بررسی پروفیل سطح آب و آبشستگی پایین دست سرریز گابیونی V شکل در پلان

سابقه و هدف:

 سرریز ها مهم ترین قسمت سازه های هیدرولیکی می باشند که جهت اندازه گیری جریان، کنترل سیلاب در مخازن و کنترل سطح آب در کانال های باز مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از گزینه های جایگزین مانند سرریز های گابیونی به دلیل سازگاری با طبیعت و نیازهای اکولوژیکی ترجیح داده می شوند. در این سرریز ها مواد فیزیکی و شیمیایی مانند رسوبات ریزدانه و مواد معلق آلی امکان عبور از منافذ به پایین دست را دارند و رسوب-گذاری پشت سازه را کاهش می دهد. همچنین آشفتگی جریان درون منافذ امکان افزایش هوادهی جریان و منجر به پالایش آب رودخانه می شود. یکی از عمده ترین مشکلات سازه هایی از قبیل سرریزها، دریچه ها و حوضچه های آرامش که در بالادست بسترهای فرسایش پذیر قرار دارند، آبشستگی در مجاورت سازه است که علاوه برتاثیر مستقیم بر پایداری سازه، ممکن است باعث تغییر مشخصات جریان و درنتیجه تغییر در پارامترهای طراحی سازه شود. هدف از این پژوهش بررسی پروفیل های جریان عبوری از سرریز گابیونی Vشکل با زوایای مختلف راس و آبشستگی پایین دست آنها می باشد.

آزمایش های این پژوهش روی مدل فیزیکی سرریز گابیونی با 4 زاویه راس، 3 دانه بندی مصالح درون بدنه سرریز و 2 موقعیت قرار گیری راس سرریز در بالادست جریان و پایین دست جریان و 4 دبی انجام شد. همچنین آزمایش های آبشستگی در 3 زاویه راس سرریز، 2 دانه بندی مصالح بدنه و 2 حالت قرار گیری راس در بالادست و پایین دست جریان و 3 دبی با بستر فرسایش پذیر در کانالی به طول 12 متر، عرض و ارتفاع 6/0 متر مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج نشان داد با کاهش اندازه مصالح بدنه سرریز ، تراز آب بالادست افزایش و حداکثر عمق آبشستگی نیز افزایش می یابد. همچنین با کاهش زاویه راس به دلیل افزایش طول سرریز تراز آب بالادست کاهش می یابد و عمق آبشستگی در زاویه راس 120درجه بیشتر از زاویه 150 درجه و بیشتر از زاویه 180 درجه می باشد. الگوی آبشستگی با موقعیت قرارگیری راس سرریز تغییر می کند. در صورتی که راس سرریز در بالادست باشد یک حفره آبشستگی در وسط کانال و چنانچه راس در پایین دست باشد 2 حفره آبشستگی در طرفین ایجاد می گردد.

بسته به هدف استفاده از سرریز هر یک از حالت های قرارگیری راس سرریز گابیونی می تواند موثر باشد. در صورتی که هدف تامین آب و افزایش تراز آب باشد سرریز با دانه بندی ریز مفید تر و اگر هدف کنترل انرژی جریان باشد دانه بندی درشت تر مفید است. استفاده از سرریز Vشکل در کنترل فرسایش در کناره ها می تواند مفید باشد. استفاده از سرریزهای V شکل به دلیل داشتن طول بیشتر نرخ تغییرات تراز آب را با دبی کاهش می دهد.