‌پايه انتهايي است و مقدار آن را مي‌توان به كمك انرژي مخصوص جريان ورودي پيش بيني كرد.

In a laboratory study, concentration and formation of sediment load on the hydraulic jump was studied. Experiments were performed in a stilling basin of rectangular cross-section 0.5 m wide, 0.6 m height and 3 m long. Uniform sands of 0.6, 1.4, 4.1, and 5.6 mm with different concentrations were used in the experiments for various types of hydraulic jump with Froud number ranging from 3 to 9. The results indicate that the sediment size and sediment concentration makes no changes to the incoming super critical flow conditions and therefore, has no effect on the characteristics of the jump (sequent depth, energy loss and length of jump). However, the sediment loads are deposited in the sub critical zone (end of jump) and move downstream as bed load. The motion of the sediment is wave-like with a mild slope at the front followed by a raised bed of nearly uniform thickness terminating into a step. This sand wave performs a control section similar to the end sill in a stilling basin and keeps the hydraulic jump position at the beginning of the basin. The thickness and the position of the front of this sand wave are expressed as a function of upstream Froude number.