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

Abstract

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.