ارزيابي آزمايشگاهي استهلاك انرژي در سازه تلفيقي شيب‌شكن قائم با گابيون

امروزه استفاده از مصالح سنگي به خصوص گابيون به جهت دسترسي آسان و فراواني براي ساخت سدها‌ي پاره‌سنگي، فيلتراسيون و حوضچه‌هاي آرامش رو به افزايش است. در اين تحقيق ابتدا هيدروليك جريان عبوري با تلفيق نمودن سازه گابيوني با شيب‌شكن قائم و سپس تاثير تخلخل و طول سازه گابيوني بر روي مقادير استهلاك انرژي بررسي شد. براي دو حالت شيب‌شكن قائم ساده و گابيوني در مجموع 260 آزمايش شامل دو ارتفاع 15 و 20 سانتي‌متري شيب‌شكن، سه تخلخل 40، 45 و 50 درصدي و 8 طول مختلف گابيون با دامنه دبي 150 الي 800 ليتر بر دقيقه انجام شد. نتايج نشان داد در تمامي مدل‌هاي مورد بررسي، با افزايش پارامتر عمق بحراني نسبي جريان، استهلاك انرژي جريان كاهش و عمق نسبي پايين‌دست افزايش مي‌يابد. تلفيق سازه گابيوني سبب گرديد كه استهلاك انرژي جريان و عدد فرود پايين‌دست به ترتيب افزايش و كاهش يابند. به طور ميانگين در تمامي مدل‌ها استفاده از گابيون %57 استهلاك انرژي جريان را نسبت به شيب‌شكن قائم ساده افزايش و بازه عدد فرود را از 5.7 -3.8 به 2.5-0.52 كاهش داده است. رژيم جريان عبوري از مدل‌هاي فيزيكي شيب‌شكن قائم گابيوني شامل جريان درون‌گذر، انتقالي و روگذر مي‌باشد كه رژيم جريان درون‌گذر سهم عمده‌اي در اتلاف انرژي دارد. براي يك طول نسبي ثابت، با افزايش تخلخل سازه گابيوني حجم آب عبوري از محيط متخلخل و استهلاك انرژي جريان افزايش مي‌يابد در حالي كه براي تخلخل ثابت، افزايش طول نسبي سازه گابيوني تاثير چنداني بر ميزان استهلاك انرژي ندارد. به طور ميانگين در شيب شكن هاي قائم گابيوني با تخلخل 50% نسبت به حالت تخلخل 40% عمق نسبي پايين دست 15 درصد افزايش يافت.