تاثير شكل هندسي سرريز لبه‌پهن دوشيبه و طول كف بند بر ابعاد حفره آبشستگي در پايين دست

Effects of the Shape of Broad-Crested Weir with Side Slopes and the Length of Horizontal Apron on Downstream Scour Hole Size

پيش بيني ميزان آبشستگي موضعي در پايين دست سازه هاي هيدروليكي از موضوعات مورد توجه محققان در سال هاي اخير بوده است. در اين مطالعه، اثرات شكل سرريز لبه‌پهن دوشيبه در اعداد فرود مختلف بر روي آبشستگي در اعداد فرود ذره متفاوت بررسي شد. ابتدا مهم‌ترين عوامل موثر بر فرآيند آبشستگي در پايين دست كف بند شناسايي و با استفاده از تحليل ابعادي به‌صورت بدون بعد تنظيم گرديدند. سپس تغييرات ابعاد گودال آبشستگي برحسب تغييرات طول تاج سرريز، شيب پايين دست سرريز و طول كف بند به‌ازاي عدد فرود ذره متفاوت موردبررسي قرار گرفت. نتايج حاكي از وابستگي آبشستگي متاثر از تغييرات طول تاج سرريز و زاويه شيب پايين دست به عدد فرود ذره هست. درحالي‌كه تاثير تغييرات طول كف بند بر آبشستگي وابستگي كمتري را به عدد فرود ذره نشان مي داد. همچنين وجود تشابه بين پروفيل هاي آبشستگي مختلف تاييد شد و پارامترهاي گودال آبشستگي به‌صورت نمودارهايي برحسب پارامترهاي بدون بعد آورده شده است كه مي توان در طراحي ها جهت حفاظت بستر در برابر آبشستگي استفاده كرد.

Prediction of local scouring at downstream of hydraulic structures is one of the subjects which has been paid attention by researchers in recent years. In this study, the effects of shape of broad- crested weir with side slopes at different Froude numbers on local scouring were investigated at different particle Froude numbers. Firstly, the main factors affecting the process of downstream scouring were detected and adjusted as dimensionless parameters using dimensional analysis. Then variation of the sizes of scour hole dimensions were investigated by changing the lengths of weir crest and the horizontal apron, downstream slope of the weir at different particle Froude numbers. The results showed that the effects of weir crest length and the angle of downstream slope on scour hole depended on particle Froude number, while the scouring was less affected by particle Froude number with changes of the length of horizontal apron. Meanwhile, it was confirmed that there was a similarity between the various profiles of the scour. The parameters of the scour hole were presented as the dimensionless graphs that could be used in structure design to protect the bed against scouring.