بررسي تاثير زاويه جام بر ابعاد آب‌شستگي در پايين‌دست پرتاب كننده جامي مستغرق

Investigation of lip angle influence on scour dimensions downstream of submerged roller bucket

زاويه لبه جام به عنوان پارامتر اصلي طراحي پرتاب كننده جامي مستغرق، نقش به سزايي در استهلاك انرژي و آب‌شستگي در پايين‌دست اين سازه دارد. هدف از اين پژوهش بررسي تاثير زاويه جام بر روند آب‌شستگي، تعيين بهترين زاويه جام و ارايه معادلات رگرسيوني غيرخطي برآورد ابعاد آب‌شستگي در پايين‌دست اين سازه است. به همين منظور 64 آزمايش در شرايط هيدروليكي مختلف و روي 4 مدل آزمايشگاهي با زواياي جام ?30،?35،?40،?45 انجام شد. نتايج نشان داد كه با افزايش زاويه جام از ?30 به ?45 حداكثر عمق حفره، گسترش طولي حفره، ارتفاع پشته بالادست و پايين‌دست و ارتفاع نسبي موج به ترتيب به مقدار متوسط 150%، 27%، 110%، 24% و 213% افزايش مي‌يابند. بر اساس نتايج اين پژوهش زاويه ?30 گزينه خوبي براي كاهش حداكثر عمق حفره آب‌شستگي، حجم آب‌شستگي، ارتفاع پشته‌ها و ناهمواري سطح پاياب تا كمينه حد ممكن و زاويه ?40 نيز گزينه مناسبي جهت افزايش فاصله ابتداي حفره، عميق‌ترين نقطه حفره و موج تا بيشينه حد ممكن است. هر يك از اين زوايا داراي فوايد كاهش آب‌شستگي بستر، كاهش خوردگي جام (در اثر گير افتادن ذرات در عملكرد نامتقارن سرريز) و كاهش اثرات منفي ناهمواري سطح پاياب بر عملكرد تخليه كننده‌ها و حاشيه رودخانه هستند

The lip angle of submerged roller bucket as the main design parameter, has an effective role in energy dissipation and scour downstream of this structure. The purpose of this study is the investigation of bucket lip angle influence on the scour process and determining the best lip angle and presentation non-linear regression equations to estimate the scour dimensions downstream of submerged roller bucket. Therefore, 64 tests were conducted in different hydraulic conditions on four experimental models with different lip angles 30?, 35?, 40?, 45?. The results showed that with increasing the lip angle from 30? to 45?, the maximum depth of scour hole, the lengthwise hole expanse, the height of upstream and downstream berms and the relative surge height, increased in average to 150%, 27%, 110%, 24% and 213% respectively. Based on the results of this study, 30? bucket is an appropriate option to reduce the maximum depth of scour, volume of scouring, height of berms and height of ripples in tailwater to the minimum possible and 40? bucket is also a suitable option to further the beginning and the deepest point of scour hole and the surge peak to the maximum extent possible. Both angles have advantages to reduce bed scour, bucket abrasion (Due to the trapped material in unsymmetrical spillway operation) and negative effects of turbulent rippling tailwater on outlets operation and riverbank.