مطالعه آزمايشگاهي آبشستگي موضعي در پايين‌ دست سازه‌هاي كنترل تراز بستر با پلان كنگره‌اي

Laboratory Study on Local Scour at the Downstream of Grade Control Structures with Labyrinth Planform

سازه‌هاي كنترل تراز بستر را براي جلوگيري از افت بستر رودخانه و حفظ پايداري سواحل و جلوگيري از به خطر افتادن سازه‌هاي احداث شده در آن مي سازند. يكي از موضوعات مهم در طراحي و ايمن­ سازي اين سازه‌ها، پيش‌بيني عمق آبشستگي در پايين‌دست آنها و روش‌هاي كاهش آن است. در اين تحقيق تأثير پارامتر‌هاي هيدروليكي بر مشخصات آبشستگي در پايين‌دست سازه‌هاي كنترل تراز بستر با پلان كنگره‌اي در آزمايشگاه بررسي شد. سرريز‌هاي مورد مطالعه داراي هندسه‌هاي مختلف مستطيلي و ذوزنقه‌اي بودند. آزمايش‌ها براي شرايط مختلف دبي و عمق پاياب اجرا شد. مقايسۀ نتايج به­ دست آمده نشان مي­ دهد كه با كاهش طول سيكل در جهت جريان سرريز‌هاي كنگره‌اي ذوزنقه‌اي، عملكرد آنها در كاهش عمق آبشستگي بيشتر مي­ شود به گونه‌اي كه كاهش عمق آبشستگي به‌طور متوسط تا 19 درصد مي‌رسد‌. در سرريز‌هاي كنگره‌اي- مستطيلي، هرچه سيكل‌هاي ورودي عريض ­تر باشد، عملكرد سرريز بهتر خواهد بود. كاهش عمق آبشستگي، در مقايسه با سازۀ كنترل تراز بستر خطي، به‌طور متوسط تا 10 درصد مي‌رسد. در اين تحقيق همچنين رابطه جديدي براي تخمين حداكثر عمق آبشستگي براي سازۀ كنترل تراز بستر كنگره‌اي ارائه شده است. نتايج آزمايش ­ها نشان مي­ دهد كه رابطۀ ارائه شده نتايج مناسبي براي داده‌هاي نمونۀ اصلي دارد و دقت آن نيز مناسب است.

Grade control structures are commonly used to prevent degradation, increase bank and bed of rivers stability and prevent cross structures failure in rivers. In order to design a safe grade control structures, estimation of local scour depth downstream of these structures is crucial. In this study effect of different parameters on local scour at the downstream of grade control structures with labyrinth planform was experimentally investigated. Different types of rectangular and trapezoidal labyrinth planform weirs were studied. Experimental results showed that labyrinth planform has a high effect on reducing scour depth. It was found that decreasing the length of cycles in trapezoidal weirs decreases the depth of scour while, decreasing the width of cycles in rectangular weirs increases the depth of scour. It was found that by increasing parameter and drop height, depth of scour increases, while increasing tailwater depth decreases the depth of scour and it varied from 2 to 8 percent for labyrinth weirs. Results showed that the scour depth follows an exponential law, dimensional equation for prediction of scour depth is presented. The accuracy of developed equation was examined with the available prototype data