بررسي آزمايشگاهي وضعيت خط القعر تحت تاثير وجود سرريز مستغرق درخم 90 درجه تند

Experimental investigation of thalweg under effect of submerged weirs in a 90 degree sharp bend

با ورود جريان به خم، محل تجمع خطوط جريان به تدريج در اثر نيروي گريز از مركز، ازخم داخلي به مركز، سپس به ديواره خارجي خم متمايل مي شود. در نتيجه ي اين الگوي جريان، خط القعر از وسط رودخانه در مسير مستقيم به ديواره خارجي در خم منتقل مي شود. اين امر باعث تخريب ساحل خارجي مي شود. يكي از سازه هايي كه اخيرا به منظور كنترل فرسايش در خم رودخانه ها به كار مي رود سرريز مستغرق مي باشد. با توجه به اين كه تا كنون هيچ گونه كار آزمايشگاهي بر روي اين سازه ها در خم هاي 90 درجه تند صورت نگرفته مطالعه حاضر به بررسي آزمايشگاهي تاثير فاصله بين سرريزهاي مستغرق بر وضعيت خط القعر درخم 90 درجه تند مي پردازد. آزمايشات در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه شهيد چمران در يك خم 90 درجه با 2 =R/W انجام شد. سازه ها بر اساس معيارها ي استاندارد موجود طراحي شدند و در فواصل طولي 24، 32، 40 سانتي متر معادل (L 3، L 4 و L 5) به ديواره خارجي خم نصب گرديدند. در اين آزمايشات دبي ورودي برا بر با 18 ليتر بر ثانيه (25/0 =Fr) در نظر گرفته شد. پس از اتمام هر آزمايش داده برداري با استفاه از دستگاه سنجش توپوگرافي بستر انجام شد. حدود 180 نمودار از مقاطع عرضي برداشت شده، بدست آمد. با استفاده از اين نمودارها پروفيل طولي خط القعر براي هر آزمايش رسم شد. معلوم گرديد كه خط القعر تشكيل شده در هر آزمايش، از دماغه سازه ها عبور مي كند. با مقايسه خط القعر ها مشاهده شد كه با افزايش فاصله سرريزهاي مستغرق محل وقوع ماكزيمم عمق آب شستگي به سمت انتهاي خم حركت مي كند. هم چنين با افزايش فاصله بين سازه ها خط القعر عمق بيشتري مي يابد.

In a typical bend flow lines shift to the outer bend by centrifugal force. Thus, thalweg shifts to the outer bend, too. This condition can lead to outer bank erosion. Recently, submerged weirs have become a popular method to control or reduce bank erosion along meandering rivers. Any experimental tests weren’t perform on these structures in 90 degree sharp bends, so the purpose of this study is to conduct experimental tests to study the effect of submerged weir space on thalweg condition at a 90 degree sharp bend. To reach the purpose of this study, a 90° bend flume was constructed in the hydraulic laboratory of Shahid Chamran University. The ratio of bend radius to the flume width is equal 2. weirs are designed according the design procedure outlined in the literature. Weirs were installed at three different spaces equal to 24, 32 and 40 cm (3L, 4L and 5L). During the tests flow discharges kept constant equal to 18 Lit/s (Fr=0.25). At the end of each test, bed topography was measured using a digital bed profiler. Using these data, 180 cross sections were plotted and the longitude profile of thalweg for each test was plotted. Comparison of these plots have shown that the location of thalweg at the bend has been shifted to the nose of weirs and it was found as the weirs space become larger, the maximum scour is getting close to the end of flume and the thalweg is deeper.