بررسی هیدرولیک جریان و پایداری ریپ رپ اطراف آبشکن‏ها در قوس 90 درجه

به دلیل وجود جریان های ثانویه در قوس ها، قوس بیرونی همواره در معرض تخریب و فرسایش می باشد. روش های متعددی جهت مقابله با فرسایش قوس بیرونی وجود دارد که یکی از ساده ترین و در عین حال اقتصادی ترین روش ها استفاده از آبشکن می باشد. آبشکن به عنوان مانعی در مسیر جریان باعث افزایش تنش برشی شده و افزایش فرسایش و آبشستگی در اطراف آبشکن را به همراه خواهد داشت. مطالعات صورت گرفته در زمینه آبشکن ها نشان می دهد که قسمت دماغه آبشکن بیشتر از مناطق دیگر در معرض آبشستگی می باشد. جهت پایداری دماغه در این تحقیق از ریپ رپ استفاده شده است. مطمئنا طراحی ریپ رپ با توجه به اثرات جریان ثانویه و الگوی فرسایش در قوس با کانال مستقیم متفاوت بوده و از نتایج این تحقیق با ضریب اطمینان بیشتری جهت طراحی های کاربردی می توان بهره برد. پارامترهای مورد بررسی در این تحقیق شامل طول آبشکن، قطر ریپ رپ و ابعاد پوشش ریپ رپ می باشد. بر این اساس با توجه به استانداردهای موجود محدوده فرسایش پذیر در قوس تعیین گردید. پس از تعیین این محدوده آبشکن ها با ابعاد مورد نظر در محدوده فرسایش پذیر قوس قرار گرفته و ریپ رپ های مختلف با آرایش های متفاوت در اطراف آبشکن ها قرار گرفتند. پس از تنظیم دبی جریان، عمق به تدریج کاهش یافته تا با افزایش سرعت شرایط شکست ریپ رپ حاصل شود. با آنالیز نتایج آزمایشات، روابط و گرافهایی ارائه گردید که می توان از آن ها جهت طراحی ریپ رپ در اطراف آبشکنها در قوس استفاده نمود. همچنین در این تحقیق معادلات ارایه شده مربوط به دیاگرام شیلدز به گونه‏ای توسعه یافتند تا بتوان از این روابط جهت بررسی پایداری المان‏های ریپ رپ در اطراف آبشکن‏ها در قوس استفاده گردد. جهت بررسی کارآیی روابط ارائه شده در این تحقیق مقایسه ای میان نتایج آزمایشگاهی و تعدادی از معادلات ارائه شده توسط محققین مختلف صورت گرفت. نتایج این مقایسه نشان داد که کلیه روابط ارائه شده توسط محققین دیگر بدلیل در نظر نگرفتن جریان های ثانویه و گردابه های ایجاد شده در اطراف آبشکن ها در قوس، اندازه المان های ریپ رپ را کمتر از مقادیر به دست آمده در آزمایشات محاسبه می کنند. این مقایسه اهمیت تحقیق مورد نظر را نشان می دهد.