نقش هندسه‌ی بلوکهای شوت در اتلاف توان فرسایشی جریان

Abstract

انرژی زیاد نهفته در جریان خروجی از روی سرریزها، با طراحی سازه­های مستهلک­کننده‌ی انرژی در شوت و یا حوضچه‌ی آرامش پایین­دست کنترل می­شود. بااین‌حال رخ‌داد آب‌شستگی موضعی در پایین­دست، یکی از بزرگ‌ترین خطراتی است که پایداری سرریزها را تهدید می­کند. در پژوهش آزمایشگاهی حاضر؛ ابتدا با انجام آزمایش­های شاهد (شوت بدون مانع) در اعداد فرود مختلف، به بررسی هندسه‌ی گودال آب‌شستگی پرداخته شد، آن‌گاه با ارائه‌ی روش حفاظتی پایه‌ی بلوک با ارتفاع ثابت در سه شکل هندسی (مستطیل، نیم­دایره، مثلث)، چهار موقعیت نصب به‌صورت نسبتی از طول کل شوت Lb/Lfبرابر (2/0، 4/0، 6/0، 8/0) و هم‌چنین، جهت تقعر- تحدب نصب بلوک­ها، پارامترهای ابعادی گودال آب‌شستگی اندازه­گیری شد و با انجام تحلیل ابعادی به‌روش پای- باکینگهام مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از پایه‌ی بلوک روی شیب شوت در همه‌ی مدل­های مورد آزمایش، بر مقادیر ابعادی آب‌شستگی تأثیرگذار بوده و همواره سبب کاهش ابعاد گودال آب‌شستگی شده‌است. به‌طور خلاصه، 1. عمق و طول نهایی آب‌شستگی با افزایش عدد فرود بالادست سرریز، افزایش می­یابد. 2. در سری آزمایش­های تقعر در برابر جریان بلوک­ها، همواره پارامتر­های ابعادی آب‌شستگی دارای مقادیر کمتری نسبت به تحدب دربرابر جریان بوده­اند. 3. با کاهش فاصله‌ی نصب بلوک­ها نسبت‌به پنجه‌ی سرریز، کاهش آب‌شستگی در عمق و طول افزایش می­یابد، به‌طوری‌که در موقعیت (Lb/Lf=0.8) بیشترین استهلاک انرژی نسبت به سایر موقعیت­ها رخ داده‌است و در شرایط مختلف جریان بین 15 تا 2/61 درصد کاهش عمق گودال آب‌شستگی را به‌همراه دارد. 4. در موقعیت­ (Lb/Lf=0.6)، بلوک­های مستطیلی و نیم­دایره­ای با تحدب در‌برابر جریان و هم‌چنین، در موقعیت (Lb/Lf=0.8) بلوک مثلثی با تقعر در برابر جریان، با عملکرد متوسط 1/38 تا 4/73 درصد، بیشترین کاهش را در طول آب‌شستگی نسبت به سایر حالت­ها دارا می­باشند. 5. با افزایش عدد فرود جریان در بالادست تاج سرریز، انرژی نسبی مستهلک‌شده‌ی جریان در پنجه شوت، کاهش می­یابد.