بررسی تأثیر عمق پایاب بر مشخصه های جریان در شیب شکن های قائم مجهز به مستهلک کننده ی شبکه ای

سازه های شیب شکن معمولاً برای کنترل جریان و استهلاک انرژی در کانال هایی که شیب بستر آنها از شیب طبیعی زمین بیشتر است، مورد استفاده قرار می گیرند. این سازه ها به سبب سادگی ساخت و بهره برداری از جمله رایج ترین ساختمان های آبی برای کاهش انرژی جریان در شبکه های آبیاری، آبراهه های فرسایش پذیر و سیستم های جمع آوری و تصفیه آب و فاضلاب هستند. از آنجا که یکی از مهم ترین اهداف احداث شیب شکن ها استهلاک انرژی جنبشی مخرب جریان حین عبور از روی شیب شکن است، لذا ارائه-ی راهکارهای مناسب مانند استفاده از سازه های استهلاک انرژی نظیر مستهلک کننده های شبکه ای می تواند در راستای تحقق این هدف موثر باشد. تغییرات عمق پایاب در پایین دست شیب شکن های قائم سبب بروز تغییراتی در هیدرولیک جریان و شکل گیری رژیم هایی در پایین دست شیب شکن می شود. در مطالعه ی حاضر به بررسی تأثیر تغییر عمق پایاب بر شکل گیری رژیم های مختلف جریان و مشخصات هیدرولیکی جریان و پارامترهای هیدرولیکی در پایین دست شیب شکن در حضور سازه ی مستهلک کننده ی انرژی از نوع شبکه ای که توسط محققین پیشین پیشنهاد شده است، پرداخته می شود. بدین منظور مطالعاتی آزمایشگاهی برای بررسی رژیم های جریان و محدوده ی وقوع آنها و هم-چنین بررسی تغییرات پارامترهای هیدرولیکی شیب شکن در حضور سازه ی مستهلک کننده ی انرژی شبکه ای، صورت گرفته است. آزمایش ها بر روی سه شیب شکن قائم با هشت مستهلک کننده ی شبکه ای با ابعاد شبکه های متفاوت به ازای هفت دبی مختلف و در محدوده ی عمق بحرانی به ارتفاع شیب شکن (yc/p) برابر با 188/0 تا 42/0 انجام شده اند. در هر سری از آزمایش ها به ازای دبی ثابت، عمق آب در پایین دست شیب شکن مجهز به مستهلک کننده به آرامی و در هشت مرحله افزایش داده شده و وقوع رژیم های جریان و هرگونه تغییری در وضعیت جریان و پارامترهای هیدرولیکی شیب شکن مجهز به مستهلک کننده نظیر عمق و طول استخر ایجادشده در پای شیب شکن و طول اختلاط ناحیه ی آشفته بررسی و تمامی مشاهدات و برداشت ها به ازای کاهش تدریجی عمق پایاب نیز تکرار شده است. با استفاده از نتایج به دست آمده از آزمایشات انواع رژیم های جریان در شیب شکن مجهز به مستهلک-کننده و محدوده ی تغییرات این رژیم ها مشخص شده و به ارایه ی روابطی تجربی برای تخمین محدوده ی وقوع این رژیم ها پرداخته شده است. سپس پارامترهای هیدرولیکی شیب شکن مجهز به مستهلک کننده بررسی و روابطی تجربی برای تخمین تغییرات این پارامترها با تغییرات عمق پایاب ارایه شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که تغییر عمق پایاب در پایین دست شیب شکن مجهز به مستهلک کننده شبکه ای باعث وقوع دو رژیم اصلی جت های سقوطی حباب دار و رژیم جریان های سطحی می شود که رژیم جریان-های سطحی خود شامل سه زیر رژیم ناحیه ی حبابی، رژیم موج سطحی و رژیم جت سطحی است. تغییر رژیم جت های سقوطی حباب دار به رژیم جریان های سطحی و بالعکس به ازای افزایش و کاهش عمق پایاب روندی تناوبی دارد و محدوده ی تغییرات رژیم های جریان توسط دو منحنی مجزا تعریف می شوند. هم چنین افزایش عمق پایاب سبب افزایش عمق استخر تشکیل شده در پای شیب شکن، کاهش طول استخر و کاهش طول اختلاط ناحیه ی آشفته در شیب شکن مجهز به مستهلک کننده می شود. کلمات کلیدی: شیب شکن قائم، مستهلک کننده ی شبکه ای، عمق پایاب، رژیم جریان، مشخصات هیدرولیکی شیب شکن