بررسی الگوی جریان و آبشستگی پیرامون آبشکن سرسپری جاذب و دافع در مسیر مستقیم

یکی از روش های ساماندهی رودخانه و کنترل فرسایش کناری ساحل رودخانه استفاده از آبشکن سرسپری می باشد. تحقیقات گذشته بیانگر این است که آبشستگی موضعی پیرامون آبشکن سرسپری نسبت به آبشکن تیغه ای کمتر بوده است. از آنجایی که عامل اصلی تخریب آبشکن ها آبشستگی موضعی است، تأثیر شکل آبشکن بر الگوی آبشستگی واضح می باشد. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر درصد استغراق، عدد فرود، قطر مصالح بستر و زاویه آبشکن در این نوع آبشکن ها بر ابعاد حفره ی آبشستگی می-باشد. در این تحقیق به بررسی الگوی جریان و آبشستگی موضعی اطراف این نوع آبشکن ها در دوحالت جاذب و دافع که به ترتیب با ساحل مجاور زاویه 120 و 60 درجه می سازند، پرداخته می شود. آزمایش ها با سه نسبت u/u_c (سرعت متوسط جریان در کانال به سرعت آستانه حرکت ذرات) برابر 7/0، 9/0 و 98/0 برای سه قطر مصالح 65/0، 1 و 28/1 میلیمتر در سه نسبت استغراق 5، 15 و 25 درصد و حالت غیر مستغرق انجام شده است. کانال استفاده شده در این تحقیق دارای عرض 60 سانتیمتر، طول مستقیم 7 متر، ارتفاع 65 سانتیمتر و شیب طولی 001/0 بوده است. در انتهای آزمایشات آبشستگی، توپوگرافی بستر با استفاده از دستگاه عمق سنج نقطه ای با گام طولی 5 سانتیمتر و گام عرضی 3 سانتیمتر برداشت شده است. در طی آزمایشات الگوی جریان که برای آبشکن جاذب و دافع در حالت بستر تخت و تعادل یافته انجام شده است سرعت سه بعدی جریان با استفاده از دستگاه acostic dopler velocimter برداشت شده است. مدت زمان برداشت سرعت جریان در هر نقطه نزدیک آبشکن 3 دقیقه و در نقاط دورتر از آبشکن این مدت به 1 دقیقه کاهش یافته، و فرکانس برداشت نیز 50 هرتز بوده است. نتایج آزمایشات آبشستگی نشان داده است با افزایش نسبت استغراق ابعاد حفره ی آبشستگی کاهش یافته و در استغراق 25 درصد کمترین ابعاد حفره ی آبشستگی مشاهده شده است. همچنین با بررسی آزمایش ها در سه قطر مصالح مختلف در شرایط آستانه حرکت رسوبات، کاهش ابعاد نسبی حفره ی آبشستگی همراه با افزایش l/d_50 (طول آبشکن به قطر متوسط مصالح) مشاهده شده است. بررسی ها نشان داد حداکثر عمق و طول پایین دست حفره ی آبشستگی در آبشکن جاذب بیشتر و طول بالادست و عرض حفره ی آبشستگی در آبشکن دافع بیشتر بوده، و رسوب گذاری در پایین دست آبشکن دافع در فاصله ی نزدیکتر به آبشکن شکل می گیرد. آزمایشات الگوی جریان با آبشستگی مطابقت داشته و نشان داده است که جریان پایین رونده در آبشکن دافع در بالادست آبشکن دارای وسعت بیشتری به سمت بالادست آبشکن بوده، و طول ناحیه ی چرخشی پایین دست آبشکن جاذب بیشتر بوده است. در پایین-دست آبشکن نیز رسوب گذاری در کنار ساحل مجاور آبشکن از انتهای ناحیه ی چرخشی آغاز شده است.