تحلیل آزمایشگاهی رفتار شیب شکن های مایل گابیونی در مقایسه با حوضچه‌‌‌‌های آرامش استاندارد (USBR)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد عمران آب و سازه های هیدرولیکی، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

چکیده

کنترل مقادیر انرژی نسبی باقی‌مانده، عمق نسبی و عدد فرود پایین‌دست، جزو مسائل مهمی هستند که طراحان سازه‌های شیب‌شکن مایل با آن مواجه هستند. در این تحقیق 60 آزمایش متفاوت شامل سه زاویه و دو ارتفاع شیب‌شکن با جریان زیر بحرانی در بالادست با هدف بررسی تاثیر بکارگیری سازه گابیونی در سازه شیب‌شکن مایل در مقایسه با استفاده از حوضچه آرامش در پایین دست این سازه انجام شد. نتایج نشان داد برای تمامی مدل‌های تحقیق حاضر، افزایش عمق بحرانی نسبی سبب افزایش مقادیر انرژی نسبی باقی‌مانده و عمق نسبی پایین‌دست می‌گردد. مقادیر انرژی نسبی باقی‌‌مانده و عمق نسبی پایین‌دست، هنگام بکارگیری سازه گابیونی در ساختمان شیب‌شکن مایل و ایجاد شیب‌شکن مایل گابیونی با کاهشی چشمگیر همراه بود. شیب‌شکن مایل گابیونی به ترتیب باعث کاهش 30، 33، 30 و 36 درصدی انرژی نسبی باقی‌مانده پایین‌دست در مقایسه با حوضچه آرامش نوع یک، دو، سه و چهار گردید. استفاده از شیب‌شکن مایل گابیونی در مقایسه با حوضچه‌های آرامش استاندارد نوع یک، دو، سه و چهار به ترتیب باعث کاهش 37، 40، 37 و 43 درصدی مقادیر متوسط عمق نسبی پایین‌‌دست شد و عدد فرود از بازه 49/4 الی 35/8 به بازه 28/1 الی 64/2 کاهش یافت. همچنین روابطی جهت تخمین انرژی نسبی باقی‌مانده و عمق نسبی پایین‌دست شیب‌شکن مایل گابیونی ارائه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Analysis of Inclined Gabion Drop Behavior in Comparison to the Standard Stilling Basins (USBR)

نویسندگان [English]

  • Rasoul Daneshfaraz 1
  • Mahdi Majedi Asl 2
  • Mohammad Bagherzadeh 3
1 Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
3 M.Sc. in Civil Engineering-Hydraulic Structures, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran
چکیده [English]

Controlling relative residual energy values, relative depth, and downstream Froude numbers are important issues faced by designers of inclined drop structures. In this study, 60 different experiments including three angles and two drop heights with subcritical flow at upstream were performed to investigate the effect of using gabion structure in inclined structure in comparison with using the stilling basin downstream of this structure. The results showed that for all experiments, increasing the relative critical depth increases the relative residual energy values and downstream relative depth. Relative energy values and relative downstream depth were significantly reduced when the gabion structure was used in inclined drop and the inclined gabion drop was constructed. The inclined gabion drop reduced the relative energy remained at downstream by 30, 33, 30, and 36 percent as compared to the standard type one, two, three and four stilling ponds, respectively. The average relative depth of downstream was also reduced 37, 40, 37 and 43% as compared to the standard type one, two, three and four stilling ponds, respectively. The range of Froude numbers reduced from 4.49-8.35 to 1.28-2.64. Also, some relationships were presented for estimating relative residual energy and relative depth at downstream of the gabion inclined drop structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Residual energy
  • Gabion structure
  • Stilling basin
  • Additional structures
  • Relative Critical Depth

مراجع

Aal, G. M. A., Fahmy, M. R., Elnikhely, E. A., & El-Tohamy, E. (2019). Energy dissipation and discharge coefficient over stepped gabion and buttress gabion spillway. Technology, 10(4), 260-267.‏
Azizi, A., Meftah, H. M., Ziatabar, A. M., & Golmae, S. (2008). Evaluating the Affection of Used Material Porosity on Energy Dissipation in Gabion Stepped Weirs. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 15(1),  (In Farsi)
Chinnarasri, C., Donjadee, S., & Israngkura, U. (2008). Hydraulic characteristics of gabion-stepped weirs. Journal of Hydraulic Engineering, 134(8), 1147-1152.
Daneshfaraz, R., Mirzaee, R., ghaderi, A., MajediAsl, M. (2019). The S-jump's Characteristics in the Rough Sudden Expanding Stilling Basin, AUT Journal of Civil Engineering, (), pp. -. doi: 10.22060/ajce.2019.16427.5586
Daneshfaraz, R., Sadeghfam, S., Hasanniya, V. (2019b). Experimental Investigation of Energy Dissipation in Vertical Drops Equipped with a Horizontal Screen under Supercritical Flow, Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(6), pp. 1421-1436. doi: 10.22059/ijswr.2019.269301.668053 (In Farsi).
Daneshfaraz, R., Majedi Asl, M., Mirzaeereza, R. (2019c). Experimental Study of Expanding Effect and Sand-Roughened Bed on Hydraulic Jump Characteristics, Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(4), pp. 885-896. doi: 10.22059/ijswr.2018.261923.667968 (In Farsi).
Daneshfaraz, R., Hasanniya, V., Mirzaei, R., Bazyar, A. (2020a). Experimental investigating effect of positive slope of the horizontal screen on hydraulic characteristics of vertical drop. Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(10), pp. 2499-2509. doi: 10.22059/ijswr.2019 .283685.668238 (In Farsi).
Daneshfaraz, R., Majedi Asl, M., Bazyar, A. (2020b). Experimental investigation of the effect of the horizontal Screen on the energy dissipation in inclined drop. Iranian Journal of Soil and Water Research, 51(2), pp. 441-453. doi: 10.22059/ijswr.2019.288653.668312
Daneshfaraz, R., Majedi Asl, M., Bagherzadeh, M. (2020c). Experimental Investigation of the Energy Dissipation and the Downstream Relative Depth of Pool in the Sloped Gabion Drop and the Sloped simple Drop. Amirkabir Journal of Civil Engineering, (), -. doi: 10.22060/ceej.2020.18059.6751
Daneshfaraz, R., Majedi Asl, M., Razmi, S., Norouzi, R., & Abraham, J. (2020d). Experimental investigation of the effect of dual horizontal screens on the hydraulic performance of a vertical drop. International Journal of Environmental Science and Technology, 17 (5), 2927-2936.
Leu, J. M., Chan, H. C., & Chu, M. S. (2008). Comparison of turbulent flow over solid and porous structures mounted on the bottom of a rectangular channel. Flow Measurement and Instrumentation, 19(6), 331-337.
Meftah Halaghi, M., Azizi, A., Dehghani, A. A., & Alhoseini, N. (2009). Energy Dissipation Of Gabion Stepped Weirs By Using Impermiable Plates. Journal Of Agricultural Sciences and Natural Resources, 16(Special Issue 2), -.(In Farsi)
Moradi Sabz Koohi, S. Kashefipour, S.M. & M. Bina. (2011). Experimental Comparison of Energy Dissipation on Drop Structures. Journal of Water and Soil Science, 15(56), 209-223. (In Farsi)
Mohamed, H. I. (2010). Flow over gabion weirs. Journal of irrigation and drainage engineering, 136(8), 573-577.
Nayebzadeh, B., Lotfollahi-yaghin, M.A. and Daneshfaraz, R., 2019. Experimental study of energy dissipation at a vertical drop equipped with vertical screen with gradually expanding at the downstream. AUT Journal of Civil Engineering.
Nejati, A., Heydari, M., Sadeghiyan, J., Daneshfaraz, R. (2018). Numerical Model of Flow and Suspended Sediment Transport in the Reservoir of Rockfill Dam. Iran Water Resources Research, 14(2), 53-69. (In Farsi)
Norouzi Sarkarabad, R., Daneshfaraz, R., Bazyar, A. (2019). The Study of Energy Depreciation due to the use of Vertical Screen in the Downstream of Inclined Drops by Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS). Amirkabir Journal of Civil Engineering, (), -. doi: 10.22060/ceej.2019.16694.6305. (In Farsi)
Peterka, A. J. (1958). Hydraulic design of stilling basins and energy dissipaters engineering monograph No. 25. US Bureau of Reclamation, Denver Colorado.
Salmasi, F., Farsadizade, D., Mohit, H. (2011). Experimental Evaluation of Energy Dissipation over Gabion Stepped Spillway. Water and Soil Science, 21(4), 152-164. (In Farsi)
Sholichin, M., & Akib, S. (2010). Development of drop number performance for estimate hydraulic jump on vertical and sloped drop structure. International Journal of Physical Sciences, 5(11), 1678-1687.
Shaker A. Jalil, Sarhan A. Sarhan, Bshkoj S. Hussein, Jihan M. Qasim. (2019). Effect of Gravel Size and Weir Height on Flow Properties of Gabions.Journal of University of Babylon for Engineering Sciences, Vol. (27), No. (2).
Wüthrich, D., & Chanson, H. (2014). Hydraulics, air entrainment, and energy dissipation on a Gabion stepped weir. Journal of Hydraulic Engineering, 140(9), 04014046.
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 51، شماره 10
دی 1399
صفحه 2531-2541

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار