در تحقیق حاضر، وضعیت عمق لبه به عمق بحرانی در تنداب با شیب ها و دبی های متفاوت برای کانال های مستطیلی و مثلثی بررسی شده است. مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهد که برای شیب ثابت تنداب، با افزایش دبی، نسبت عمق لبه به عمق بحرانی کوچکتر شده، ولی فاصله ی بین لبه ی تنداب تا محل مقطع بحرانی افزایش می یابد. همچنین برای دبی ثابت، با افزایش شیب تنداب، نسبت عمق لبه به عمق بحرانی کوچکتر شده، ولی فاصله ی بین لبه ی تنداب تا مقطع بحرانی افزایش می یابد. نسبت عمق لبه به عمق بحرانی برای حالت آبشار آزاد درکانال مستطیلی با جریان زیر بحرانی در بالا دست برابر با 72/0 و 73/0 بدست آمده است. علاوه بر این موضوع، پرش هیدرولیکی بر روی تنداب و در درون حوضچه ی آرامش برای کانال های مستطیلی و مثلثی با شیب ها و دبی های مختلف بررسی شده است. مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهد که برای پرش های واقع در درون حوضچه ی آرامش به ازاء شیب ثابت تنداب بالا دست حوضچه، با افزایش دبی، عمق ثانویه ی پرش و طول گرداب پرش افزایش یافته و همچنین به ازاء دبی ثابت با افزایش شیب تنداب بالا دست حوضچه ی آرامش، عمق ثانویه ی پرش و طول گرداب پرش نیز افزایش می یابد. در تحقیق حاضر رابطه ی تحلیلی برای عمق ثانویه ی پرش هیدرولیکی نوع b، d و a در کانال ذوزنقه ای مثلثی ارائه شده است. همچنین با استفاده از داده های آزمایشگاهی طول پرش کانال مثلثی، رابطه ی توانی بین شیب میانگین و عدد فرود مقطع اولیه ی پرش، جهت بدست آوردن طول پرش در کانال مثلثی با شیب جانبی 35/0 بدست آمده است

امروزه افزایش سطوح نفوذناپذیر حوزه های آبریز که ناشی از گسترش شهرسازی واحداث انواع ساختمان ها برروی خاک های غالباً نفوذپذیر حوزه است، بر حجم و شدت رواناب افزوده است. درنتیجه، سیستم های زه کشی موجود جهت کنترل سیلاب ناکافی است و لازم است در طراحی آن ها بازنگری شود. در سیستم‎های زه کشی رواناب شهری، کانال های آب باید دارای شیب کمی باشند تا جریان با سرعتی محدود حرکت کند. سرعت بالا در کانال، باعث فرسایش و تخریب آن خواهد شد. درصورت نیاز به کاهش تراز کانال از چاهک آدم رو با شیب شکن استفاده می شود که علاوه بر کاهش تراز جریان، انرژی آن را نیز کاهش می دهد. هدف این پایان‎نامه بررسی عملکرد نوع جدیدی از چاهک آدم‎رو با شیب‎شکن جهت کاهش انرژی جریان عبوری، کاهش ابعاد آن و افزایش دبی است. طرح جدیدی که بدین منظور پیشنهاد می شود، از ترکیب چاهک آدم رو با شیب‎شکن قایم و سازه ی خروجی لوله ی تشکیل شده است. برای دستیابی به این هدف، نمونه ی آزمایشگاهی این سازه ی هیدرولیکی در آزمایشگاه ساخته شد. این مدل از یک لوله ی دایره ای در بالادست با قطر 19/0 و طول 2 متر و یک کانال مستطیلی با طول 5/2 متر در پایین دست شیب شکنی به ارتفاع 345/0 متر تشکیل شده بود. همچنین یک دیوار آویزان با قابلیت حرکت قائم و افقی در طول کانال ساخته شد. برای ایجاد جریان سطح آزاد از یک وسیله به نام جعبه جت و با بازشدگی اسمی 50 و 80 درصد استفاده شد. دبی در آزمایش ها از 10 تا 38 لیتر بر ثانیه و عدد فرود هم از 1 تا 4 تغییر می کرد. در ابتدا الگوهای پایه ی جریان و سایر پارامتر های هیدرولیکی بررسی شد. همزمان، با استفاده از نرمافزار openfoam مدل ساخته شده در آزمایشگاه به صورت عددی شبیه سازی شد. سازه ی خروجی لوله از دو جز ء اساسی به نام دیوار آویزان و پله ی انتهایی تشکیل شده است که در این تحقیق جهت بررسی عملکرد دیوار آویزان به تنهایی و جلوگیری ازایجاد پرش هیدرولیکی از پله استفاده نشد. نخست آزمایش ها بر روی مدل بدون دیوار آویزان انجام شد و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی موجود در زمینه ی شیب شکن های قایم مستطیلی مقایسه شد. در مرحله ی دوم آزمایش ها، مدل چاهک آدم رو با دیوار آویزان بررسی شد. در حالت بدون دیوار آویزان نتایج نشان می دهد، بازده استهلاک انرژی در این سازه حدود 40 تا 80 درصد است و به طور کلی حدود 50 درصد بیشتر از شیب شکن های معمولی است. علاوه بر افت انرژی، متغیرهای دیگری همچون عمق و طول گرداب، غلظت هوا و عمق پایین دست نیز اندازه گیری و با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شد. در مرحله ی دوم، با درنظر گرفتن دیوار آویزان، ابتدا رژیم های جریان با تعریف پارامتر تأثیر طبقه بندی شدند. چهار نوع رژیم در حالت کلی شناسایی شد که محل برخورد جت آب، میزان بازشدگی دیوار آویزان و عمق حوضچه تعیین کننده ی رژیم حاکم بود. نتایج نشان می دهد از لحاظ افت انرژی، این مدل هم سطح با مدل بدون دیوار آویزان و بازده آن در حدود 50 تا 80 درصد است. در این تحقیق همچنین با استفاده از معادلات اندازه حرکت، رابطه ای نیمه تحلیلی برای یافتن عمق حوضچه ارایه شد که همخوانی خوبی با داده های آزمایشگاهی داشت. با بررسی ضریب انقباض و تخلیه ی این مدل مشخص شد که این سیستم نسبت به دریچه های معمولی دبی کمتری را عبور می دهد. نتایج شبیه سازی عددی نیز نشان می داد که نرم افزار openfoam قابلیت تخمین مناسب متغیرهای هیدرولیکی اندازه گیری شده را دارد.

در این مطالعه خصوصیات هیدرولیکی گرداب از قبیل افت انرژی ، عمق گرداب ، طول گرداب و عمق جریان در کانال پائین دست شیب شکن قائم با جریان زیر بحرانی در بالا دست و شیب معکوس در کانال پائین دست مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. همچنین مشخص شد که جریان در کانال پایین دست شیب شکن می تواند زیربحرانی و یا فوق بحرانی باشد . معادله ای تجربی نیز برای پیش بینی رژیم جریان توسعه داده شد. همچنین توزیع فشار واد بر کف شیب معکوس در اثر برخورد جت ضربه ای مسطح مورد آزمایش قرار گرفت . مطالعه اخیر از دو بخش تحلیلی و آزمایشگاهی تشکیل شده است. آزمایشها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده عمران دانشگاه صنعتی اصفهان صورت گرفته است. دو مدل ریاضی برای بیان ویژگیهای کمی شیب شکن مورد استفاده قرار گرفته است. در مدل ریاضی اول فرضیات استفاده شده توسط محققین قبلی برای مدل جدید تعمیم داده شده است . در مدل ریاضی دوم جت سقوط یافته با جت مستغرق شبیه سازی شده و بیشترین سرعت جریان بر روی محور جت در نزدیکی دال کف کانال پائین دست از فرمولهای تجربی بدست آمده است. نتایج تجربی بدست آمده برای طول شیب شکن ، عمق حوضچه گرداب عمق جریان در پایین دست شیب شکن و افت انرژی با نتایج تخمین زده مدلهای تحیلی اخیر مقایسه شده اند . برای افت انرژی در شیب های ملایم معکوس نتایج مدل تحلیلی اول با داده های آزمایشگاهی نزدیکتر است . برای عمق گرداب مدل تحلیلی دوم به داده های آزمایشگاه نزدیکتر است . مقادیر تخمین زده شده برای عمق گرداب از داده های آزمایشگاهی کمتر است. علت این امر را می توان حضور هوا در حوضچه گرداب و صرفه نظر کردن آن در مدلهای تحلیل است.