بررسی آزمایشگاهی تاثیر فاصله بلوک از دریچه بر روی مشخصات پرش هیدرولیکی و آبشستگی موضعی پایین دست حوضچه آرامش

مسئله آبشستگی در پایین دست سازه های هیدرولیکی همواره در طراحی انواع مختلف آن ها اهمیت دارد. از جمله این سازه ها، حوضچه آرامش پایین دست دریچه است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر فاصله بلوک کف از دریچه بر روی مشخصات پرش هیدرولیکی؛ و آبشستگی موضعی پایین دست حوضچه آرامش می باشد. برای این منظور تعداد 39 آزمایش که 27 مورد در حالت با بلوک و بدون آستانه، 4 مورد در حالت آستانه دار و 8 آزمایش در حالت بدون بلوک و بدون آستانه، بر روی مدل آزمایشگاهی در محدوه ای از تغییرات عدد فرود، عمق پایاب نسبی و فاصله بلوک ها از دریچه انجام گرفت. جهت بررسی اثر بلوک های کف بر میزان استهلاک انرژی، آزمایشاتی در شرایط بستر صلب پایین دست حوضچه آرامش، نیز صورت گرفت. در آزمون های بستر متحرک، تشابه پروفیل های طولی آبشستگی مورد بررسی قرار گرفت. جهت بدون بعد نمودن پروفیل های آبشستگی از دو روش استفاده گردید. در روش اول هر دو محور مختصات با استفاده از عمق بیشینه آبشستگی بدون بعد می گردد. در روش دوم از عمق بیشینه آبشستگی برای بدون نمودن محور عرض ها و از طول حفره جهت بدون نمودن محور طول ها استفاده می شود. نتایج نشان دادند که استفاده از روش دوم نسبت به روش اول مناسبتر می باشد. نتایج حاصل از مشخصات حفره آبشستگی نشان می دهند که افزایش عدد فرود موجب افزایش مقدار پارامترهای هدف از جمله عمق بیشینه، فاصله عمق بیشینه از انتهای حوضچه آرامش و طول حفره آبشستگی می شود. تغییرات عمق بیشینه آبشستگی نسبت به عمق پایاب نسبی، از روند مشخصی پیروی نمی کند؛ اما فاصله عمق بیشینه از انتهای حوضچه آرامش و طول حفره آبشستگی، با افزایش عمق پایاب کاهش می یابند. نتایج نشان می دهند که افزایش فاصله بلوک از دریچه بر هر سه پارامتر هدف اثر معکوس دارد. با افزایش فاصله بدون بعد بلوک از 18/0 تا 54/0 عمق بیشینه، فاصله عمق بیشینه از انتهای حوضچه آرامش و طول حفره آبشستگی به طور میانگین بترتیب 57، 44 و 40 درصد کاهش می یابد. با بررسی فرم سه بعدی و توپوگرافی بستر آبشستگی مشخص شد که استفاده از بلوک های کف در فاصله های بدون بعد 18/0 و 36/0 موجب می شود که آبشستگی در وسط بیشتر از کناره ها باشد؛ در صورتی که در حالت فاصله 54/0 و حالت بدون بلوک تمرکز آبشستگی در کناره ها می باشد، همچنین بررسی ها نشان می دهند با افزایش فاصله بلوک از دریچه از 18/0 تا 54/0 حجم حفره آبشستگی به طور متوسط 85 درصد کاهش می یابد. در ادامه روابطی جهت تخمین پارامترهای هدف ذکر شده ارائه گردید که از دقت مناسبی برخوردار می باشند. بررسی میدان جریان در روی بستر آبشستگی نشان می دهد که سرعت در فواصل بلوک 18/0 و 36/0 درمقاطع طولی وسط به طور متوسط 50 و 94 درصد بیشتر از کناره ها می باشد؛ در فاصله 54/0 و در حالت بدون بلوک سرعت در کناره ها به طور متوسط 67 و 75درصد بیشتر از وسط فلوم می باشد. نتایج مربوط به استهلاک انرژی نیز نشان می دهند که افزایش فاصله بلوک از دریچه بر میزان استهلاک انرژی نسبی اثر ناچیزی دارد. مقایسه نتایج حاضر با نتایج حاصل از سایر محققین نشان می دهد، با افزایش عدد فرود از 9/3 تا 8 میزان استهلاک انرژی از 47 تا 71 درصد افزایش می یابد. با افزایش عمق پایاب نسبی از 3/5 تا 6/12، میزان استهلاک انرژی نسبی از 65 تا 71درصد کاهش می یابد. با افزایش فاصله بلوک های کف از 18/0 تا 54/0، طول پرش به طور متوسط 115 درصد افزایش می یابد. برهم کنش استهلاک انرژی، الگوی جریان و آبشستگی پایین دست دریچه مورد بررسی قرار گرفت. از آنجایی که افزایش فاصله بلوک از دریچه با وجود اثر قابل توجه بر ابعاد حفره آبشستگی، اثر چندانی بر میزان استهلاک انرژی ندارد، پس می توان نتیجه گرفت که، این پارامتر با ایجاد تغییر در الگوی جریان، موجب کاهش ابعاد حفره آبشستگی می گردد. بررسی اثر اندازه بلوک های کف، تغییر فاصله بلوک های کف و دانه بندی مواد بستری برای مطالعات آینده پیشنهاد می گردد.