بررسی آبشستگی پائین دست حوضچه آرامش نوع 1 در شرایط پرش هیدرولیکی نوع b

در مهندسی هیدرولیک استفاده از مستهلک¬کننده¬های انرژی از نوع پرش هیدرولیکی بعنوان راه حلی برای کاهش آبشستگی پایین-دست سازه¬های هیدرولیکی نظیر دریچه ها و تندآبها استفاده می¬شود. حوضچه نوع یک، دارای کف مسطح بدون بلوک با طولی معادل طول پرش، از انواع این سازه¬ها است که در پائین¬دست سدهای انحرافی اجرا می شود. الگوی جریان سه بعدی تشکیل شده در پائین دست سازه و تشکیل مولفه های عمودی رو به پائین آب پس از برخورد با بستر با ایجاد نیروی برخواستگی، باعث بلند کردن ذرات رسوبی می شوند که این ذرات توسط سایر مولفه های جریان به اطراف و بخصوص در جهت جریان منتقل می شوند. ادامه این وضعیت منجر به تشکیل حفره ای می شود که می تواند عامل تخریب حوضچه باشد. به این ترتیب بلافاصله بعد از حوضچه¬های آرامش حفره آبشستگی شکل می¬گیرد. ابعاد نهائی حفره، در یک بستر با رسوب مشخص، به قدرت الگوی جریان وابسته است که به انرژی جنبشی جت و البته به عمق پایاب بستگی دارد. افزایش عمق پایاب حوضچه¬های آرامش باعث تغییر در نوع پرش ایجاد شده در حوضچه پایین¬دست تنداب¬ها می¬گردد و پرش ایجاد شده از حالت آزاد بصورت مستغرق در می¬آید، بصورتی که بخشی از آن روی تنداب و بخشی دیگر روی سطح افقی قرار می¬گیرد که پرش نوع b نامیده می¬شود. هدف از انجام این مطالعه بررسی میزان تغییرات در آبشستگی با تبدیل پرش نوع a به نوع b، بررسی تاثیر پارامترهای پرش نوع b بر ابعاد آبشستگی، بررسی تشابه پروفیل¬های آبشستگی در مقاطع طولی و ارائه روابطی برای تخمین عمق و طول آبشستگی در شرایط تشکیل پرش نوع b می¬باشد. به منظور دستیابی به اهداف مورد نظر این تحقیق و بررسی اثر پرش نوع b روی آبشستگی، اقدام به ایجاد مدل تنداب، حوضچه آرامش و بستر متحرک پایین¬دست آن، در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز شد. تعداد 20 آزمایش در محدوده¬ی عدد فرود 5/4 تا 12، نسبت اعماق مزدوج پرش 3/9 تا 2/28 و محل¬های مختلف تشکیل پرش روی تنداب، انجام شد. در این آزمایشات توپوگرافی بستر آبشستگی و همچنین پروفیل سطح آب در محل تشکیل پرش و پایین¬دست آن برداشت شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج آزمایش¬های انجام شده نشان می¬دهد که بطور کلی با تشکیل پرش نوع b از میزان آبشستگی کاسته می¬شود. بطوریکه با انتقال پرش به ارتفاع 14 درصدی، 28 درصدی و 41 درصدی روی تنداب، عمق بدون بعد آبشستگی بطور متوسط، 6، 17 و 24 درصد و طول بدون بعد 15، 30 و 36 درصد نسبت به تشکیل پرش هیدرولیکی نوع a کاهش نشان می دهد. این نتایج نشان دهنده اینست که تبدیل پرش از نوع a به نوع b تاثیر بیشتری بر طول آبشستگی نسبت به عمق آبشستگی دارد. همچنین افزایش ارتفاع شروع پرش روی تنداب باعث می¬شود میزان ارتفاع پشته افزایش یابد و مساحت پلان پشته آبشستگی کاهش پیدا کند بطوریکه در ارتفاع¬های بالا مساحت پلان حفره از پشته بیشتر می¬گردد. با بررسی پروفیل¬های آبشستگی در آزمایش-های مختلف تحت تاثیر پرش نوع a و b، مشخص شد که در صورت ثابت بودن نوع پرش شکل هندسی پروفیل¬های بی¬بعد مشابه¬اند ولی هیچگونه شباهتی بین پروفیل¬های بی¬بعد آبشستگی در دو حالت تشکیل پرش نوع a و b مشاهده نمی¬شود. با انجام آنالیز ابعادی دو پارامتر m و n برای پیش¬بینی ابعاد آبشستگی پایین¬دست پرش هیدرولیکی نوع b مناسب تشخیص داده شد و با استفاده از نظریه خودتشابهی ناقص رابطه¬ای کلی برای تعیین ابعاد آبشستگی استخراج گردید. سپس با استفاده از داده¬های آزمایشگاهی و به کار بردن نرم افزار آماری spss روابطی برای پیش¬بینی عمق، طول حفره و طول کل آبشستگی تحت تاثیر پرش هیدرولیکی نوع b ارائه شد و ملاحظه شد که روابط بدست آمده با داده¬های آزمایشگاهی مطابقت دارد.