بررسی اندازه قطر سنگدانه به منظور پایداری آنها در اطراف تک آبشکن قائم در قوس 180 درجه رودخانه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز

چکیده

هر ساله با وقوع سیلاب در رودخانه ها تعداد زیادی از آبشکن ها درست زمانی که بیشترین نیاز به آنها وجود دارد، تخریب می گردند. یکی از موثرترین عوامل تخریب آبشکن ها، آبشستگی موضعی اطراف آنها است. احداث آبشکن باعث ایجاد تنگ شدگی مسیر جریان شده که این موضوع باعث افزایش سرعت جریان در نزدیکی سازه و افزایش سرعت متوسط در مقطع تنگ شده آبراهه می گردد. افزایش سرعت متوسط باعث ایجاد آشفتگی و گردابهای نعل اسبی در اطراف آبشکن می شود. گرداب نعل اسبی اساسی ترین نقش را در فرآیند آبشستگی در دماغه آبشکن ایفا می نمایند. از جمله روش های کنترل آبشستگی در اطراف آبشکن استفاده از سنگ چین می باشد. در این مطالعه به منظور بررسی اندازه قطر سنگ چین در اطراف آبشکن قائم، آزمایش هائی در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 180 درجه با 7/4 ( شعاع مرکزی قوس، عرض فلوم) از جنس پلاکسی گلاس انجام پذیرفت. در این تحقیق با قرار دادن یک تک آبشکن با دماغه دایره ای از جنس پلکسی گلاس به همراه سنگ چین در اطراف آن آزمایش هایی انجام شد. آزمایش ها با استفاده از سه نوع سنگ چین با چگالی های نسبی 7/1،1/2 و 42/2 با اندازه قطر متوسط 76/4، 52/9، 7/12، 1/19 میلی متر در چهار دبی چهار دبی 17،20، 23، 27 لیتر بر ثانیه در حالت آب زلال انجام شد. در هر آزمایش عمق جریان در شرایط آستانه حرکت و آستانه شکست اندازه گیری و سپس با استفاده از داده های بدست آمده روابط مورد نظر محاسبه گردید. نتایج حاصل نشان داد با افزایش عدد فرود و قطر نسبی سنگدانه ها عدد پایداری در دو حالت آستانه حرکت و شکست کاهش می یابد. در هر چگالی با دبی ثابت، با افزایش عدد فرود در دو شرایط آستانه حرکت و آستانه شکست، عدد پایداری کاهش می یابد. به ازای دبی ثابت، با افزایش قطر نسبی سنگدانه ها، عدد پایداری در دو حالت آستانه حرکت و شکست کاهش می یابد. در کلیه دبی ها، با افزایش عدد فرود، قطر نسبی سنگدانه ها در دو حالت آستانه حرکت و شکست افزایش می یابد.در هر چگالی به ازای یک دبی ثابت، با افزایش اندازه قطر سنگ چین، عمق ناپایداری در آستانه حرکت و شکست کاهش می یابد و با افزایش دبی، عمق ناپایداری در آستانه حرکت و شکست سنگ چین افزایش می یابد. بر اساس آنالیز ابعادی، رابطه ای بین عدد فرود، قطر نسبی سنگدانه ها و چگالی سنگ چین در دو شرایط آستانه حرکت و شکست ایجاد گردید که این روابط ضمن سادگی و داشتن همبستگی بالا، مبتنی بر عدد فرود جریان، قطر نسبی سنگ چین و چگالی سنگ چین می باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of diameter of riprap for stability around the vertical-single spur dike at 180 degree river bend

نویسندگان [English]

  • Alireza Masjedi
  • Shyda Bayati Komeili
Islamic Azad University
چکیده [English]

Investigation of diameter of riprap for stability around the vertical-single spur dike at 180 degree river bend
Abstract
Every year a large number of flood in river breakwater spur dike when it is most needed there, and destruction. Local scour is one of the most important factors to destruction of spur dike. Increase in average speed leads to confusion and horseshoe vortices around the breakwater. Horseshoe vortex fundamental role in the process of scouring the breakwater head play. Riprap can be used as a method to control of scour around the spur dike. In this study, in order to investigation of diameter of riprap around the vertical-single spur dike, experiments were in a laboratory flume under 180 degree bend and R/B=4.7 (R= central radius of bend, B= flume width) made of Plexiglas. In this research, several experiments were by placing a single spur dike with semicircular tip made of Plexiglas along with a series of riprap. Experiments were by three different types of riprap with different density (1.7, 2.1, and 2.42), four different diameters (4.76, 9.52, 12.7 and 19.1) and four rates of discharge (17, 20, 23 and 27 L/S) under pure water condition. In each experiment, flow depth in terms of moving threshold and failure threshold measured and then the formulas were calculated by using data obtained. The results showed that the relative diameter of riprap increased with increasing Froude number in terms of moving threshold and failure threshold. The density of a fixed rate, with an increase in the threshold of the Froude number and the failure threshold value decreases stability. For a fixed rate, with an increase in the relative size of aggregates, a number of sustainability in both the threshold and failure are reduced and to increase the discharge, the instability and the failure to move riprap increases. Based on dimensional analysis, a relationship between the number of landing, the relative size and density of the stone aggregates and failure to move riprap in terms of simplicity and a high correlation was established that the relationship is based on the Froude number, relative size and density of riprap.
Key words: vertical spur dike, riprap, 180 degree bend, scour.

the threshold and failure are reduced and to increase the discharge, the instability and the failure to move riprap increases. Based on dimensional analysis, a relationship between the number of landing, the relative size and density of the stone aggregates and failure to move riprap in terms of simplicity and a high correlation was established that the relationship is based on the Froude number, relative size and density of riprap.

کلیدواژه‌ها [English]

  • vertical spur dike
  • riprap
  • 180 degree bend
  • scour