طراحی قطر سنگچین پایدار در پایاب حوضچه‌های آرامش با استفاده از عدد فرود جریان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تهران

چکیده

از مهمترین عوامل تخریب حوضچه‌های آرامش، آب‌شستگی پایاب آنها است که سبب بروز مخاطراتی برای پایداری سازه و یا کاهش بهره­وری سازه می شود. هدف از مطالعه حاضر ارائه رابطه­ای برای تخمین قطر سنگچین پایدار در پایاب حوضچه آرامش در پایین دست دریچه­هاست.  در این تحقیق با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی پایداری هشت قطر مختلف سنگچین تحت شرایط متفاوت جریان مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس آنالیز ابعادی روابطی تجربی برای طراحی سنگچین پایدار در پایاب حوضچه­های آرامش پایین دست دریچه­ها ارائه شد. نتایج آزمایشات با روابط ارائه شده توسط سایر محققین از جمله پیترکا (1968)، پیلارزیخ (1990) و اسکارمیا و می (1992) مقایسه شد که نشان داد رابطه ارائه شده در این تحقیق از دقت مناسبی برخوردار است. رابطه ارائه شده در این تحقیق ضمن سادگی، کلیه عوامل موثر در ناپایداری سنگچین را در بر دارد و از اینرو برای طراحی سنگچین در پایاب حوضچه­های آرامش توصیه می­گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design of Stable Riprap Downstream of Stilling Basins Using Froud Number

نویسندگان [English]

  • J Farhodi
  • SM Sadast Helbar
چکیده [English]

Local Scour downstream of hydraulic structures is one of the most important factors that may either endanger the stability of the structure or decrease its efficiency. Therefore, estimating the geometry of scour hole and its evolution is one of the main questions which engineers are often faced in designing of hydraulic structure. The present paper is aimed to study the design criteria for stable riprap downstream of stilling basins behind the sluice gates. An experimental study was therefore, conducted and the stability of eight different sizes of riprap were studied under varying flow characteristics. The study was based on dimensional analysis whereby some empirical relationships were concluded and recommended as the design criteria for stable riprap downstream of stilling basins behind sluice gates. The experimental results were also assessed using the recommended methods by Peterka (1968), Pilarczyk, K.W, (1990) Scarameia and May (1992)  which showed  an acceptable agreement with some of these reports. The research was concluded by recommending a simple formula consisting the whole variables affecting the phenomenon of riprap instability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Average velocity
  • Froud number
  • Hydraulic jump
  • Stilling basin
  • Stone size
Chiew YM,1995. Mechanics of riprap failure, J Hydr Eng ASCE 121(9), 635-643.
Escarameia M and May RWP, 1992. Channel protection downstream of structures. HR Wallingford Report SR 313.
Farhoudi J and Smith KVH, 1985. Local scour profiles downstream of hydraulic jump, J Hydr Res 23 (4)17-26.
Farhoudi J and Smith KVH, 1982. Time scale for local scour downstream of hydraulic jump. ASCE J Hydr Eng 168(10)453-461.
Farhoudi J and Valizadegan E, 2004. Bed protection criterion downstream of stilling basins. ISRS. Yichang. China.
Lauchlan CS, Melville BW, 2001. Riprap protection at bridge piers, ASCE J Hydr Eng 127:  5.30-38.
Nik Hassan NMK and Narayanan R, 1985. Local scour downstram of an apron. ASCE J Hydr Eng 111(11) 430-441.
Parola AC, 1993. Stability of riprap at bridge piers, J Hydr Eng ASCE 119(10), 1080-1093.
Peterka AJ, 1968. Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators engineering monograph No. 25. USBR. USA.    
Pilarczyk KW, 1990. Stabiuty criterisi for revetments, proc. of 1990 National Conf. on Hydraulics Eng, Am Soc Civ Eng. (eds.) HH Chang and JC Hill, San Diego, USA. 15-26.
Posey CJ, 1974, Tests of scour protection for bridge piers, J Hydr Div ASCE 100(12), 1773-1783.
Rajaratnam N, 1968. Hydraulic jumps on rough beds, Trans Eng Inst Canada, 11(A-2), 1–8.
Raudkivi AJ, 1998. Loose boundary hydraulics. AA Balkema, Rotterdam, The  Netherlands.
Shafai-Bajestan M and Albertson ML, 1993. Riprap criterion below pipe outlet, ASCE J Hydr Eng  116(1).
Worman A, 1989. Riprap protection without filter layers, J Hydr Eng ASCE 115(12), 1615-1630.