بررسی آزمایشگاهی تأثیر جامپ بر آبشستگی پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای نوع C

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران

3 دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

بررسی اتلاف انرژی و آبشستگی پایین‌دست سرریزهای کلیدپیانویی، به‌دلیل راندمان بالای این سازه‌ها و کاهش خطرات مالی و جانی، اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق از یک سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای نوع C و با ارتفاع‌ 2/0 متر استفاده شد. همچنین از دو جامپ با شعاع 15/0 و 21/0 متر در انتهای کلیدهای خروجی سرریز نیز استفاده شد. پس از تنظیم دبی جریان و عمق پایاب، آبشستگی آغاز می‌شد و سپس با گذشت زمان تعادل، پمپ خاموش شده و بعد از زهکشی کامل، پروفیل بستر توسط متر لیزری برداشت شد. نتایج چنین بود که وجود جامپ باعث افزایش بیشینه عمق آبشستگی می‌شود؛ همچنین وجود جامپ باعث دورشدن فاصله‌ی بیشینه عمق آبشستگی از پنجه سرریز می‌شود. با افزایش شعاع جامپ‌ها، بیشینه عمق آبشستگی نیز افزایش می‌یابد. طول بیشینه عمق آبشستگی نسبت به پنجه سرریز با شعاع بیشتر حدود 12 درصد بیشتر از طول بیشینه عمق آبشستگی نسبت به پنجه سرریز با شعاع کمتر است. میانگین طول بیشینه عمق آبشستگی نسبت به پنجه در سرریزهای با شعاع جامپ 21/0 متر و 15/0 متر نسبت به سرریز بدون جامپ، حدود 4/29 و 5/19 درصد بیشتر و از پنجه سرریز دورتر است. همچنین وجود جامپ باعث کاهش آبشستگی در پنجه سرریز شد. آبشستگی پنجه سرریز، در سرریز با ارتفاع جامپ بزرگتر نسبت به سرریز بدون جامپ، حدود 42 درصد کمتر است. میانگین شاخص آبشستگی در سرریزهای با شعاع جامپ 21/0 و 15/0 متر نسبت به سرریز بدون جامپ، حدود 77/2 و 52/0 درصد کمتر است. همچنین با افزایش شعاع جامپ، ضریب آبگذری کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of jump on the scour downstream of type-C trapezoidal piano key weir

نویسندگان [English]

  • ali khoshfetrat 1
  • Kadhim Challoob Mshali 2
  • Amirhossein Fathi 3
1 civil engineering department, Islamic azad university, Isfahan branch
2 Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University of Isfahan (Khorasgan), Isfahan, Iran
3 Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Piano key weirs represent an evolved and novel type of labyrinth weirs, offering a higher water flow coefficient when compared to linear weirs. In this research, a type-C trapezoidal piano key weir with a height of 0.2 meters was utilized, incorporating two jumps with radii of 0.15 and 0.21 meters at the weir exit keys. The findings indicated that the presence of a jump contributes to an increase in maximum scour depth. Furthermore, the presence of a jump causes the maximum scouring depth to occur further away from the weir toe. Increasing the radius of the jumps also results in an augmented maximum scour depth. The length of the maximum scour depth, compared to the weir toe, is approximately 12% greater in weirs with a larger jump radius than those with a smaller radius. On average, the maximum length of the scour depth in relation to the weir toe is 29.4% and 19.5% longer in weirs with jump radii of 0.21 and 0.15 meters, respectively, compared to weirs without jumps. Additionally, the presence of a jump diminishes scouring at the weir toe, with toe scour being approximately 42% less pronounced in weirs with a larger jump height compared to weirs without jumps. The average scour index in weirs with jump radii of 0.21 and 0.15 meters is approximately 2.77% and 0.52% lower, respectively, compared to weirs without jumps. Moreover, an increase in jump radius correlates with a decrease in the water permeability coefficient.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Piano key weir (PKW)
  • local scour
  • jump effect
  • Experimental investigation
  • water permeability coefficient