پرتابه های جامی شکل به عنوان سازه مستهلک کننده انرژی در انتهای سرریز سدهای بلند به منظور کاهش هزینه ها در مقایسه با دیگر مستهلک کننده های انرژی به کار می رود. ایده اصلی از نصب جام پرتاب کننده در پایانه سرریزها و مجاری تخلیه کننده این است که جریان بسیار سریع (جت) خروجی را از راستای اولیه منحرف نموده تا پس از پرتاب شدن به هوا, ضمن استهلاک انرژی فرساینده جت, در فاصله مطمئنی دور از سد, نیروگاه, سرریز و یا ضمائم آن در آبراهه رودخانه پایین دست رها گردد. این جریان به صورت یک جت آزاد پر انرژی ریزش نموده که نهایتاً در محلی در پایین دست سد برخورد می نماید. در این محل حرکت مواد بستر به دلیل عدم استهلاک کامل انرژی جت باعث ایجاد حفره آبشستگی می گردد که در صورت توسعه ممکن است پایداری سر ریز, سد و سازه های مرتبط را به مخاطره بیندازد ضمن اینکه تجمع مواد فرسایش یافته می تواند با تغییر رقوم پایاب بر عملکرد سد یا نیروگاهها تاثیر گذارد. لذا طراحی مناسب سازه های کنترل فرسایش به نحوی که بتواند آبشستگی را به حداقل برساند از مسائل بسیار مهم می باشد. در این پایان نامه با استفاده از مبانی طراحی سازه های کنترل فرسایش برای مدل آزمایشگاهی سرریز جامی شکل, در شرایط مختلف جریان(دبی و پایاب متفاوت)؛ روش پوشش سنگریزه ای با چهار نوع ریپ رپ متفاوت برای محافظت از بستر حوضچه آرامش به کار گرفته شده است و تاثیر تک تک این پارامتر ها بر ابعاد حفره آبشستگی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان داد با افزایش دبی, توان جت خروجی سرریز, هم بر روی کناره های جت و همچنین تاج جت, تمایل به افزایش ابعاد آبشستگی خواهد داشت. با افزایش عمق پایاب, میزان تاثیر جت بر روی ذرات بستر کاهش می یابد بنابراین ابعاد آبشستگی بیشتر رو به کاهش می باشند. با افزایش قطر مشخصه مصالح ریپ رپ, میزان تاثیر جت بر روی ذرات بستر کاهش می یابد بنابراین ابعاد آبشستگی رو به کاهش می باشند. و به وضوح از روی نمودار ها و مقایسه ابعاد آبشستگی در دو حالت بستر محافظت شده و بستر محافظت نشده می توان به تاثیر استفاده از ریپ رپ در کاهش ابعاد آبشستگی پی برد.

آبشستگی تکیه گاه پایه پل به علت انقباض مقطع جریان و افزایش موضعی سرعت جریان در اطراف تکیه گاه پل و شکلگیری گردابه های جریان رخ میدهد. با توجه به اینکه مقطع عرضی رودخانه ها عموماً مرکب می باشند و تکیه گاه پلها ممکن است در قسمت سیلاب دشت واقع شود، بنابراین اندرکنش جریان اصلی با جریان در سیلاب دشت در حضور تکیه گاه پل الگوی پیچیده ای ایجاد می کند. بنابراین شبیه سازی عددی الگوی جریان و رسوب می تواند به درک بهتر پدیده کمک فراوانی نماید. لذا در این تحقیق از مدل عددی ssiim برای شبیه سازی الگوی جریان ورسوب در سه نوع سازه تکیه گاه پل (تکیه گاه های vertical-wall ، spill-through و wingwall) واقع در کانال مرکب استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که میزان آبشستگی در تکیه گاه vertical-wall بیشترین میزان و شکل تکیه گاهی spill-through کمترین میزان آبشستگی را دارا می باشد. همچنین میزان حداکثر آبشستگی مدل سازی شده با تفاوتی اندک، تشابه خوبی را با واقعیت نشان می دهد.

نیاز کشورهای در حال توسعه به ساخت و احداث تأسیسات پایه و زیر بنایی مانند انواع سدها و شاهراه های ارتباطی سبب شده است تا استفاده از مصالح بویژه شن و ماسه افزونتر گردد. از این میان شن و ماسه رودخانه ای که در معرض انتقال ممتد آب بوده منابع مطلوبی از مصالح می باشند، زیرا مواد ضعیف و سست آنها توسط سایش حذف گردیده و شن و ماسه بادوام ،گرد شده و با دانه بندی مناسب از آن بجا مانده است. عدم نیاز به فرآوری پیچیده وگران قیمت ،سهل الوصول بودن ونزدیکی به جاده های حمل و نقل ،کیفیت مناسب آنها ، و ارزش افزوده مصالح برداشت شده موجب بهره برداری بیش از ظرفیت رسوبی رودخانه ها شده که این امر موجب بروز آثار زیانباری همچون تخریب رودخانه ها ،تخریب محیط زیست ،تشدید عوامل رخداد سیلاب و خسارات آن و تخریب سازه های تقاطعی در رودخانه ها و نفوذ آب شور و شریانی شدن رودخانه ها و ..... می شود . بررسی ها نشان می دهد که یکی از علل وقوع سیل و در نتیجه خسارات جانی و مالی آن ناشی ازاستفاده های نادرست و بی رویه از رودخانه و رسوبات بستر بوده است. میزان این تأثیرات منفی و نحوه آنها بستگی به مقدار برداشت ها دارد. در بسیاری ازنقاط ایران ،برداشت ها به اندازه ای صورت گرفته است که حتی شکل ظاهری بستر رودخانه رادستخوش تغییر کرده و آنها را به گودالی بزرگ تبدیل نموده است. لذا تعیین نقاط فرسایش پذیر و رسوبگذار در رودخانه به منظور تعیین مکانهای مناسب برداشت مصالح لازم می باشد . رودخانه کاکاشرف یکی از محلهای برداشت مصالح رودخانه ای مانند شن و ماسه در استان لرستان می باشد . با توجه به اینکه برداشت بی رویه و مازاد بر ظرفیت مصالح رودخانه ای اثرات نامطلوبی بر بستر رودخانه ،ایمنی سازه های متقاطع و پایداری تاسیسات آبی واقع در سواحل رودخانه ای را به دنبال دارد. این تحقیق با اهدف ذیل انجام شده : 1. تعیین میزان آورد بار رسوبی دراز مدت سالیانه 2. تعیین ظرفیت برداشت مجاز شن و ماسه 3. تعیین نقاط فرسایش پذیر و رسوبگذار در رودخانه به منظور تعیین مکانهای مناسب برداشت مصالح 4. بررسی پارامترهای هیدرولیکی جریان با استفاده از شبیه سازی رودخانه با دو مدل کامپیوتری hec-rasو gstars2.1 که نرم افزارهای توانایی در شبیه سازی هیدرولیکی و رسوب جریان می باشند 5. بررسی تغییرات پارامترهای هیدرولیکی در اثر برداشت مصالح در هر دو مدل 6. مقایسه نتایج حاصله از هر دو نرم افزار

به طور کلی آبشکن ها به دو دسته ی نفوذپذیر و نفوذناپذیر تقسیم بندی می شوند.آبشکن های نفوذپذیر عموما بصورت شمع اجرا می شوند و به دلیل فضای خالی بین شمع ها،خیلی نمی توانند جریان های قوی را مستهلک کنند.آبشکن های نفوذپذیر دارای مزیت های ثبات خوب و نگهداری نسبتا مناسب هستند.با ایجاد فواصل مختلف بین شمع ها،گرادیان جریان در رودخانه تنظیم می شود. اگرچه برای نگهداری از کانال های کشتیرانی اینگونه از آبشکن ها کمتر مناسب می باشند. در مقابل آبشکن های نفوذناپذیر،به صورت سنگچین و یا گابیون (توریسنگی) اجرا می شوند. این نوع آبشکن،مقاومت خوبی در مقابل جریان دارد ولی در عوض باعث تغییر مورفولوژی بستر،فرسایش در دماغه ی آبشکن و رسوب گذاری در پایین دست می شود.نکته ی قابل تامل اینست که آبشکن نفوذناپذیر به صورت نسبی نفوذ ناپذیر است. گونه های مختلف آبشکن ها مشخصات و الگوهای جریان گوناگونی در مجاورتشان و در کانال اصلی ایجاد می کنند.بنابراین آنالیز آنها برای انتخاب گونه ی آبشکن مناسب،ضروری می باشد.لذا در این تحقیق هدف مطالعه ی تاثیر تخلخل بدنه در عملکرد آبشکن می باشد.بنابراین فرض اصلی این است که با تغییر قطر مصالح می توان به یک دانه بندی مناسب رسید،به طوریکه عملکرد آبشکن هم به لحاظ مهار نیروهای محرک و هم تثبیت بستر مناسب باشد.در این راستا عملکرد آبشکن های مرکب با دانه بندی های دولایه (لایه پایین نفوذناپذیرتر و بالا نفوذپذیرتر و برعکس)نیز مقایسه خواهد شد.

یکی از پارامترهای بسیار مهم در بررسی پوششهای گیاهی ضریب زبری پوشش گیاهی می باشد.این ضریب یکی از مشخصه های مهم در مطالعه خصوصیات جریان رودخانه ای است که بستگی به عمق و سرعت جریان و هم چنین وضعیت تراکم و نوع پوشش گیاهی دارد.با انجام آزمایش در یک کانال آزمایشگاهی می توان تغییرات ضریب زبری را با توجه به شرایط جریان، نوع و تراکم پوشش در حالتی که پوشش گیاهی در کف و سیلاب دشت ها مستغرق باشد بررسی نمود. نمونه ای از پوشش گیاهی پلاستیکی در یک فلوم به طول 10 متر و در حالت شیب دار 0.001 در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز مورد مطالعه قرار گرفت. ضریب زبری مانینگ با استفاده از شیب انرژی، دبی جریان و تراکم پوشش گیاهی از رابطه مانینگ محاسبه شد و با توجه به رابطه مانینگ،فاکتور دارسی_ویسباخ محاسبه گردید.نتایج نشان داد که این ضرایب ثابت نبوده بلکه با افزایش تراکم پوشش گیاهی افزایش و با افزایش سرعت و عمق جریان کاهش می یابد.لذا می توان با استفاده از تغییرات عمق،سرعت جریان و پوشش گیاهی مقدار ضریب زبری و فاکتور دارسی_ویسباخ را که تابعی از این عوامل می باشد برآورد کرد.