مطالعه‌ی آزمایشگاهی اثر نصب کف‌بند بر کاهش آب‌شستگی موضعی در پایین‌دست سازه‌های کنترل تراز بستر سطح شیب‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران و وابسته پژوهشی پژوهشکده حوضه آبی دریای خزر، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

3 موسسه IA.ING، لچه، ایتالیا

چکیده

تثبیت پدیده کاهش تراز بستر رودخانه‌ها، یکی از مهمترین مسائلی می‌باشد که امروزه مهندسین رودخانه با آن مواجه هستند. سازه‌های کنترل تراز بستر سطح شیب‌دار از جمله سازه‌هایی هستند که علاوه‌بر ویژگی حفاظت رودخانه در مقابل فرسایش پیش‌رونده در بستر، دارای شرایط مناسب محیط‌زیستی از منظر سهولت در عبور آبزیان به بازه‌های بالادستی و نیز افزایش اکسیژن محلول در آب می‌باشد. یکی از موضوعات مهم در طراحی و ایمن‌سازی این سازه‌ها، پیش‌بینی مقدار عمق آب‌شستگی در پایین‌دست آن‌ها و اتخاذ روش‌های کاهش آن است. در تحقیق حاضر تاثیر حضور کف‌بند بر تغییرات مشخصات آب‌شستگی موضعی در پایین‌دست سازه کنترل تراز بستر سطح شیب‌دار با و بدون زبری سطح سازه به‌صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها برای شیب‌های کارگذاری 1:3و 1:5، نسبت عمق بحرانی به ارتفاع سازه 2/0-14/0، زبری سطح سازه با اندازه‌های 2/5-15/1 سانتی‌متر و چیدمان‌های مختلف و نیز کف‌بند با طول‌های برابر و نصف ارتفاع سازه در آزمایشگاه هیدرولیک و مدل‌های فیزیکی-هیدرولیکی دانشگاه گیلان طی سال‌های 1399 و 1400، اجرا گردید. تجزیه و تحلیل نتایج در شیب‌های مختلف سازه نشان داد که ایجاد کف‌بند رابطه مستقیم با کاهش عمق حداکثر نهایی آب‌شستگی دارد به‌گونه‌ای که با نصب کف‌بند به طول برابر با ارتفاع سازه، عمق حداکثر نهایی آب‌شستگی در دامنه دبی‌ها و زبری‌های حداقل تا حداکثر، برای شیب‌های 1:3 و 1:5 بطور متوسط به ترتیب 58 و 43 درصد نسبت به حالت بدون کف‌بند و بدون زبری کاهش می‌یابد. بررسی نتایج نشان می‌دهد که با افزایش اندازه زبری در بهترین عملکرد آن، از عمق حداکثر نهایی آب‌شستگی در دامنه دبی‌های حداقل تا حداکثر و شیب‌های مورد بررسی، بطور متوسط 39 تا 62 درصد نسبت به حالت بدون زبری کاسته می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of effect of the apron installation on local scour at the downstream of block ramp

نویسندگان [English]

  • Mohadese Moayedi moshkaposhti 1
  • Mahdi Esmaeili Varaki 2
  • Behnam Shafiei Sabet 1
  • Sahameddin Mahmoudi Kurdistani 3
1 Department of water engineering, Faculty of Agriculture Science, University of Guilan, Rasht
2 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture Science, University of Guilan, Rasht, Iran; Department of Water and Environmental Engineering, Caspian Sea Basin Research Center, University of Guilan, Rasht, Iran
3 IA.ING, Lecce, Italy
چکیده [English]

Control of the degradation of river beds is a critical issue that river engineers encounter today. Block ramps are grade control structures that implement as a countermeasure to overcome erosion in rivers bed and have suitable environmental conditions in terms of aquatic migration to upstream reaches and also increase the dissolved oxygen in the water. One of the important issues in the design and safety of these structures is to predict and reduce the magnitude of scour depth in the downstream pool. In the present study, the effect of the installation of the apron on reduction of scour in the downstream of the block rams under smooth and rough the surface of the structure was investigated experimentally. The experiments were performed for slopes of 1:3 and 1:5, the ratio of the critical depth to the height of the structure 0.2-0.14 cm, roughness height of 1.15-5.2 cm and different arrangements; as well as apron with equal and half of height of the structure at the hydraulic and physical hydraulic lab of university of Guilan in 2020 and 2021. The comparison of the results of all slopes of the structure showed that the apron installation is directly related to the reduction of the maximum scour depth, so that by installing apron of length equal to the height of the structure, the maximum scour depth for slopes 1:3 and 1:5 reduced by an average of 58 and 43%, respectively, compared to the the smooth block ramp. By increasing the roughness height, the maximum scour depth h over range of minimum and maximum flow discharges and the structures slopes reduced by an average of 39 to 62 % compared to the corresponding smooth block ramp.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Apron
  • Grade control structure
  • River rehabilitation
  • and Scour