تأثير زاويه پلان ديواره جانبي سرريزهاي كليد پيانويي ذوزنقه‌اي در رفتار آبشستگي پايين‌دست

The Effect of Side Wall Angle on Downstream Scour of Trapezoidal Key Piano Weir

مقدمه: مشكل اساسي كه در پايين ­دست سازه­ هاي هيدروليكي از جمله سرريزها وجود دارد، آبشستگي و حركت مصالح بستر مي باشد، يكي از انواع سرريزها، سرريزهاي كليد پيانويي مي­باشد. با توجه به آنكه شكل هندسي سرريز بر وضعيت آبشستگي پايين­ دست تأثيرگذار است به همين منظور در اين تحقيق، آبشستگي پايين­ دست سرريزهاي كليد پيانو با شكل هندسي ذوزنقه­­ اي مورد توجه بوده، مشخصات آبشستگي و نرخ تغييرات آن با تغيير زاويه ديواره جانبي سرريز مورد مقايسه قرار گرفت. روش: بدين منظور چهار مدل آزمايشگاهي از اين نوع سرريزها ساخته و در يك فلوم آزمايشگاهي در شرايط دبي­ هاي مختلف مورد آزمايش قرار گرفت. همچنين جهت بررسي تأثير عمق پاياب بر پروفيل آبشستگي، يكي از مدل­ها در سه عمق پاياب متفاوت بررسي شد. يافته­ ها: نتايج اندازه ­گيري مشخصه­ هاي آبشستگي نشان داد در سرريزهاي كليد پيانو ذوزنقه ­اي، حداكثر عمق چاله زير كليد خروجي ايجاد مي ­شود و با افزايش دبي و كاهش عمق پاياب، ابعاد هندسي حفره آبشستگي در مدل­هاي ذوزنقه­ اي افزايش مي‌يابد. همچنين در سرريزهاي كليد پيانويي ذوزنقه­ اي، با افزايش زاويه ديواره جانبي سرريز، ابعاد هندسي چاله آبشستگي كاهش مي­ يابد. به نحوي كه در تمام دبي ­ها با افزايش هر 3 درجه زاويه ديواره جانبي سرريز كليد پيانويي، حداكثر عمق چاله آبشستگي به طور ميانگين، 5 درصد، فاصله موقعيت مكاني حداكثر عمق چاله آبشستگي و طول دهانه چاله آبشستگي به ترتيب و به طور ميانگين 8 و 3 درصد كاهش مي­ يابد. همچنين وقتي 65%

Introduction: The main problem downstream of hydraulic structures, such as weirs, is scouring and movement of bed materials. The piano key weirs (PKW) is one the types of weirs. Due to the fact that the geometric shape of the weir affects the condition of the downstream scour, therefore in this study, the downstream scouring of the piano key weirs with a trapezoidal geometric shape is studied. In this paper, the scour profile and the rate of change were compared with the change in the lateral wall angle of the weir. Methods: For this purpose, four experimental models of this type of weirs were made and these models were tested in a laboratory flume at different flow rates. Also, to investigate the effect of tail water depth on scour profiles, one of the models was investigated at three different tail water depths. Finding: The results of scouring characteristics showed that in trapezoidal piano key weirs, the maximum depth of the hole is created under the output key and by increasing the discharge and decreasing the tail water depth, the geometric dimensions of the scour hole increase in trapezoidal models. Also, in trapezoidal piano key weirs, by increasing the side wall angle of the weir, the geometric dimensions of the scour hole are reduced. In all flows, by increasing every 3 degrees of the side wall angle of the piano key weir, maximum scour hole depth on average, 5%, Spatial position distance, maximum scour hole depth and scour hole span length, respectively, and it decreases by 8% and 3% on average. Also, when Frd>65% is, this difference becomes insignificant and there is not a significant difference in the shape of the scour hole for PKW models.