بررسی آزمایشگاهی آب شستگی پایین دست سازه ی حذف پرش هیدرولیکی

در مسائل هیدرولیکی فرسایش بستر یکی از مهم ترین عوامل مخرب به شمار می رود و کنترل آن در طراحی ها همواره مدنظر است. جریان پایین دست سازه های هیدرولیکی مانند کالورت ها، دریچه ها و سرریزها با عبور از بستر رسوبی و فرسایش بستر در نزدیکی سازه، در بلند مدت موجب ناپایداری سازه می شود. از این رو محققین جهت طراحی هرچه بهتر سازه های هیدرولیکی به مدل سازی و بررسی آزمایشگاهی پدیده ی آب شستگی پرداخته اند. در این راستا در تحقیق حاضر به مدل سازی آزمایشگاهی، آب شستگی پایین-دست سازه ی حذف پرش هیدرولیکی پرداخته شده است. بدین منظور یک سازه ی تبدیل جریان فوق بحرانی به زیربحرانی بدون وقوع پرش هیدرولیکی در مسیر جریان نصب شده و در شرایط هیدرولیکی مختلف، آب شستگی پایین دست این سازه مورد مطالعه قرار -گرفته است. آزمایش ها در کانالی به طول 9/5و عرض 0/4 متر بر روی بستری از رسوبات یکنواخت شنی انجام شده اند. 14 آزمایش در شرایط حذف پرش هیدرولیکی در سه عمق اولیه ی متفاوت و به ازای اعداد فرود مختلف در محدوده ی 2/05 تا 2/85 انجام شدند. محدوده ی اعداد فرود مورد بررسی بر اساس نتایج مطالعات پیشین انجام شده در زمینه ی حذف پرش هیدرولیکی انتخاب شد. علاوه بر آن دو آزمایش در شرایط وقوع پرش هیدرولیکی انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که در هر دو حالت وقوع و حذف پرش هیدرولیکی، بستر به صورت متقارن شسته می شود و حداکثر عمق آب شستگی در مجاورت دیواره ها اتفاق می افتد. در شرایط حذف پرش هیدرولیکی افزایش سرعت اولیه، عمق اولیه جریان و هم چنین عدد فرود چگالی ذرات منجر به افزایش ابعاد چاله ی آب شستگی از جمله حداکثر عمق، حداکثر طول چاله و نیز حداکثر ارتفاع تل ماسه می شود. در ادامه بر اساس پارامترهای هیدرولیکی و رسوبی موثر بر حداکثر عمق چاله ی آب شستگی روابطی تجربی به منظور برآورد حداکثر عمق و طول چاله ی آب شستگی در حالت حذف پرش هیدرولیکی استخراج شد. با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده و هم چنین مطالعات پیشین در زمینه آب شستگی پایین دست پرش هیدرولیکی، آب شستگی در حالت وقوع و حذف پرش هیدرولیکی مقایسه شد. نتایج تحلیل های مربوطه نشان داد که علی رغم مشابه بودن ساز و کار و روند تغییرات زمانی آب شستگی در دو حالت وقوع و حذف پرش، قدرت فرسایش جریان در حالت حذف پرش هیدرولیکی به طور قابل ملاحظه ای کم تر از حالت وقوع پرش است، اما با افزایش عدد فرود قدرت فرسایش جریان در حالت حذف و قوع پرش به یک دیگر نزدیک می شود.