بررسی آزمایشگاهی اثر طول آبشکن توری‌سنگی بر الگوی جریان و توپوگرافی بستر در کانال با بستر متحرک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران. دانشکده مهندسی . دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 دانشگاه شهید بهشتی

3 دانشگاه بو علی سینا- همدان

چکیده

آبشکن سازه­ای هیدرولیکی است که در کانال­های روباز و رودخانه­ها برای حفاظت دیواره­ها در برابر فرسایش و یا انحراف و هدایت آب در جهت­های مورد نظر ساخته می­شود. یکی از مهم­ترین مشکلات آبشکن، آبشستگی اطراف آن است که موجب شکست و واژگونی آبشکن می­گردد. تعیین عمق آبشستگی به علت اینکه معرف میزان پتانسیل تخریب جریان در اطراف سازه بوده و همچنین پارامتری مهم در طراحی ابعاد فونداسیون سازه­های مسیر جریان می­باشد حائز اهمیت است. با توجه به این­که الگوی جریان و توپوگرافی بستر به شکل قابل ملاحظه­ای تحت تأثیر حضور آبشکن قرار می­گیرد، بررسی این موارد از اهمیت بسزایی برخوردار است. برای اندازه­گیری توپوگرافی بستر و سرعت­های سه‌بعدی از دستگاه vectrino+ استفاده شد. سرعت­های سه­بعدی روی بستر متحرک اندازه­گیری شد. به همین منظور در این تحقیق تأثیر تغییرات طول آبشکن باز توری­سنگی با تخلخل 30 و 50 درصد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می­دهد که افزایش طول آبشکن باعث افزایش حداکثر عمق آبشستگی و هم­چنین ابعاد حفره آبشستگی می­شود. با توجه به نتایج آزمایش­های الگوی جریان در این زمینه، افزایش میزان تنگ­شدگی مقطع و به­تبع آن، افزایش سرعت جریان در دماغه­ی آبشکن به همراه توسعه جریان­های عرضی و قائم منجر به افزایش حداکثر عمق و ابعاد حفره آبشستگی می­شود. با افزایش طول آبشکن، محدوده­ی تأثیر این سازه در بالادست آن بیشتر شده به­طوری که تغییرات سرعت از میانه­ی کانال عبور کرده و به دیواره‌ی مقابل نزدیک می­شود. بیشترین مقادیر سرعت در تمام لایه­ها، بعد از آبشکن در محدوده­ی نزدیک به دماغه بوده که به سمت میانه­ی کانال گسترده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of the length of gabion spur dike On flow pattern and topography of bed in a channel with movable bed

نویسندگان [English]

  • zainab badpa 1
  • zohre heidari 2
  • majid fazli 3
1 dep.civil. factuly engeenering. bu ali sina university
2 sh. beheshti university
3 Bu ali sina university
چکیده [English]

spur dike is a hydraulic structure that is created in open channels and rivers to protect the walls against erosion or deviations and water guidance in the desired directions. The most important problem of spur dikes is scour at around it that makes breaking and overturning the spur dikes.Considering that the flow pattern and topography of the bed is significantly affected by the presence spur dike, it is important to consider these issues.in this purpose, the effect of variations in the length of the gabion spur dike with porosity of 30 & 50% was investigated in this study. For measuring 3D velocities and bed topography, Vectrino+ was utilized. 3D velocities were measured in movable bed state. Finding show that increasing the length of the spur dike, the maximum depth of scour and scour hole dimensions increases. According to the results of flow pattern experiments in this field, increasing the section constriction and consequently, increasing the flow rate in cape of spur dike with developments secoundary Flows increases the maximum depth of scour and scour hole dimensions. By increasing the length of the gabion spur dike, the range of the effect of this structure on its upstream is increased, so that the velocity changes through the canal and approaches the opposite wall. The highest rate of velocity in all layers, after a gabion spur dike in the range near the side, extending towards the middle channel.

کلیدواژه‌ها [English]

  • gabion spur dike
  • Flow pattern
  • length of spur dike
  • bed topography

مراجع

Abbasi, A., Askari, A. Bani hashem, M. (1997). Laboratory survey of scour depth at the nose of a groyne., First Iranian Hydraulic Conference . (In Farsi)
Chen, F. Y. and Ikeda, S. (1997). Horizontal Separation in Shallow Open Channels with Spur Dikes. Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, JSCE. 15, 15-30.
Duan, J., (2009). Mean flow and turbulence around a laboratory spur dike. Journal of Hydraulic Engineering. 135(10), 803-811.
Ezzeldin, M. M., Saafan, T. A., Rageh O. S., and Nejm, L. M. 2007. Local scour around Spur dikes. Eleventh International Water Technology Conference. 779-795.
Elawady. E., Masanori. M., Hinokidani. O. 2001 .Movable bed scour around submerged spur-dikes. Journal of Hydraulic Engineering, JSCE. vol.45.
Jarrahzade, F., Kashefipour, S.M. Shafai Bajestan, M. (2017). The Effects of Permeable, Impermeable and Bandal-like Spur-dike Angel On Geometric Dimensions of Scouring In Submerged Conditions. Journal of  Irrigation Sciences and Engineering.  40(2), 1-14. (In Farsi)
kermannejad, J., Dehghani, A. Fathi moghadam, M. Mahmodian, M. (2011). Investigation of Effect Porosity on Scour Depth Around L-head Groins with Clapper toward Downstream and Upstream under Clear Water Condition. Journal of  Water and Soil. 25(2), 305-314. (In Farsi)
Kuhnle R. A., Alonso C.V., and Shields. F. D., Jr.,2002 .local scour Associated with Angled spur dikes.. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 128(12), 1087-1093.
Kuhnle, R. A., Alonso, C. V., and Shields, F. D. (1999). Geometry of Scour Holes Associated With 90-degree Spur Dikes. Journal of Hydraulic Engineering. Vol. 125: 972-978.
McCoy A., Constantinescu, S.G. and Weber, L. (2006). Exchange processes in a channel with two vertical emerged obstructions. Journal of Flow Turbulence Combustion. pp: 97-126.
Mioduszewski, T., Maeno, S. and Uema, Y. (2003). Influence of the spur dike permeability on flow and scouring during a surge pass: Proceedings of International Conference on Estuaries and Coasts, Hangzhou, China,pp308 388.
Peng, J., Kawauara, Y., and Tamai, N. (1997). Numerical Analysis of Three-Dimensional Turbulent Flows around Submerged spur dikes. 27th IAHR Congress, San Francisco, USA.147-156.
Rajaratnam, N., and Nwachukwu, B. A. (1983). Flow near groin-like structures. Journal of Hydraulic Engineering . 109(3), 463 - 480.
Shahabi, Z., Kashefipour, S.M. (2017). Experimental Investigation of The Effect of The Permeable Spur Dikes on Scour Hole Dimensions in a Mild 90 Degree Bend. Journal of  Irrigation Sciences and Engineering.  39(4), 13-21. (In Farsi)
Tominaga, A., Ijima, K. and Nakano, Y. (2001). Flow structures around submerged spur dikes with various relative height: Proceedings of 29th IAHR Congress, Beijing, China.
Uijttewaal, W.S.J. (2005). Effects of groins layout on the flow in groins fields: laboratory experiments. Journal of Hydraulic Engineering, ASEC. 131(9), 782-791. Evolution and equilibrium state characteristics. Alexandria engineering Journal. vol 44
Vaghefi, M. Ghodsian, M. and Salehi neishabori, A. A. (2010). Experimental study of scouring around a series of L-head groynes Journal of Water and Soil conservation. Vol. 16. Nom 3: 141-162. (In Farsi)
Yang, Ch.T. (1940). Sediment Transport: Theory and Practice. (S. Kouchakzadeh & K. Yousefi, Trans). University of Tehran Press 2537: (2nd ed.). Tehran
 
 
 
 
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 49، شماره 4
مهر و آبان 1397
صفحه 891-905

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار