نسبتهایارتفاعنسبیآبشکنوانسداددرپایداریسنگچیناطرافآبشکنمستغرقدرقوس 90 درجه 3 2 *1 بجستان شفاعی محمود و كاشفیپور محمود سيد زرگانی جاسمی ابتسام * اهوازe.jaem@yaoo.com چمران شهيد دانشگاه آب علوم مهندسی دانشكده آبی سازههاي دكتري دانشجوي مسئول نویسنده - 1 اهواز چمران شهيد دانشگاه آب علوم مهندسی دانشكده استاد 2- اهواز چمران شهيد دانشگاه آب علوم مهندسی دانشكده استاد 3-92/3/25 دریافت: تاریخ 92/8/26 پذیرش: تاریخ فرسايش چکیده ربارب در رودخانه ديوارههاي حفاظت شامل رودخانهها ساماندهي بهمنظور رودخانهها در كه هستند عرضي يا متقاطع سازههاي آبشكنها سامانهزيستآبي واحياء كشتيراني جانبي سازههاي موضعي و خاص حفاظتهاي مسير اصالح طرح در رودخانه طبيعيكناره توسعه است.نتيجه اصلي مجراي بهسمت آن هدايت و رودخانه كناره از جريان انحراف رودخانهاي آبشكنهاي اصلي رودخانهاحداثميگردند.كارايي رد آبشستگي حفره توسعه جريان اين هيدروليكي آبشكنميباشد فرآيند پيرامون در شديد تالطم با چرخشي ناحيه يك توسعه جريان انحراف آبشكنميباشد.يكيازمواردمهمدرموردآبشكنهانحوهمحافظتوحفظپايداريآنهادربرابرتشكيلحفرهآبشستگياست.يكياز پيرامون ا ي رايجترينودرعينحالاقتصاديترينروشها استفادهازسنگچينميباشد.دراينتحقيقهدف بررسيتأثيرنسبته ارتفاعنسبيآبشكن وانسدادآبشكنبررويپايداريسنگچينهابرايمحافظتازآبشكنهادرقوسميباشد.بهمنظوردستيابيبهاهدافتحقيقآزمايشهادريك يليم فلوم 90 درجهبا /B=4 صورتگرفت.ازششنوعسنگچينباقطرهاي 17/9 14/3 11/1 7/9 5/5 و 22/2 متر سهطولآبشكن معادل 20 15 و 25 درصدعرضمجرابرايچهاردبي 32 29 25 و 36 ليتردرثانيهاستفادهشد.نتايجحاصلازاينتحقيقنشانميداد كه رد.دباي يم شهاك سنگچينها پايداري انسداد نسبت افزايش با و بزرگترشكستمييابند آبشكن نسبي ارتفاع سنگچينهايبزرگتردر نهايتمعادلهايكاربرديدرطراحيسنگچينباتوجهبهارتفاعنسبيآبشكن نسبتانسدادواندازهالمانهايسنگچينارائهگرديدهاست. رودخانه. قوس آبشکن نسبی ارتفاع سنگچین پایداری مستغرق آبشکن كليدواژهها: Te Effect of elatve Spur Hegt and Lengt on Te prap Stablty Around Te Submerged Spur Dke n a 90 Bend E. Jaem Zargan 1*, S. M. Kaefpour 2 and M. Safa Bejetan 3 1 * - P.D. Student, Water Scence Engneerng Faculty, Sad Camran Unverty, Avaz, Iran. 2- Profeor, Water Scence Engneerng Faculty, Sad Camran Unverty, Avaz, Iran. 3- Profeor, Water Scence Engneerng Faculty, Sad Camran Unverty, Avaz, Iran. eceved: 15 June 2013 Accepted: 17 November 2013 Abtract Spur dke are ydraulc tructure, wc are bult acro te rver from rver bank toward centerlne n order to protect te rver bank from eroon, natural development of amendng te rver de, pecal protecton of local tructure, navgaton and envronmental reabltaton of rver. Te man job of tee tructure to dvert te flow away from te bank and toward centerlne of rver. However, te velocty wll ncreae and te complcate vortex wll be formed around te pur noe and te protecton of pur dke agant courng and ter tablty very mportant. Ung rprap te mot common and economcal metod for pur dke protecton.in t tudy te effect of relatve egt and lengt of te ubmerged pur dke on rprap tablty nvetgated. Te experment were carred out n a laboratory flume wt 90 bend and /B=4.0. Sx ze of
... سنگچين پایداري در انسداد و آبشكن نسبی ارتفاع نسبتهاي همكاران: و زرگانی جاسمی 22 rprap ncludng 5.5, 7.9, 11.1, 14.3, 17.9, and 22.2 mm, wt tree relatve pur lengt (15%,20% and 25% of te flume wdt) and four dcrge (25,29,32 and 36 lt/) were ued. Te reult owed tat te larger rprap faled for te ger relatve pur egt. Wt ncreang te relatve pur lengt te rprap tablty decreaed. Fnally an expermental equaton wa developed baed on te relatve pur egt and lengt and rprap ze, wc can be appled for degnng of rprap ze. Keyword: Submerged pur dke, prap tablty, elatve pur egt, ver bend. 4 3 )1( مقدمه دیواره از كه هستند عرضی یا متقاطع سازههای آبشکنها كاربرد از اصلی اهداف یافتهاند. توسعه جریان محور سمت به رودخانه دیوارههای حفاظت از: عبارتند رودخانهها ساماندهی در آبشکنها مسیر اصالح طرح در رودخانه كناره طبیعی توسعه رودخانه احیاء و كشتیرانی جانبی سازههای موضعی و خاص حفاظتهای یا و مستغرق میتوانند آبشکنها رودخانه. آبی زیست سامانه و كشتیرانی مسائل در بیشتر مستغرق آبشکنهای باشند. غیرمستغرق اصلی كارایی دارند. كاربرد آبخیزداری مسائل در مستغرق غیر آبشکن آن هدایت و رودخانه كناره از جریان انحراف رودخانهای آبشکنهای ناحیه یك توسعه جریان انحراف نتیجه است. اصلی مجرای بهسمت صورت به كه است آبشکن پیرامون در شدید تالطم با چرخشی فرآیند میگردد. ظاهر آبشکن دست پایین در گستردهتری و آبشکن پیرامون در آبشستگی حفره توسعه جریان این هیدرولیکی حالی در است. رودخانه كناره و دست پایین در رسوبی بار نشست ته برای نتیجه در و آبشکن سازه برای جدی خطر یك آبشستگی كه دست پایین كناره در رسوبگذاری پدیده میشود محسوب رودخانه مورد راستای در رودخانه دیوارههای تثبیت طبیعی راهکار رودخانه با و میباشد مختلف جنبههای خصوص در كنون تا بود. خواهد نظر مثال عنوان به است گرفته صورت گوناگونی تحقیقات آبشکنها قرارگیری زاویه آبشکنها اندازه آبشکنها قرارگیری وضعیت بررسی در تاكنون ولی میباشد مستقیم غیر و مستقیم مسیرهای در آنها و است نگرفته صورت زیادی تحقیقات آبشکنها پایداری خصوص كه حالی در است بوده مستقیم مسیر در غالبا موجود اندک تحقیقات ماهیت به توجه قوسها در آبشکنها از استفاده كاربرد عمدهترین به مربوط اطالعات نمیتوان رودخانه خم در جریان پیچیده مقابله برای برد. بکار طبیعی رودخانههای برای را مستقیم كانالهای آبشکنها و دیوارهها پایهها اطراف در شده ایجاد آبشستگی با حال عین در و سادهترین از یکی كه شده ارائه متعددی روشهای از استفاده میباشد سنگچین از استفاده روشها اقتصادیترین و اجرا سادگی مصالح بودن دسترس در دلیل به سنگچین در شده عنوان مزایای رغم علی است. متداول بسیار كم هزینههای از پس نگیرد صورت درستی به سنگچین طراحی چنانچه فوق توجه با داد. خواهد دست از را خود اثر و شده تخریب تدریج به مدتی زیادی بسیار تحقیقات تاكنون سواحل از محافظت لزوم و اهمیت به 1 به )2001( همکاران و الوادی است. گرفته صورت زمینه این در تحقیق این در و پرداختند مستغرق آبشکن اطراف آبشستگی بررسی در آبشستگی چاله توسعه روی بر آبشکن ابعاد و جریان عمق تأثیر نرخ اینکه نتیجه گردیدو بررسی مستغرق عمودی آبشکنهای ( ( نرخ این افزایش و دارد آبشستگی در زیادی تأثیر بازشدگی زیاد طول شد. آبشکن دست پایین فرسایش و كم آبشستگی باعث كوتاه طول به نسبت آبشستگی افزایش باعث عمق كاهش و آبشکن شد: آب زیاد عمق و عمق : مقطع در آبشکن طول : b كانال عرض : B آن در كه 2 با )2002( الیوتو و هاگر میباشد. بستر روی آبشکن ارتفاع : d و آب آستانه به مربوط آزمایشگاهی دادههای از وسیعی مجموعه از استفاده حركت آستانه بررسی به شیلدز دیاگرام از گرفتن كمك با و حركت رسوبات برای یکنواخت جریان به نزدیك شرایط در رسوبات این پرداختند. مختلف مخصوص جرم دو با یکنواخت غیر و یکنواخت و هاگر توسط گرفته صورت مطالعه از استفاده با محقق دو را شیلدز دیاگرام ذره اندازه بعد بی عدد اساس بر و )2000( دلجودس آشفته یا توربوالنت رژیم و انتقالی رژیم لزج رژیم قسمت سه به مستغرق آبشکن هیدرولیکی ارزیابی به )2005( ناجی كردند. تقسیم آبشستگی نرخ شد مشاهده آزمایشها این در پرداخت مستغرق غیر و همچنین میباشد درجه 60 آبشکن از سریعتر درجه 90 آبشکن در مستغرق آبشکن از بیش مستغرق غیر آبشکن در اولیه آبشستگی هاگر و گیسونی شد. مشاهده B bd B در سنگچین نقش روی بر )2008( 5 دادند. انجام را آزمایشهایی مستقیم كانال در آبشکنها محافظت فاصله آبشکن طول دبی قبیل از پارامترهایی تأثیر وجود آنها سنگچین ردیفهای تعداد و قطر نیز و آبشکنها ارتفاع آبشکنها شکست نوع تعیین برای را رابطهای آنان دادند. قرار مطالعه مورد 1- Elawady et al. 2- Hager and Olveto 3- Hager and Del Gudce 4- Nagy 5- Gonn and Hager
23 بهار 94 1 شمارهي 38 جلد كشاورزي( علمی )مجلهي آبياري مهندسی و علوم 1 2 كلز و آذینفر نمودند. تعریف آبشکن پارامترهای براساس سنگچین آبشکن با انسداد اثر در آب برگشت پدیده پیشبینی به )2008( پیشبینی برای روابطی نهایت در پرداختند روباز كانال در مستغرق دادند. ارائه مستغرق آبشکن وجود دلیل به آب برگشت اثر اول سطح دهانه اطراف در جریان میدان بررسی به )2011( حسین و اودین آنها پرداختند متحرک بستر یك در مستغرق آبشکن چوگانی در عمود سرعت و یافته افزایش دهانه نزدیك سرعت كه دریافتند جریان میباشد. مرتفعتر نواحی از بیشتر كانال نقطه پستترین ضعیفتر بستر نزدیکی در و قویتر سطح نزدیکی در چرخشی تأثیر بررسی به )2012( همکاران و بختیاری شد. مشاهده روی بر سنگچین كارگذاری عمق و آبشکن هندسی پارامترهای غیر شرایط در مالیم درجه 90 قوس یك در سنگچینها پایداری در سنگچین كارگذاری افزایش كه دریافتند آنها پرداختند. مستغرق افزایش میشود سنگچینها پایداری افزایش موجب بیشتر عمق كاهش موجب آبشکنها نسبی فاصله همچنین و آبشکن نسبی طول سواحل محافظت و آبشکنها پایداری نتیجه در و سنگچین پایداری و جریان هیدرولیك بررسی به همکاران) 1391 ( و ظهیری میگردد. شرایط در درجه 90 قوس در آبشکنها اطراف سنگچین پایداری برای را رابطهای آزمایشها نتایج تحلیل با پرداختند غیرمستغرق دادند. ارائه قوس در ها آبشکن اطراف در سنگچین طراحی در جریان هیدرولیکی شرایط و آبشکن هندسی عوامل مشترک تأثیر اثر بررسی تحقیق این از هدف میباشد. اساسی سنگچین پایداری 4 3 پایداری بر جریان انسداد و آبشکن نسبی ارتفاع نسبتهای مالیم درجه 90 قوس در مستغرق آبشکن پای محافظ سنگچین است. موادوروشها عاملهایمؤثر ذره رینولدز عدد آن در كه داد ارائه منحنی )1936( شیلدز ud * T یعنی انتقال پارامتر به را * gd ذره قطر : d برشی سرعت : u پارامتر این در میسازد. مربوط جرم : آستانه برشی تنش : سیال كینماتیك لزجت : ثقل شتاب : g و مایع حجم واحد جرم : رسوبات حجم واحد تا ولی داشته همراه به را زیادی نقدهای رابطه این چه اگر میباشد. حساب به رسوبات حركت آستانه برای رابطه بهترین عنوان به امروز شیلدز حركت آستانه منحنی برای متعددی معادلههای امروزه میآید. معادلهها این از یکی میباشند. پیچیده آنها اغلب ولی شده معرفی عدد اساس بر آنها است. شده ارائه )2000( دلجودس و هاگر توسط ذره اندازه بعد بی 2 ' 13 D g d * )2( به را نظر مورد محدوده رابطه این در كردند. تقسیم قسمت سه : d رابطه این در میباشد. g ' / g ' g اساس بر است مؤثر ثقل شتاب : g و بستر رسوبات متوسط قطر زیر صورت به میتوان را شیلدز دیاگرام دلجودس و هاگر رابطه 2000(: دلجودس و )هاگر داد نشان باال معادلههای در T 0.120D D 10 12 * * T 0.026D 10 D 1 T 16 * * 0.060 D 1 T S gd S d * Sf عنوان به كه تخمین كه آنجا از میشود. شناخته حركت آستانه بعد بی برشی تنش S f مانینگ- معادله از استفاده با میتوان است مشکلی بسیار كار كرد: حذف را آن استریکلر 1 n 2/3 1/ 2 S f : و انرژی خط شیب : S f مقطع متوسط سرعت : آن در كه ضریب میتوان استریکلر رابطه به توجه با میباشد. هیدرولیکی شعاع برحسب ذره )اندازه ذره متوسط اندازه حسب بر را (n) مانینگ زبری نوشت: زیر صورت به متر( 1 6.75g d n 1 2 1 6 )3( )4( حال: Sf T d 2/3 2 n d )5( ذره حركت آستانه فرود عدد آن از پس شکل F g 1/ 2 d d بود: خواهد )6( رابطه 1- Aznfar and Kell 2- Uddn and Hoan 3- elatve pur egt 4- elatve pur lengt
جاسمی زرگانی و همكاران: نسبتهاي ارتفاع نسبی آبشكن و انسداد در پایداري سنگچين... 24 : b B F 6.75T d 1/ 2 d 1 6 )6( بر این اساس برای سه محدوده D كه قبال معرفی شد معادلههایی بر اساس دینامیك سیال مشخصات رسوب و عمق جریان نسبی ( وجود خواهد داشت. در حالت رژیم جریان كامال d) آشفته میتوان نوشت: Fd 1.65 d 1 6 D 1 )7( )8( هاگر و اولیوتو )2002( جهت رژیم جریان آشفته نشان دادند كه : 1/3 1/ 2 gd 1.65 d 1/6 :انحراف معیار رسوبات 0. 5 d 84 d 84 میباشد d 16 : اندازه ذرهای است كه 84 درصد ذرات ازآن كوچكتر هستند و : d 16 قطر ذرهای است كه 16 درصد ذرات از آن كوچكتر میباشند 1 )آنگر و هاگر 2006(. 2 بر اساس نظرر گیسرونی و واكرا )2005( در صرورتی كره مرانعی در رسوبات جاسازی شده باشد تنش برشی بحرانی بسرتر و یرا سررعت آستانه حركت كم میگردد كه این كراهش ترنش برشری بحرانری و سرعت آستانه حركت به دلیل ایجاد تالطرم اضرافی اسرت. بنرابراین آنها مشخصات آبشکن جانبی كه شامل نسبتهای انسداد و ارتفراع نسبی آبشکن میباشد را مورد توجه قرار دادند براین اساس عامل بار 3 هیدرولیکی را با در نظر گرفتن به عنروان سررعت مقطرع جریان در لحظه شکست سنگچین به صورت زیر تعریف كردند : 3 2 1/ gd 1/ 1.65 d 1/ 6 )9( در معادله باال Φ: مشخصات هندسی آبشکن بوده و به صورت تابعی از حاصل ضرب نسبت انسداد و ارتفاع نسبی آبشکن میباشد. با توجه به مطالعات آنگر و هاگر )2006( مقدار این پارامتر در این تحقیق به 5 5 1 S 16 6 صورت در نظر گرفته شد. نسبت طول آبشکن به عرض آبراهه یا نسبت انسداد است كه تنگ شدگی مقطع عبوری جریان را تعریف مینماید. : S ارتفاع نسبی آبشکن میباشد كه در آن :ارتفاع آبشکن و :عمق جریان در باالدست در لحظه شکست سنگچین است. ارتفاع نسبی آبشکن نشان میدهد زمانیكه عمق جریان با ارتفاع آبشکن برابر است این پارامتر برابر 1 و در سایر شرایط از 1 كمتر میشود بنابراین حداكثر مقدار ارتفاع نسبی آبشکن با این تعریف 1 میباشد. با توجه به رابطه )9( مالحظه میگردد عامل بار هیدرولیکی در اصل بیانگر نسبت عدد فرود ذره در دو حالت بدون وبا حضور سنگچین و آبشکن میباشد. عالوه بر عامل بار هیدرولیکی كه یك عامل مؤثر در پایداری ذرات بستر میباشد با استفاده از تحلیل ابعادی عاملهای مؤثر دیگر در پایداری سنگچین و رسوبات بستر بهدست خواهند آمد. نظر به اینکه در این تحقیق هدف بررسی تأثیر نسبتهای انسداد و ارتفاع نسبی آبشکن بر روی پایداری سنگچین میباشد لذا خصوصیات مؤثر در این تحقیق عبارت خواهد بود از خصوصیات مربوط به جریان: سرعت جریان در باالدست آبشکن عمق جریان در كانال اصلی شتاب ثقل g شتاب ثقل مؤثر g جرم واحد حجم مایع )ρ( لزجت سیال )μ(. خصوصیات مربوط به هندسه سیستم: عرض كانال اصلی B فاصله طولی آبشکنهاL طول آبشکنb ارتفاع آبشکن خصوصیات مواد رسوبی: قطر چگالی رسوبات d متوسط ذرات رسوبی 0.5 d قطر سنگچین d 84 d 16 رسوبات نسبت اندازه سنگچین به رسوبات بستر انحراف معیار d d با استفاده از تحلیل ابعادی π باكینگهام و حذف پارامترهای ثابت و كم تأثیر گروههای بدون بعد زیر بهدست میآیند: d f d b,, B, G 1gd G 1gd g,, 0 )10( پارامتر اول و دوم در رابطه باال به ترتیب بیانگر نسبت اندازه سنگچین به رسوبات بستر و نسبت انسداد است و پارامتر پنجم و ششم در رابطه فوق بهترتیب بیانگر عدد فرود ذره و ارتفاع نسبی آبشکن میباشند. یکی از پارامترهای مؤثر در هیدرولیك رسوب و پایداری رسوبات بستر عدد فرود ذره میباشد كه از رابطه زیر محاسبه میگردد: 1- Unger and Hager 2- Gonn and vacca 3- Hydraulc load factor
25 علوم و مهندسی آبياري )مجلهي علمی كشاورزي( جلد 38 شمارهي 1 بهار 94 22/2 17/9 14/3 11/1 7/9 میلیمتر و چهار محدوده دبی برای ایجاد استغراقهای مختلف برابر با 32 29 25 و 36 لیتر در ثانیه انتخاب گردید در تمامی آزمایشها ضخامت الیه سنگچین برابر F d G 1gd )11( پارامتر مهم دیگر كه به راحتی از تحلیل ابعادی بهدست میآید عدد فرود سنگچین میباشد كه بهصورت زیر تعریف میگردد. F G 1gd )12( از آنجا كه عدد فرود ذره بیانگر جذر نسبته یا اینرسی به نیروهای ثقلی است با افزایش سرعت جریان برای اندازه سنگچین ثابت عدد فرود سنگچین افزایش مییابد در نتیجه سنگچینها سریعتر حركت كرده و ناپایدارتر میباشند. بنابراین عکس این رابطه بیانگر پایداری سنگچین N است عدد به عنوان عدد پایداری سنگچین به صورت عکس عدد فرود سنگچین میباشد. N 1 F G 1 gd )13( تجهیزاتآزمایشگاهیوپالنآزمایشها آزمایشها در آزمایشگاه هیدرولیك دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز صورت گرفت. مهمترین قسمتها و تجهیزات موجود در آزمایشگاه شامل مخزن آرام كننده ورودی مسیر مستقیم ورودی به طول 5 متر قوس 90 درجه مالیم با طول 3 متر و و عرض 0/7 متر با نسبت / B 4 مسیر مستقیم خروجی به طول 3 متر دریچه كشویی مخزن آرام كننده خروجی پمپ حوضچه مکش پمپ مخزن تأمین بار اصلی )تانك ) با بار ثابت و لولهه یا رابط و شیرآالت میباشد كه در شکل )1( نشان داده شده است. در آزمایشهای تحقیق حاضر در انتخاب پارامترهای مورد نیاز از استانداردهای موجود در زمینه طراحی آبشکنها استفاده گردید بدین ترتیب كه طولهای مورد آزمایش در این تحقیق معادل 20 15 و 25 درصد عرض كانال آزمایشگاهی به ترتیب 14 10/5 و 17/5 سانتیمتر فاصلههای طولی میان آبشکنها در این آزمایش معادل چهار برابر طول آبشکن شش اندازه مختلف سنگچین معادل 5/5 2d و پوشش آن 5 سانتیمتر در نظر گرفته شد آرایش آبشکن با ها در قوس و چیدمان سنگچینها در اطراف آبشکن در شکل )2 فلا- ) نشان داده شده است. نحوه انجام آزمایشها به این ترتیب بود كه پس از نصب آبشکنها ابتدا جریان در آستانه حركت رسوبات برقرار شد تا ناحیه بحرانی و آبشکن بحرانی مشخص گردد. آبشکنی بحرانی است كه رسوبات بستر اطراف آن سریعتر حركت نمایند و چاله آبشستگی ایجاد گردد. سپس سنگچینها در اطراف آبشکن - بحرانی قرار داده شد بهجز آبشکن بحرانی آبشکن قبل و بعد از آبشکن بحرانی نیز با سنگچینها محافظت شدند. در این مرحله از انجام آزمایشها ابتدا دریچه پایین دست كامال بسته میشد سپس دبی و عمق به آرامی افزایش داده میشد تا شرایط شکست سنگچین و حركت رسوبات بستر حاصل نشود. پس از رسیدن به دبی از پیش تعیین شده با باز كردن دریچه عمق جریان به آرامی كم میگردید تا با افزایش سرعت جریان سنگچینها ناپایدار شده و شکست سنگچین رخ دهد. معموال برای هر تغییر عمق تا برقراری شرایط تعادل جریان و اطمینان از پایدار شدن جریان تأمل میگردید. در لحظه شکست عمق در باالدست فلوم ثبت شده آزمایش به پایان میرسید و شرایط برای انجام آزمایش بعدی آماده میشد. منظور از شکست سنگچین حركت افقی و یا عمودی نزدیكترین المانها به آبشکن میباشد. در شکل )2 ب و ج( به ترتیب سنگچینه یا اطراف آبشکن قبل و پس از شکست نشان داده شده است. نتایجوبحثاثرارتفاعنسبیآبشکنوانسداددرپایداری سنگچین همانطور كه در پالن آزمایشها ارائه گردید سنگچینهای مورد d d بین حداقل آزمایش دارای شش اندازه نسبی /3 67 تا حداكثر 14/8 بوده است. ارتفاع نسبی آبشکن S برای لحظه شکست سنگچین در شرایط مختلف هیدرولیکی و هندسی آبشکن و اندازههای سنگچین بین حداقل 0/4 تا حداكثر 1 اندازهگیری گردید. آزمایشها با سه نسبت انسداد b B 0/2 0/15 و 0/25 انجام شد.
26... سنگچين پایداري در انسداد و آبشكن نسبی ارتفاع نسبتهاي همكاران: و زرگانی جاسمی دبی تنظیم شیر آرام حوضچه ورودی کننده 5m 0/7m 90 o دریچه کشویی 3m پمپ خروجی حوضچه ثابت بار هوایی مخزن شکل 1 -تجهیزاتآزمایشگاهی ب 0/7 m 5 m 3/15 m 2/45 m ج 3 m 5cm T=2d الف سنگچين شکل 2 -الف:آرایشآبشکندرفلوم آرایشسنگچیناطرافآبشکن ب:سنگچینهایاطرافآبشکن قبلازشکست ج:سنگچینهایاطرافآبشکنپسازشکست
فلا) ج) د) 27 بهار 94 1 شمارهي 38 جلد كشاورزي( علمی )مجلهي آبياري مهندسی و علوم )ب( ) ) ) هایمختلف ب:نسبتاندازه (در N (دربرابرالف:عددپایداری) شکل 3 -عاملبارهیدرولیکیسنگچین) عافترا : د سنگچیندرانسدادهایمختلفبادبی 32 لیتردرثانیه.ج:عددپایداریدربرابرنسبتاندازهسنگچین نسبیآبشکندربرابرنسبتاندازهسنگچیندرنسبتهایانسدادمختلفدردبی 32 لیتردرثانیه عدد برابر در را سنگچین هیدرولیکی بار عامل ) 3 -الف( شکل میدهد. نشان مختلف سنگچین اندازه نسبت در پایداری برای بیشتری هیدرولیکی بار عامل به نیاز بزرگتر سنگچینهای اندازه یك برای میدهد نشان نمودار این كه همانطور دارند. شکست است. كمتر پایداری باشد بیشتر هیدرولیکی بار عامل هرچه ذره هیدرولیکی بار عامل در را بیشتری پایداری بزرگتر سنگچینهای میباشند. تر پایدار و دارند بیشتر برای مختلف های برابر در را هیدرولیکی بار عامل شکل) 3 -ب( نشان را ثانیه در لیتر 32 دبی برای آبشکن مختلف طولی نسبتهای نسبت هرچه ثابت دبی در میشود مالحظه كه همانطور میدهد. سنگچین شکست برای الزم هیدرولیکی بار عامل باشد بیشتر انسداد بزرگتر هیدرولیکی بار عامل در بزرگتر سنگچینهای است. كمتر بیشتر مقطع در جریان سرعت انسداد نسبت شدن بیشتر با شکستند. بنابراین میشود سنگچینها بیشتر هرچه ناپایداری باعث و شده عامل به نیاز بیشتر انسداد نسبت در سنگچین ثابت اندازه یك برای میباشد.. شکست ایجاد برای كمتری هیدرولیکی بار در سنگچین اندازه نسبت برابر در پایداری عدد شکل) 3 -ج( چه هر میشود مالحظه كه همانطور میدهد نشان را 0.2 سنگچینها حركت برای الزم تنش میشوند بزرگتر سنگچینها برای پایداری مییابد افزایش پایداری نتیجه در مییابد افزایش كه شرایطی در شکل) 3 -د( در است. بیشتر بزرگتر سنگچینهای در افقی محور با چرخشی جریان الیه یك شود مستغرق آبشکن ریزش میگردد. ایجاد آن دست پایین در و آبشکن بدنه طولی امتداد ناپایداری و آبشستگی باعث آن چرخشی تالطم با همراه جریان
... سنگچين پایداري در انسداد و آبشكن نسبی ارتفاع نسبتهاي همكاران: و زرگانی جاسمی 28 نسبی ارتفاع هرچه میشود. آبشکن پای محافظ سنگچینهای مییابند شکست بزرگتر سنگچینهیا میشود بیشتر آبشکن پیدا شکست كمتر آبشکن نسبی ارتفاع در كوچكتر یا سنگچینه طولی نسبت چه هر است. بیشتر استغراق عبارتی به كه میكنند از بیشتری محدوده آبشکن طول افزایش دلیل به باشد بیشتر آبشکن آبشکن طول افزایش با زیرا میگیرد قرار آبشکن تأثیر تحت جریان مقدار افزایش این دنبال به مییابد. افزایش مقطع شدگی تنگ درصد دست پایین و باالدست در فشار اختالف نتیجه در و سرعت اختالف گردابه ابعاد توسعه موجب این و مییابد افزایش شده تنگ مقطع نتیجه در و سنگچینها پایداری عدم مطالب این بیان با شد. خواهد شکست میباشد. توجیه قابل آبشکنها بیشتر طولهای در آبشکن افتاده اتفاق كمتر آبشکن نسبی ارتفاع در بیشتر انسداد نسبت برای است. عاملبارهیدرولیکیباارتفاعنسبیآبشکنواندازه رابطه سنگچین میباشد آبشکن اطراف سنگچینهای پایداری هدف كه آنجا از ارتفاع نقش و سنگچین هیدرولیکی بار عامل اهمیت به توجه با در و سنگچینها نسبی اندازه همچنین و عامل این در آبشکن نسبی كه میباشد معادلهای استخراج به نیاز بستر رسوبات اندازه گرفتن نظر نمود استفاده رودخانه مهندسی طرحهای و پروژهها در آنها از بتوان را آبشکنها نسبی ارتفاع و سنگچینها اندازه بین ارتباط همچنین و آبشکن اطراف سنگچین یا المانه از كه زمانی نماید. توصیف خواهد سنگچین یا المانه اندازه از تابعی شود استفاده 2008(. هاگر و بود)گیسونی میباشد: زیر صورت به شده تعریف تابع b as c )14( رابطه این در در آبشکن نسبی ارتفاع : S هیدرولیکی بار عامل : و خطی غیر رگرسیون از استفاده با نظر مورد معادالت استخراج پذیرفت. صورت SPSS آماری نرمافزار توسط آزمایش 51 افتاد اتفاق آنها در شکست كه آزمایشهایی تعداد آنها درصد 15 با و شد ساخته دادهها درصد 85 با مدل میباشد كمك به و آزمایشگاهی دادههای از استفاده با گردید. سنجی صحت معادلههای توانهای و ضرایب زیر مقادیر غیرخطی رگرسیون تحلیل آمد: بهدست زیر صورت به باال a 0.769,b 0.398,c 0.255 d 1.645,e 0.658,f 0.224 معادلهها كلی صورت به میتوان لذا )16( نمود: بیان زیر شکل به را 0.398 0.255 0.769S 2 0. 8 0.658 0.224 1.645S 2 0. 784 )17( دست به هیدرولیکی بار عامل مقادیر روش دقت میزان بررسی برای مقابل در p دادهها از درصد 15 برای )16( معادله از آمده شده اندازهگیری مقادیر كمك به پارامتر این شده محاسبه مقدار این در است. شده ارائه الف( )4- شکل در m )9( معادله فاصله برای شده گیری اندازه )2008( هاگر و گیسونی دادههای شکل با شده محاسبه مقادیر برابر در آبشکن طول برابر چهار معادل طولی همبستگی شکل مطابق است. شده ارائه )16( معادله از استفاده از استفاده با آمده بهدست مقادیر و آزمایشگاهی مقادیر میان مناسبی 15 معرف چین خط دو میخورد. چشم به پیشنهادی معادله در نقاط تمامی كه بوده درجه 45 خط به نسبت نسبی انحراف درصد گرفتهاند. جای خط دو این بین فاصله شده محاسبه و (m) شده اندازهگیری مقادیر ) 4 -ب( شکل ( 17( فرمول با 15 با تحقیق این (p) )2008( هاگر و گیسونی باقیمانده درصد داده است. شده داده نشان تحقیق و ها و رابطه صحتسنجی دادههای میشود مشاهده كه همانطور درصد 15 معرف خطچین دو بین همگی )2008( هاگر و گیسونی مربوط آماری دارند.تحلیل قرار درجه 45 خط به نسبت نسبی انحراف توسعه در كه دادههایی 15 درصد با )17( و )16( معادالت ارزیابی به است. آمده )1( جدول در بودند نشده استفاده مدل این d سنگچین قطر نسبت : و سنگچین شکست لحظه d دانهبندی و جریان هیدرولیکی شرایط بیانگر كه آنجا از میباشد. پارامتری كه را آبشکن هندسی مشخصات تأثیر و میباشد بستر در كه نمود تعریف میتوان نیز دیگری معادله دارد بر در است پیچیده به تابعی بنابراین شود. شامل را میباشد S از تابعی كه آن شد: تعریف زیر صورت e ds f )15(
فلا ب 29 بهار 94 1 شمارهي 38 جلد كشاورزي( علمی )مجلهي آبياري مهندسی و علوم شکل 4 - )الف( :عاملبارهیدرولیکی :مقادیر )ب( بهدستآمدهازمعادلهپیشنهادیدرمقابلمقادیرآزمایشگاهی 0.255 جدول 1 -آنالیزهایآماریمعادلهپیشنهادی 0.769S 0.398 میانگین جذر خطا مربعات 0/06 خطا درصد 4/16 5/42 0/13 1.645S 0.658 0.224 دانهبندی و جریان هیدرولیکی خصوصیات بیانگر كه آنجا از ارتفاع و انسداد متقابل اثر دهنده نشان با همراه و بستر رسوبات بیانگر كه نیز از رابطه این در ضمنا و میباشد آبشکن نسبی كه میرسد نظر به لذا شده استفاده است سنگچین خصوصیات و سنگچین طراحی برای عمل در بتوانند و) 17 ( )16( روابط برشی غلتیدن ( شکست نوع حتی و آنها شکست آستانه پیشبینی باشند. مؤثر )2008(( هاگر و گیسونی زیرسطحی و نتیجهگیری آبشکن نسبی ارتفاع یا نسبته تأثیر بررسی تحقیق این از هدف صورت به میباشد. سنگچینها پایداری روی بر آبشکن انسداد و زیر صورت به را تحقیق این از حاصل نتایج مهمترین میتوان كلی نمود. خالصه بار عامل در را بیشتری پایداری بزرگتر سنگچینهیا دارند. بیشتر هیدرولیکی به نیاز بیشتر انسداد نسبت در سنگچین ثابت اندازه یك برای میباشد. شکست ایجاد برای كمتری هیدرولیکی بار عامل مییابد. افزایش پایداری سنگچین قطر افزایش با كمتر آبشکن نسبی ارتفاع در بیشتر انسداد نسبت برای شکست افتاد. اتفاق نسبی ارتفاع در بزرگتر سنگچین یا المانه برای شکست كمتر. استغراق در عبارتی به میدهد رخ بزرگتر آبشکن كاهش آبشکنها نیز و سنگچینها پایداری آبشکن طول افزایش با ارتفاع هیدرولیکی بار عامل بین كاربردی روابطی نهایت در و یافت. كه شد داده سنگچین المانهای اندازه نسبت و آبشکن نسبی روند. بکار سنگچین طراحی در اندازهای تا میتوانند منابع ریپرپ هندسی پارامترهای تأثیر 1391. بجستان شفاعی م. و م. قمشی م. س. كاشفیپور ج. ظهیری 49-58. )4(: 35 آبیاری مهندسی و علوم مجله 90 قوس در آبشکنها محافظت بر -1
جاسمی زرگانی و همكاران: نسبتهاي ارتفاع نسبی آبشكن و انسداد در پایداري سنگچين... 30 2- Aznfar, H. and J. A., Kell. 2008 Backwater predcton due to te blockage caued by a ngle, ubmerged pur dke n an open cannel: Journal of Hydraulc Engneerng, ASCE, 134(8) : 1153-1157. 3- Baktyar, M., Kaefpour, S. M., Gom, M. and J. Zar. 2012 Effect of geometrc parameter of pur dke and dept-placed rprap on t falure treold n a 90 flume bend. Ecology, Envronment and Conervaton, 18(3) : 479-484. 4- Elawady, E., Mcue, M. and H. Hnokdany. 2001 Movable bed cour around ubmerged pur dke. Proceedng of Hydraulc Engneerng, JSCE, 45: 373-378. 5- Gonn, C. and W. H., Hager. 2008 Spur falure n rver engneerng. Journal of Hydraulc Engneerng, ASCE, 134(2):135-145. 6- Gonn, C. and A. acca. 2005 Dcuon of nfluence of turbulence on bed load edment tranport. Journal of Hydraulc Engneerng, ASCE, 131(1): 72-73. 7- Hager, W. H. and G. Del Gudce. 2000 Dcuon to movable bed rougne n alluval cannel. Journal of Hydraulc Engneerng, ASCE, 127(7): 627-628. 8- Hager, W. H. and G. Olveto. 2002. Seld entranment crteron n brdge per. Journal of Hydraulc Engneerng, ASCE, 128(5) : 538-542. 9- Nagy, H. M., 2005. Hydraulc evaluaton of emerged and ubmerged pur-dke: Temporal bed evoluton and equlbrum tate caractertc. Alexandra Engneerng Journal, 44 (2): 279-290. 10- Seld, A. 1936 Applcaton of mlarty prncple and turbulence reearc to bed load movement. tranlated to Engl by W. P. Ott and J. C. van Ucelen, CalTec, Paadena, CA. 11- Uddn, M. J., and M. M., Hoan. 2011. Invetgaton of flow feld around ubmerged bell mout gron: an expermental tudy. Internatonal Journal of Engneerng and Appled Scence (IJEAS), 3(1): 55-70. 12- Unger, J.,and W. H., Hager. 2006. prap falure at crcular brdge per. Journal of Hydraulc Engneerng, ASCE, 132(4): 354 362.