تأثير ارتفاع سرريزهاي مستغرق در پيچ آبراهۀ 90 درجه بر الگوي فرسايش و رسوبگذاري

Effect of Bendway Weirs Height on Scour and Sedimentation Pattern at a 90 Degree Bend

سرريزهاي مستغرق در پيچ آبراهه ابزارهايي مهم در اهداف چند منظوره از جمله كنترل فرسايش، احياي آبراهه­ ها و پروژه­ هاي مربوط به بهبود زيستگاه­ ها هستند. اين سازه ­ها مجموعه­ اي از موانع با ارتفاع كوتاه هستند كه با زاويۀ بالادست (دافع جريان) براي كنترل و تغيير جهت جريان و سرعت در طول تمام قوس رودخانه يا آبراهه طراحي مي­ شوند. هدف اين تحقيق ارزيابي الگوي فرسايش و رسوب گذاري در يك قوس 90 درجه (با شعاع انحناي نسبي 3/3) با حضور سرريزهاي مستغرق و بدون وجود سرريزهاست. براي رسيدن به هدف مطالعه، مجموعه­ اي از سرريزها (7 سرريز) با ارتفاع 30، 50 و 70 درصد عمق جريان ورودي در قسمت ساحل خارجي قوس احداث و در شرايط مختلف هيدروليكي بررسي شد. زاويۀ سرريزها 60 درجه و طول سرريزها 30 درصد عرض كانال در نظر گرفته شد؛ اين شرايط در تمامي آزمايش­ ها ثابت نگه­ داشته شد. نتايج تحقيق نشان مي­ دهد كه در نتيجۀ احداث سرريزهاي مستغرق، خط­القعر به اندازۀ طول موثر سرريزها از سمت قوس خارجي به سمت مركز كانال و در امتداد دماغه سرريزها انتقال مي ­يابد. حجم آب شستگي در اثر احداث سرريزهاي مستغرق با ارتفاع 50 و 70 درصد عمق آب به ­ترتيب 53 و 120 درصد بيشتر از حجم آبشستگي در حالت بدون سازه است در حالي­كه مقدار آن در سرريزهاي با ارتفاع 30 درصد عمق آب، برابر با حالت بدون سازه است. همچنين، ماكزيمم عمق نسبي آبشستگي در دماغه سرريزهاي با ارتفاع 50 و 70 درصد عمق آب در حدود 2 برابر سرريزهاي با ارتفاع 30 درصد است.

An important tool in current multi-purpose erosion control, stream restoration, and habitat improvement projects is the bendway weir. A series of upstream-angled low-elevation stone sills (bendway weirs) are designed to control and redirect currents and velocities throughout a bend of a river or stream. Consideration of scour and sedimentation pattern at a 90 degree bend (with relative radius of curvature equal to 3.3) in the presence of weirs and without weirs is the aim of this study. To reach the purpose of this study, series of bendway weirs (7 weirs) with height of 30, 50 and 70 percent of flow depth were constructed in multiple flow conditions at the outer bank side. The inclination angle, length and distance of weirs were kept fixed in all tests, and set equal to 60 degree, 30 percent of canal width and three times of weir length, respectively. The results showed that the channel talweg moved as effective length of weir from outer bank to the center and along the weirs tips at the result of bendway weirs installation. Owing to installation of bendway weirs with 0.5D and 0.7D height the scour volume accessed 53% and 120% higher than no-weir state, respectively. While for weirs with 0.3D height, it was equal to no-weir condition. Also, the maximum relative scour depth at the tip of weirs with height of 0.5D and 0.7D were two times of weirs with 0.3D height