پديد آورندگان :
محمدي خاناپشتاني، فرشته دانشگاه زنجان - گروه مهندسي آب , كرباسي، مسعود دانشگاه زنجان - گروه مهندسي آب , صانعي، مجتبي پزوهشكده حفاظت خاك و آبخيزداري تهران
كليدواژه :
دريچه , رس بنتونيت , غيرچسبنده , آبشستگي , چسبنده
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: يكي از عمده ترين مشكلات سازه هايي از قبيل سرريزها، دريچه ها و حوضچه هاي آرامش كه در بالادست بسترهاي فرسايش پذير قرار دارند، آبشستگي در مجاورت سازه است كه علاوه بر تاثير مستقيم بر پايداري سازه، ممكن است باعث تغيير مشخصات جريان و در نتيجه تغيير در پارامترهاي طراحي سازه شود. اهميت بررسي پديده آبشستگي زماني آشكار مي گردد كه عمق آبشستگي قابل ملاحظه باشد به گونه اي كه اين عمق به پي سازه هاي رودخانه اي برسد و پايداري اين سازه ها را در معرض خطر قرار دهد. اين امر يك مشكل جدي در طراحي ها به وجود مي آورد. اگر حداكثر عمق آبشستگي قابل پيش بيني نباشد، طراحان سازه هاي هيدروليكي قادر به ارائه تمهيدات لازم براي كاهش خسارات ناشي از آبشستگي نيستند. بررسي دقيق اين پديده نيازمند آزمايش هاي بيشتر و دقيق تر است. هدف از انجام تحقيق حاضر بررسي تاثير درصد كاني رس بنتونيت در ميزان و شكل پروفيل مصالح بستر حاصل از پديده آبشستگي مي باشد.
مواد و روش ها: بدين منظور 87 آزمون در شرايط مختلف بر روي يك فلوم آزمايشگاهي واقع در آزمايشگاه هيدروليك پژوهشكده حفاظت خاك و آبخيزداري انجام شد. براي بررسي ابعاد حفره ناشي از پديده آبشستگي در پشت دريچه 29 آزمون در شرايط مختلف و دريچه هاي متفاوت به عنوان شاهد برروي مصالح غير چسبنده ماسه ريزدانه با قطر متوسط0/21 ميلي متر انجام شد. همچنين 58 آزمون برروي مصالح با چسبندگي 2 و 5 و 8 و 20 درصد انجام شد. سه دريچه هلال دار به قطرهاي 5 ،7.45 ،10.82 سانتي متر، با عمق پاياب متفاوت در محدوده 5 تا 21 سانتي متر و چهار بازشدگي 1 ،2 ،3 ،4 سانتي متر، سه دبي در محدوده 1 تا 5 ليتر بر ثانيه انجام گرديد. براي اندازه گيري عمق پاياب از ژرف سنج و اندازه گيري دبي جريان از يك سرريز مثلثي لبه تيز استاندارد با زاويه 90 درجه استفاده شد.
يافته ها: با بررسي پروفيل هاي طولي حاصل از پديده آبشستگي مشاهده شد پروفيل هاي بي بعد حفره آبشستگي و تپه هاي ايجاد شده در سه دريچه هلالي به قطرهاي 5،7.45،10.82 سانتي متر و كشويي ساده، كه با گذشت زمان شكل خود را حفظ كرده و تقريباً برهم منطبق اند و داراي منحني هاي متشابه مي باشند. لازم به ذكر است كه در پروفيل هاي آبشستگي كه بعد از دريچه هاي كشويي هلال دار در نسبت عمق پاياب به بازشدگي دريچه كشويي هلال دار به اندازه 3،5،9 ايجاد مي شود تپه ثانويه اي در حفره ملاحظه شد ولي در نسبت عمق پاياب به بازشدگي دريچه بيشتر از 10 تاثير هلال به اندازه اي كم مي شود كه عملاً پروفيل ايجاد شده همانند پروفيل حاصل از آبشستگي در پشت دريچه كشويي ساده است و تپه ثانويه مشاهده نگرديد. با استفاده از ژرف سنج ابعاد حفره برداشت شد و شكل شماتيك از سطح حفره آبشستگي با استفاده از نرم افزار surfer ارائه گرديد. نتايج نشان دادند با افزودن درصد كاني رس بنتونيت ابعاد حفره حاصل از پديده آبشستگي كاهش يافته است. با افزايش 5 درصدي رس بنتونيت حداكثر عمق حفره آبشستگي 80 درصد و با افزايش 8 درصدي رس به مصالح بستر حداكثر عمق حفره آبشستگي به اندازه 84 درصد كاهش مي يابد. همچنين رابطه بي بعد براي پارامترهاي موثر در پديده آبشستگي ارائه گرديد، خط لگاريتمي برازش داده شده همبستگي نسبتاً خوبي با نقاط اندازه گيري شده دارد و داراي ضريب همبستگي0/76 مي باشد.
نتيجه گيري: بررسي هاي انجام شده در اين تحقيق نشان دادند كه دريچه هاي هلالي تاثير كمي بر ابعاد حفره آبشستگي دارد و در اكثر حالت هاي بررسي شده در پروفيل آبشستگي در پايين دست دريچه هاي هلالي تپه ثانويه ديده مي شود.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Local Scour phenomenon in downstream of hydraulic structures such as spillway, gate, stilling basin is one of the most important issue. Scour around the structures in addition to an important impact on the stability of the structure, may change the flow characteristics and the result of changes in the structural design parameters. Reveals the importance of scouring time that the scour depth is considerable, so that the depth of the river is the foundation structures and stability of these structures are at risk. If the maximum scour depth is not anticipated, it creates a serious problem in design. Hydraulic structure designers aren't able to provide the necessary measures to reduce damage caused by scour. Careful examination of the claim requires more tests and more accurate. The aim of this study is to investigate the effect of Bentonite clay in the form of the bed scouring.
Materials and Methods: For this purpose, 87 tests were conducted in different laboratory conditions on flume of Hydraulic laboratory which Situated in Research Institute of Soil Conservation and Watershed Management. Studies were conducted on 29 tests of non cohesive materials with average of 0.2 mm diameter as an evidence and 58tests on materials with a viscosity of 2%, 5%, 8% and 20%. three crescent gate with 5,7.45,10.82 cm diameters, with the different tail water within 5 cm to 21 cm and four gate openings of 1,2,3 and 4 centimeters, three discharges about 1 to 5 liters per second.
To measure tail water depth and measure flow discharge used a standard sharp edge triangular weir with 90 degrees.
Results: By examining the longitudinal profile of scouring was found dimensionless scour hole profiles and hills created with three curve edge sluice gates diameters 5, 7.45, 10.82 cm and a simple slider, That retains its shape over time and They almost overlap and the curves are similar and stylish. It is worth mentioning scour profiles that were created after curve edge sluice gates was observed secondary hill in the ratio of tail water to opening of gate size 3, 5, 9 but the ratio of more than 10 in its impact will be low enough. As a result of scour profiles behind the slide gate is simple and there was no secondary hill. With using point gage took hole dimensions and the diagram of the scour hole was presented with software surfer. The results showed that the addition of Bentonite clay minerals is reduced scouring hole size. It was also observed an increase of 5% Bentonite clay is reduced 80.61 percent and about 8 percent rise is reduced 84.82 percent scour depth. Dimensionless relationship was presented for effective parameters. Logarithmic line fitted with the interpretation is fairly good correlation with a correlation coefficient of 0.76.
Conclusion: Studies in this research showed that the crescent gate has impact on the scour hole, and in the majority of cases examined scour profiles after the crescent gate can be seen secondary hills
