بررسي اثرات شكافنده‌ها بر گستره و شيب حفره آبشستگي در پايين‌دست سرريزهاي ريزشي

Study on Splitters Effect on the Extent and Slope of The Scour Hole Downstream of Overflow Spillways

آبشستگی در پایین­دست سرریزهای ریزشی در سدهای بلند، یكی از مسائل اساسی در  طراحی حوضچه­های استغراق و سدهای پایاب می­باشد. یكی از روش­های كاهش قدرت فرسایش جت آب ریزشی از این سرریزها، استفاده از شكافنده­ها بر روی وجه پایین­دست سرریز است. در پژوهش حاضر گستره و شیب حفره آبشستگی پایین­دست سرریزهای ریزشی آزاد در شرایط وجود و عدم وجود شكافنده، با استفاده از یك مدل آزمایشگاهی بزرگ­مقیاس به ارتفاع 6 متر، مورد مطالعه قرار گرفت. در پایان مشخص شد كه وجود شكافنده اثرات زیادی بر گستره (طول و عرض) حفره آبشستگی می­گذارد و به طور كلی سبب كاهش شیب­ها و همچنین كاهش حداكثر طول و عرض حفره آبشستگی می‌شود. به طور میانگین در حالت وجود شكافنده نسبت به حالت بدون شكافنده، حداكثر طول حفره آبشستگی 20 درصد و حداكثر عرض حفره آبشستگی 17 درصد كاهش یافته است. از طرفی به طور میانگین در حالت وجود شكافنده نسبت به حالت بدون شكافنده، نسبت حداكثر طول به حداكثر عمق حفره  12 درصد و نسبت حداكثر عرض به حداكثر عمق حفره  14 درصد افزایش می­یابد. همچنین مشاهده شد كه در تمامی حالات وجود شكافنده سبب كاهش شیب حفره آبشستگی می­شود.  

Scouring downstream of overflow spillways is an important factor in the design of plunge pools and tail-pond dams. One of the methods to reduce scouring of falling jets is employing splitters on overflow spillway. Splitters cause the falling jet to expand and entrain air. As a result, the jet strength for scouring reduces. In the present work the scour hole extent and slopes located downstream of an overflow spillway with or without splitters is studied in a large hydraulic model with 6 m height. Experiments were conducted with different discharges and tail water depths. It was found that splitters reduce the scour hole slopes as well as the scour extent (width and length). Experiments show that with splitters the maximum width and length of the scour hole reduced by 17% and 20%, respectively. It was also concluded that with splitters, the ratio of scour hole length to its depth increased by 12% and the ratio of scour hole width to its depth increased by 14%. It was also observed that the scour hole slopes reduce in all experiments when splitters are present.