تاثیر نشت رو به بالا بر میزان عمق آبشستگی در پائین‎دست جت‌های قائم آزاد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

در این تحقیق، تاثیر نشت روبه بالا بر میزان آبشستگی پائین‎دست جت‌های عمودی نظیر سازه کنترل شیب مورد مطالعه آزمایشگاهی قرارگرفته‌است. برای رسیدن به اهداف تحقیق دو سری آزمایش بدون و با وجود نشت رو به بالا در موسسه‌ تحقیقات آب انجام گرفت. از سه نوع اندازه رسوب بستر و برقراری سه مقدار دبی مختلف و تحت شرایط سه عمق مختلف پایاب استفاده شد. میزان پنج بار آبی مختلف برای ایجاد دبی‌های نشت رو به بالا از 5/1تا 5/10لیتر بر ثانیه درسری آزمایش‌های دوم اعمال شد. نتایج این تحقیق نشان داد که میزان نشت از بستر باعث کاهش حداکثر عمق آبشستگی می‌شود و میزان کاهش بستگی به اندازه مصالح رسوبی، عمق پایاب و دبی نشت رو به بالا دارد. نتایج حاصل با نتایج تحقیقی که بر روی جت‌های افقی قبلاً انجام شده است مقایسه گردید و نشان داده شد که نتایج این تحقیق با نتایج قبلی که بر روی جت افقی بدون کف بند افقی انجام شده است، بدلیل مشابهت الگوی جریان، منطبق ولی با نتایج بر روی جت افقی با کف بند متفاوت است. به منظور بررسی تحلیل نتایج ، اندازه گیری مولفه های سه بعدی سرعت در دو حالت با و بدون وجود نشت رو به بالا درون حفره آبشستگی انجام گردید. ترسیم مولفه عمودی سرعت جریان نشان داد که مولفه‌ی رو به پائین سرعت در نزدیکی بستر در شرایط نشت می‌تواند تا 47 درصدکاهش یابد و این باعث کاهش نیروی بالابرنده و در نتیجه کاهش ابعاد حفره آبشستگی می گردد. دراین تحقیق روابطی برای تعیین عمق حفره آبشستگی در شرایط با وجود نشت رو به بالا ارائه شده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Upward Seepage on Scour Depth Downstream of the Free Falling Jets

نویسندگان [English]

  • Mahmood Shafaei Bejestan
  • S Mojtaba Razavi Nabavi
چکیده [English]

In the present study the effect of upward seepage on scour depth downstream of the vertical jet such as grade control structure has been experimentally investigated. To reach such goal two series of tests without and with the presence of upward seepage using three different sediment sizes, three different flow discharges and three different tailwater depths were carried out at the hydraulic laboratory of Water Research Organization.  For the second series of tests five different upward seepage discharges ranged from 1.5 to10.5 liters per second were applied.  The resulting data showed that by applying upward seepage, the scour depth decreased. The amount of decrease was found to be dependent on the sediment size, tailwater depth and upward seepage discharge. The rate of decrease for higher seepage discharge, lower tailwater depth and small particle size was high. The present results were compared with the results of previous research on horizontal jet without horizontal apron and was found in good agreement due to flow pattern similarity while our results were in disagreement with the results of previous research on horizontal jet with horizontal apron. To find the reason, three components of flow velocities inside the scour hole were measured using a Magnetic Doppler velocity meter for both cases of with and without upward seepage. The plots of the vertical flow velocity component showed that when the upward seepage was applied, the down flow velocity near the bed decreased up to 47%. The decrease of this velocity component could cause the lift force to decrease which eventually could reduce the scour depth. Relations for scour depth prediction under the effect of upward seepage were presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Grade control structure
  • Scour hole
  • Seepage discharge
  • Spillway