مجله علمی- پژوهشی دوره 9 شماره بهار 393 ارزیابی پرش هیدرولیکی روي حوضچه دندانهدار بلوکی 3 2 محبوبه جم اسداالله مردشتی ناصر طالب بیدختی - کارشناسی ارشد سازههاي آبی بخش مهندسی آب دانشکده کشاورزي دانشگاه شیراز 2- استادیار بخش مهندسی آب دانشکده کشاورزي دانشگاه شیراز 3- استاد بخش راه و ساختمان و محیط زیست دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز شیراز کدپستی 743955588 a.mardashti@yahoo.com چکیده- مستهلک کردن انرژي جنبشی ایجاد شده در پنجه سرریز براي جلوگیري از فرسایش بستر رودخانه در پاییندست بسیار لازم و ضروري است. هدف این پژوهش اراي ه حوضچه زبر شده به وسیله اجزاي زبري (بلوكهاي دندانهدار) با شکل هندسی و آرایش چیدمان جدید و نهایتا بررسی تا ثیر پارامترهاي مختلف جهش هیدرولیکی در محدوده اعداد فرود -4 روي آن است. نتایج آزمایشگاهی کاهش پارامترهاي جهش هیدرولیکی را روي حوضچه دندانهدار بلوکی نسبت به بستر صاف نشان دادند به طوري که طول پرش و عمق ثانویه پرش به ترتیب 50-60 درصد و 0-2 درصد کاهش داشته است. نهایتا در حوضچه دندانهدار بلوکی با ایجاد پرشی معادل با پرش روي بستر صاف طول زبري مورد نیاز و طول جهش هیدرولیکی آن با بستر صاف مقایسه شد که به میزان 55-60 درصد در طول حوضچه و 35-40 درصد در طول جهش هیدرولیکی کاهش مشاهده گردید. کلیدواژگان: پرش هیدرولیکی دندانهدار بلوکی حوضچه آرامش عدد فرود مدل آزمایشگاهی. - مقدمه پرش هیدرولیکی بر روي بستر صاف و افقی توسط Vischer بررسی شد و سپس توسط Peterka (958) (995) Hager and دنبال گردید. ارتباط بین پارامترهاي پرش هیدرولیکی در پرش هیدرولیکی معمولی روي سطح صاف و بدون زبري توسط رابطه بلانگر اراي ه شده است 966) :(Henderson, Y ( 8 ) () 2 2 Y 2 که در این رابطه Y سرریز و یا عمق اولیه پرش عمق جریان فوق بحرانی در پنجه Y 2 عمق جریان زیر بحرانی و ثانویه پرش هیدرولیکی است. عدد فرود جریان در بالادست پرش هیدرولیکی است که از رابطه (2) محاسبه میشود 966) :(Henderson, Fr V g. Y (2) در این رابطه پرش است. V سرعت جریان فوق بحرانی در ابتداي یکی دیگر از پارامترهاي جهش هیدرولیکی طول پرش L j است. طول پرش معمولا از ابتداي پرش (پنجه سرریز) تا جایی در نظر گرفته میشود که عمق جریان به حداکثر مقدار خود رسیده باشد (992.(Hager,
ارزیابی پرش هیدرولیکی روي حوضچه دندانهدار بلوکی جریان ریزشی از روي سرریزها و شوتها انرژي جنبشی بالایی در پنجه سرریز دارد. چنین جریانی با انرژي جنبشی بالا داراي قدرت تخریب کنندگی قابل توجهی است که ممکن است پایداري کل سازه هیدرولیکی مورد نظر را زیر سو ال ببرد. بنابراین باید به طریقی انرژي این جریان مستهلک شود. از جمله سازههاي کنترل پرش هیدرولیکی حوضچه آرامش است. ابعاد حوضچه آرامش تابع مشخصات پرش بوده و با توجه به شدت جریان و عدد فرود در ابتداي پرش نیاز به تمهیداتی براي مقاومت در برابر جریان دارند. براي کاهش ابعاد حوضچه آرامش اقداماتی چون ساخت بلوكهاي پاي شوت و یا بلوكهاي میانی به منظور اتلاف بیشتر انرژي جنبشی جریان در محدوده پرش و در نتیجه آن کاهش پارامترهاي جهش انجام میشود. ممکن است در مواقعی این بلوكها در معرض کاویتاسیون قرار بگیرند. یکی از روشهاي مقاومسازي حوضچه نسبت به کاویتاسیون و فرسایش صاف بودن بستر حوضچه و یا اجزاي زبري به صورت بالادست میباشد با تراز هم تاج استفاده از کف بستر محبوبه جم و همکاران.(Ead et al., 2000) این زبريها کاهش طول و عمق ثانویه پرش نقش مو ثري دارند. در تحقیقات زیادي روي این پدیده در زمینههاي مختلف از جمله طول پرش پروفیل سطح آب میزان استهلاك و غیره به روشهاي مختلف آزمایشگاهی و عددي انجام شده است. در ادامه به خلاصهاي از تحقیقات آزمایشگاهی اشاره شده است. Farhoudi and Smith (985) روي پروفیلهاي آب شستگی در پاییندست پرش هیدرولیکی پژوهشی انجام داده اند. این تحقیق روي مصالح مختلف صورت گرفته و ارتباط بین ابعاد پروفیل گودال آب شستگی با مصالح مختلف و شرایط جریان متفاوت بررسی شده است. پژوهش دیگري را Pagliara et al. (2008) روي پرش هیدرولیکی بر روي بستر زبر شده توسط رسوبات انجام داده است. Shafai Bejestan and Neisi (2009). روي پرش هیدرولیکی بر بستر با زبري مکعبی شکل با تراکم چیدمان مختلف تحقیق کردهاند که طی آن استهلاك انرژي پرش روي آنها با استهلاك انرژي پرش روي بستر بدون زبري مقایسه شده است. در همین سال شفاعی بجستان و همکاران (386) پژوهش دیگري روي پرش هیدرولیکی بر بسترهمین بلوكها انجام دادند با این تفاوت که بلوكها طوري چیده شده بودند که پلان آنها به صورت لوزي است. همچنین Abbaspour et al. (2009) بر روي تا ثیر بستر سینوسی روي پارامترهاي مختلف جهش هیدرولیکی تحقیق کردهاند که کاهش پارامترهاي جهش را در مدل خود نسبت به بستر صاف مشاهده کردند. تحقیق دیگري توسط (200) al. Zahed et روي شکلگیري پروفیل آب شستگی پاییندست حوضچه آرامش با آستانه انتهایی صورت گرفته است که در طی آن ارتباط مناسبی بین پروفیل گودال با جهش هیدرولیکی ایجاد شده مشاهده شده است. (200) Shabayek Elsebaie and تا ثیر شکلهاي مختلف کنگرهاي بر جهش هیدرولیکی را مطالعه کردهاند که تا ثیر شکلها این پارامترهاي جهش تقریبا (مستطیلی ذوزنقهاي مثلثی و سینوسی) یکسان بود بر اما همگی باعث کاهش پارامترهاي جهش نسبت به بستر صاف میشدند. Aboulatta et al. (20) تا ثیر پرش هیدرولیکی در طولها و تراکمهاي مختلفی از زبري T شکل را بررسی کردهاند. همچنین Fathi Moghadam et al. (20) بر روي کاهش طول حوضچه آرامش با آستانه انتهایی بلند بررسی انجام دادهاند که اثر مو ثر و مثبت آن را مشاهده کردهاند. ابریشمی ابریشمی و اسماعیلی (376) به ترتیب نیز (379) و اسماعیلی و پرش هیدرولیکی روي کفهاي با شیب معکوس و پله مثبت و پله منفی در انتها را مورد بررسی قرار دادند. نتایج پژوهش آنها کاهش عمق ثانویه و طول پرش هیدرولیکی را در شیب معکوس 2
هیدرولیک دوره 9 شماره بهار 393 با پله مثبت و افزایش عمق ثانویه و طول پرش را با پله منفی نشان داد. در پژوهش حاضر با استفاده از مدل آزمایشگاهی به بررسی پرش هیدرولیکی و خصوصیات آن در مقطع مستطیلی کفسازي شده توسط بلوكهاي با دندانهدار شکل هندسی و چیدمان نوآوري شده پرداخته شده است. 2- مواد و روشها -2- تحلیل ابعادي پارامترهاي وابسته مو ثر براي آنالیز ابعادي هر جریان کانال روباز باید شامل خصوصیات فیزیکی سیال مشخصهه يا جریان و مو لفههاي هندسی بستر و شرایط مرزي جریان مانند هندسه کانال و شرایط جریان ورودي باشد. بر این اساس تحلیل ابعادي مسا له به صورت رابطه (3) نشان داده شده است. f (L j, Y, Y 2, h, q, ρ, µ, g, L r )=0 ( 3) که در این رابطه L r طول حوضچه آرامش q دبی در واحد شتاب ثقل g عرض لزجت µ مخصوص و h ارتفاع دندانه بلوكها است. جرم ρ دینامیکی با استفاده از روش باکینگهام رابطه (3) به شکل رابطه (4) در میآید: f (L j /Y, Y 2 /Y, h/y,, Re, L r /Y )=0 ( 4) که Re عدد رینولدز است. با توجه به بالا بودن عدد Re و امکان صرفنظر کردن از آن و از طرف دیگر ثابت بودن h (ارتفاع دندانه بلوكها) رابطه (4) به صورت رابطه (5) خلاصه میشود. Y 2 /Y or L j /Y = f 2 (, L r /Y ) (5) 2-2- ساختار آزمایشگاهی مدل و روش آزمایش مجموعه آزمایشگاهی متشکل از کانال سرریز وحوضچه شنی در پاییندست براي انجام آزمایش عبور جریان در دبیهاي مختلف سرریز براي طوله يا متفاوت بلوكه يا دندانهدار استفاده شده در پاییندست سرریز در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز قرار دارد که به ترتیب شامل اجزاي زیر است: ) مخزن آرامش جریان در بالادست کانال که توسط پیزومتر نصب شده کنار آن به همراه یک خط کش قاي م تراز سطح آب ورودي به سیستم قابل برداشت 2) میباشد شوت شیشهاي به عرض 20 سانتیمتر طول 4 متر و دیوارههاي شیشهاي به 3) سانتیمتر 50 ارتفاع کانال افقی حوضچه شنی به عرض 20 سانتیمتر طول 4 متر عمق شن 30 سانتیمتر و 40 سانتیمتر لبه آزاد 4) مخزن پاییندست کانال به ابعاد 3/5 متر در 3 متر و عمق 70 سانتیمتر با احتساب 0 سانتیمتر لبه آزاد 5) پمپ سانتریفیوژ با قدرت آبدهی حداکثر 60 لیتر در ثانیه در ارتفاع 0 متر 6) شیر کنترل کشویی به قطر 0 سانتیمتر (4 اینچ) 7) دستگاه سنجش دبی مغناطیسی با دقت لوله فلزي 8) لیتر در ثانیه 0/ انتقال به قطر 0 سانتیمتر (4 اینچ) به طول کلی /5 متر که سیماي شماتیک مجموعه در شکل اراي ه شده است. مشخصات شن مورد استفاده در حوضچه شنی در جدول نشان داده شده است. جدول مشخصات شن مورد استفاده در حوضچه شنی Φ C D 50 γ s γ d ( 0 ) (Kg cm -2 ) (mm) (gr cm -3 ) (gr cm -3 ) 4 0 25 / 862 / 475 براي اندازهگیري عمق اولیه و ثانویه پرش در کانال حوضچه شنی از ارتفاعسنج الکترونیکی با 0/0 دقت 0 میلیمتر استفاده شده است و عمق جریان از میانگینگیري اعماق برداشت شده در راست چپ و وسط هر مقطع از کانال محاسبه شده است و براي اندازهگیري دبی جریان از فلومتر مغناطیسی با دقت 0/ لیتر در ثانیه استفاده شده است. همچنین طول پرش هیدرولیکی توسط شبکهبندي سانتیمتري که روي یکی از دیوارههاي کناري حوضچه ایجاد شده است برداشت شد. 3
ارزیابی پرش هیدرولیکی روي حوضچه دندانهدار بلوکی محبوبه جم و همکاران شکل مدل آزمایشگاهی آب زیر حوضچه جلوگیري میکند. الف) نماي شماتیک آرایش قرارگیري دندانههاي بلوکی در کف حوضچه ب) نماي شماتیک و ابعادي از یک نمونه دندانه بلوکی (از جنس تفلون) شکل 2 شکل هندسی و چیدمان بلوكهاي دندانهدار 4-2- روش انجام آزمایش به منظور تنظیم محل تشکیل پرش و با در نظر گرفتن این مسا له که جریان زیر بحرانی از پاییندست کنترل میشود از یک دریچه در انتهاي حوضچه استفاده شده است. با تغییر بازشدگی این دریچه پرش در امتداد کانال جابهجا میشود. با توجه به توان پمپ و ارتفاع دیوارههاي شیشهاي شوت و حوضچه شنی طیف عدد فرودهاي مورد آزمایش بین -4 بوده است. 3-2 -مدل آزمایشگاهی بلوكه يا دندانهدار به کار گرفته شده در این پژوهش از جنس تفلون ساخته شدهاند و شکل هندسی آنها در شکل (2- الف) نشان داده شده است و ابعاد آنها 2 2 7 سانتیمتر است که پایه آن در بستر خاك فرو میرود. براي استهلاك بیشتر توسط این بلوكها چیدمان آنها به گونهاي است که بلوكها یکی در میان نسبت به هم 90 درجه چرخش دارند (شکل 2- ب). در نتیجه انتظار میرود که علاوه بر استهلاك جریان در اثر برخورد به این موانع فضا و حفرهه يا مناسب بین بلوكها سبب ایجاد و استقرار چرخابهها و در نتیجه سبب ایجاد استهلاك انرژي شود. همچنین به علت یکپارچه نبودن بلوكها و وجود درز بین آنها استفاده از این نوع زبري در سازهه يا واقعی از بروز نیرو و مشکلات مربوط به فشار بالابرنده این پژوهش شامل 4 مرحله است که در زیر به ترتیب شرح داده شدهاند: 4
هیدرولیک دوره 9 شماره بهار 393 مرحله اول پرش هیدرولیکی روي بستر افقی شیشهاي : در این مرحله کل حوضچه پاییندست با شیشه و بدون زبري کفبندي شده و پرش هیدرولیکی توسط تنظیم دریچه واقع در پاییندست کف شیشهاي تشکیل شد و پارامترهاي عمق اولیه عمق ثانویه طول پرش در هر دبی (براي هر عدد فرود) برداشت گردید. مرحله دوم پرش هیدرولیکی روي بستر دندانهدار در طولهاي مختلف: در این مرحله براي هر دبی (هر عدد فرود) کف حوضچه را به اندازه طول پرش اندازه گیري شده در مرحله اول با استفاده از بلوكه يا دندانهدار پوشانده و بقیه طول حوضچه هم سطح با کف شیشه اي با شن پوشانده شد. بلوكها طوري در حوضچه قرار گرفتند که تراز تاج آنها هم تراز پاییندست شوت بود. در هر آزمایش پارامترهاي مختلف پرش هیدرولیکی پروفیل سطح آب در محدوه پرش و پروفیل گودال تشکیل شده بعد از کف زبر شده توسط بلوكها در اثر انرژي موجود در انتهاي پرش برداشت شد. لازم به ذکر است که پروفیل گودال توسط شبکهبندي 0 سانتیمتري که روي یکی از دیوارههاي کناري حوضچه ایجاد شده است برداشت میشد. هدف از انجام این مرحله بررسی تا ثیر طول کف زبر توسط بلوکهاي مختلف جهش بوده است. مرحله دندانهدار روي پارامتره يا سوم پرش هیدرولیکی روي بستر افقی شیشهاي و شنی: در این مرحله روي کف حوضچه را با توجه به طول پرش اندازهگیري شده در مرحله اول براي هر دبی (عدد فرود) شیشه نصب کرده و بقیه طول حوضچه هم سطح با کف شیشهاي با شن پوشانده شد و دوباره پارامترهاي پرش و پروفیل گودال تشکیل شده بعد از کف شیشه اي در اثر انرژي موجود در انتهاي پرش برداشت شد. مرحله چهارم: پرش هیدرولیکی روي بستر دندانهدار به اندازه طول معادل: در این مرحله طول زبريها (طول به گونهاي انتخاب معادل) آن میزان عمق که در شد ثانویه عمق پایاب و عمق گودال آب شستگی برابر با پارامترهاي نظیر خود در پرش هیدرولیکی مرحله سوم (در هر فرود نظیر خود) باشد. از سوي دیگر این طول زبري معادل و طول پرش هیدرولیکی روي آن با حالت پرش بر بستر صاف مقایسه واقعیت شد. در این حالت در میزان استهلاك انرژي توسط پرش هیدرولیکی یکسان بوده است و هدف مقایسه طول پرش و طول زبري مورد نیاز براي ایجاد یک پرش با استهلاك انرژي یکسان بر بستر صاف است. 3- بحث و نتیجهگیري -3- نتایج حاصل از مرحله اول شکل 3 مقایسه عمق ثانویه آزمایشگاهی و تي وري (رابطه ) را نشان میدهد که تفاوت آنها به کمتر از %5 میرسد. همچنین مقایسهاي بین طول پرش هیدرولیکی اندازهگیري شده در آزمایشگاه با طول پرش اراي ه شده توسط USBR (با توجه به عدد فرود) در شکل 4 اراي ه شده است. 2-3- نتایج حاصل از مرحله دوم بر اساس اندازهگیريهاي انجام شده عمق ثانویه پرش هیدرولیکی روي بستر دندانهدار بلوکی درصد 0-2 کاهش را نسبت به پرش بر بستر صاف را به همراه داشته است که نتیجه آن به صورت نمودار بدون بعد در شکل 5 اراي ه شده است. همچنین طول پرش هیدرولیکی نیز به میزان 50-60 درصد نسبت به پرش بر بستر صاف کاهش یافت. نتیجه این مسا له در شکل 6 نشان داده شده است. نهایتا شکل 7 مقایسه پروفیل سطح آب را در حالت شکلگیري پرش روي بستر صاف و دندانهدار بلوکی براي تعدادي از اعداد فرود نشان میدهد. همانطور که قابل مشاهده است پروفیل پرش هیدرولیکی در حوضچه دندانهدار بلوکی از طول و عمق ثانویه کمتري برخوردار بوده و در واقع پرش به طرف بالادست جمع شده است. در واقع این میزان کاهش در پارامترهاي پرش ناشی از تا ثیر زبري به کار رفته در بسترحوضچه است که از یک 5
ارزیابی پرش هیدرولیکی روي حوضچه دندانهدار بلوکی طرف به دلیل برخورد جریان با عناصر زبر و از طرف دیگر به دلیل شکل چیدمان این عناصر و وجود فضا بین محبوبه جم و همکاران بلوكها براي ایجاد گردابه و در نتیجه استهلاك بیشتر انرژي است. Y 2 /Y 20 9 8 7 6 5 4 3 2 Experimental (Step) Theorical Teorical (Step ) ).5 2 2.5 3 3.5 4 شکل 3 مقایسه عمق ثانویه پرش آزمایشگاهی و تي وري روي بستر صاف L j (cm) 250 200 50 00 Present Study USBR (Smooth bed) 50 0 0 2 3 4 5 شکل 4 مقایسه طول پرش روي بستر صاف مطالعه حاضر با (Peterka, (958 USBR Y2/Y 20 9 8 7 6 5 4 3 2 Smooth bed (Step (step ) Roughness bed (Step bed (Step 2) 2) Linear (Smooth bed (Step (step )) Linear (Roughness bed (Step bed (Step 2)) 2)) 0 2 3 4 5 شکل 5 مقایسه نسبی عمق ثانویه پرش روي بستر صاف و بستر دندانهدار بلوکی 6
هیدرولیک دوره 9 شماره بهار 393 20 00 80 Smooth bed Bed (Step (step ) Roughness bed (Step bed (Step 2) 2) Linear Log. ( (Smooth Bed bed (step (Step )) )) Linear Log. (Roughness bed bed (Step (Step 2)) 2)) Lj/Y 60 40 20 0 0 2 3 4 5 شکل 6 مقایسه نسبی طول پرش هیدرولیکی روي بستر صاف و بستر دندانهدار بلوکی شکل 7 مقایسه پروفیل سطح آب پرش هیدرولیکی روي بستر صاف و بستر دندانهدار بلوکی در اعداد فرود مختلف در بیشتر پژوهشهایی که در این زمینه صورت گرفته است معمولا عامل مو ثر در افزایش استهلاك انرژي پرش و در نتیجه آن کاهش پارامترهاي جهش تنها شکل هندسی زبري بوده است در حالی که در این پژوهش علاوه بر عامل ذکر شده نحوه چیدمان عناصر زبر در کنار هم و در نتیجه آن ایجاد فضاي مناسب براي استقرار گردابهها این اثر را تشدید کرده است. 7
ارزیابی پرش هیدرولیکی روي حوضچه دندانهدار بلوکی 3-3- نتایج حاصل از مراحل سوم و چهارم طبق نتایج به دست آمده توسط مردشتی و همکاران (386) ارتباط مستقیمی بین انرژي باقیمانده در بالادست گودال آبشستگی و عمق گودال آبشستگی حاصل از انرژي جریان ورودي به حوضچه شنی وجود دارد. بنابراین براي تشکیل دو پرش هیدرولیکی با افت انرژي یکسان براي یک عدد فرود باید عمق ثانویه ) 2 Y) عمق پایاب ) t Y) و عمق گودال آبشستگی پاییندست ) s h) در هر دو پرش مساوي باشد. در نتیجه در مرحله چهارم با بلند و کوتاه کردن طول زبري مورد نظر هدف یافتن طولی از بلوكها در حوضچه بوده است که عمق ثانویه ) 2 Y) عمق پایاب ) t Y) و عمق گودال آبشستگی پاییندست ) s h) یکسانی با پرش تشکیل یافته روي شیشه (سطح صاف) مرحله سوم محبوبه جم و همکاران داشته باشد. پس از آزمایشهاي بسیار و یافتن طول معادل براي هر عدد فرود طول پرش و عمق پایاب نیز برداشت گردید. شکلهاي 8 و 9 به ترتیب مقایسه بین طول پرش و طول زبري معادل ) r L) براي یک میزان استهلاك انرژي جهت پرش روي شیشه و بلوك دندانهدار را نشان میدهند. بر اساس اندازهگیريهاي انجام شده طول حوضچه دندانهدار بلوکی لازم براي تشکیل پرش هیدرولیکی با استهلاك انرژي یکسان نسبت به طول بستر صاف 55-60 درصد کاهش داشته است. همچنین طول پرش هیدرولیکی در حوضچه دندانهدار بلوکی با طول معادل به میزان 35-40 درصد نسبت به پرش بر بستر صاف کاهش یافته است. L j /Y 20 00 80 60 40 20 0 Smooth bed Bed (Step (step 3) Roughness bed bed (Step (Step 4) 4) 0 2 3 4 5 شکل 8 مقایسه نسبی طول پرش هیدرولیکی روي بستر صاف و بستر دندانهدار بلوکی با طول معادل 20 00 80 Smooth bed Bed (Step (step 3) Roughness bed bed (Step (Step 4) 4) L r /Y 60 40 20 0 0 2 3 4 5 شکل 9 مقایسه نسبی طول حوضچه مورد نیاز براي تشکیل پرش با استهلاك انرژي معادل روي بستر صاف و بستر دندانهدار بلوکی با طول معادل 8
دوره 9 شماره بهار 393 هیدرولیک در نهایت یکی از نسبتهاي بیبعدي که براي مقایسه میان پژوهشهاي مختلف بکار میرود نسبت طول پرش L j Y/ 2 است که Y 2 همان عمق ثانویه پرش بر روي بستر 2 میانگین نسبت طول در جدول صاف است. پژوهشهاي مختلف و در محدوده اعداد فرود مورد این نسبت براي پرش آزمایش را نشان میدهد. هیدرولیکی در حوضچه دندانهدار بلوکی با توجه با شکل 0 به صورت میانگین 2/6 است که نسبت به عدد فرود بالاي مورد آزمایش بسیار کوچک و مناسب به دست آمده است. میانگین نسبت طول در پژوهشهاي مختلف و در جدول 2 محدوده اعداد فرود مورد آزمایش Research Fr L j /Y 2 USBR (TypeІІ) -4 4.35 USBR (TypeІІІ) -4 2.75 Elsebaie(200) 3-7.5 2. Abbaspour et al.(2009) 3.8-8.6 3.25 Ead et al. (2002) 4-0 3 Tokyay (2005) 5-2 4 پارامترهاي مختلف پرش تا ثیرپذیري 4- نتیجهگیري در این تحقیق بلوکی در محدوده دندانهدار در حوضچه هیدرولیکی اعداد فرود -4 مورد مطالعه قرار گرفت. خلاصه نتایج تحقیق در زیر اراي ه شده است. نتایج کاهش طول پرش هیدرولیکی به میزان 50-60 درصد را در حوضچه دندانهدار بلوکی نسبت به پرش بر بستر صاف نشان میدهند. همچنین 0-2 درصد کاهش در عمق ثانویه پرش در حوضچه دندانهدار بلوکی نسبت به بستر صاف مشاهده گردید. از مقایسه پروفیل سطح آب پرش هیدرولیکی روي این دو سطح جمعشدگی و عقبنشینی پرش به طرف بالادست در حوضچه دندانهدار بلوکی قابل مشاهده بود که در نتیجه باعث کاهش طول حوضچه و هزینه خواهد شد. در مرحله بعد با تشکیل پرش هیدرولیکی روي طولی از بلوكه يا که دندانهدار میزان استهلاك انرژي یکسانی را با پرش روي بستر صاف دارد میزان طول زبري مورد نیاز با طول بستر صاف معادل مقایسه شد که کاهش حوضچه زبر مشاهده گردید. حوضچه بلوکی دندانهدار انرژي یکسان به میزان در طول درصد 55-60 طول پرش هیدرولیکی در در چنین پرشی درصد 35-40 با استهلاك نسبت به بستر صاف کاهش داشته است. نهایتا نسبت طول میانگین پرش روي حوضچه دندانهدار بلوکی 2/6 به دست آمد که در محدوده عدد فرود مورد آزمایش نسبت مناسب و پایینی محسوب میشود. L j /Y 2 5 4 3 2 Step 2 Step 4 Series3 Linear (Series3) 0 2 3 4 شکل 0 نسبت طول در حوضچه دندانهدار بلوکی 9
ارزیابی پرش هیدرولیکی روي حوضچه دندانهدار بلوکی محبوبه جم و همکاران.22- Abbaspour, A., Hosseinzade, A., Farsadizadeh, D., and Sadraddini, A.A. (2009). Effect of sinusoidal corrugated bed on hydraulic jump characteristics, J. Hydrao-environment Research, (3), pp. 09-7. AboulAtta, N., Ezizah, G., Yousif, N. and Fathy, S. (20). Design of stilling basin artificial roughness. International J. Civil & Environmental Eng., 3(2), pp. 65-7. Shafai Bejestan, M.S., and Neisi, K. (2009). A new roughned bed hydraulic jump stilling basin, Asian J. Applied Sience, 2(5), pp. 436-445. Ead, S.A., Rajaratnam, N., Katopodis, C., and Ade, F. (2000). Turbulent open-channel flow in circular corrugated culverts, J. Hydraulic Eng., 26 (0), pp. 750-757. Elsebaie, I.H., and Shabayek, Sh. (200). Formation of hydraulic jumps on corrugation beds, International J. Civil & Environmental Eng., IJCEE-IJENS, 0(0), pp. 40-50. Farhoudi, J., and Smith, K.V.H. (985). Local scour profiles downstream of hydraulic jump, J. Hydraulic research, 23(4), pp. 343-358. Fathi-moghadam, M., Haghighipour, S., Lashkarara, B. and Aghtouman, P. (20). Reduction of stilling basin length with tall end sill, J. Hydrodynamics, 23(4), pp. 498-502. Hager, W.H., (992). Energy dissipators and hydraulic jump, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, The Netherlands. Henderson, F.M. (966). "Open Channel Flow." Macmilan Publishing co. Inc. New York. pp. -76. Pagliara, S., Lotti, I., and Palermo, M. (2008). Hydraulic jump on rough bed of stream rehabilitation structures, J. Hydrao-environment Research Vol. 2, pp. 29-38. Peterka, A.J. (958). Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators. Engineering Monogragh No. 25, U.S. Bureau of Reclamation, Denver. Vischer, D.L., and Hager, W.H. (995). Energy dissipaters, IAHR Hydraulic Structures Design Manual series No. 9. A.A. Balkema Publishers. The Netherlands, pp.206. Zahed, E., Farhoudi, J., and Javan, M. (200). Similarity of scour evolution downstream of stilling basin with an end sill, New Aspects of Fluid Mechanics, Heat Transfer and Environment, ISBN: 978-960-474-25-8. D 50 g h s L j L r q Re V Y Y 2 Y 2 Y t ρ Φ γ s γ d 5- فهرست علایم قطر متوسط دانههاي شن عدد فرود جریان در بالادست پرش هیدرولیکی شتاب ثقل عمق گودال پروفیل گودال آبشستگی طول پرش هیدرولیکی طول حوضچه آرامش دبی جریان در واحد عرض سرریز عدد رینولدز سرعت جریان فوق بحرانی در بالادست جریان عمق جریان فوق بحرانی در بالادست جریان (عمق اولیه پرش) عمق جریان زیر بحرانی درپاییندست جریان (عمق ثانویه پرش) عمق ثانویه پرش هیدرولیکی بر بستر صاف عمق پایاب جریان جرم مخصوص آب زاویه اصطکاك داخلی وزن مخصوص اشباع وزن مخصوص خشک 6- منابع ابریشمی ج. و اسماعیلی ك. (376). "پرش هیدرولیکی روي کانالهاي با شیب معکوس با پله مثبت" امیرکبیر 9(35) ص.ص. 292-276. اسماعیلی ك. و ابریشمی ج. (379). "پرش هیدرولیکی روي کانالهاي با شیب معکوس با پله منفی" استقلال 9(2) ص.ص. 0-97. شفاعی بجستان م. کاظمیان زاده ا. پارسی ا. و محدي رویوران م. (388). "تا ثیر آرایش زبريهاي مکعب شکل بر میزان استهلاك انرژي پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش" هشتمین کنفرانس هیدرولیک ایران دانشگاه تهران. مردشتی ا. طالب بیدختی ن. و جوان م. (386). "ارزیابی استهلاك انرژي جریان دو فازي روگذر سرریز پلکانی به کمک گودال آبشستگی پاییندست" مجله هیدرولیک 4 ص.ص. 0