بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به نیازهای ابی انسان و عدم توزیع مکانی و زمانی آن ، ضرورت ذخیره سازی آن را در دوره های پر آب و انتقال آن به مناطق کم آب محرز میباشد. در این راستا سازههای مختلفی وظیفه ذخیره سازی و انتقال آب را عهده دار می باشند. آبشستگی در پایین دست سازههای هیدرولیکی به دلیل اهمیت و تاثیر بسیاری که میتواند بر طراحی این سازهها داشته ، برای تخمین عمق قرار گیری پی سدها، موقعیت سازههای جانبی و محل قرار گیری نیروگاه نیاز است که میزان عمق آبشستگی توسط روابطی تخمین زده شود. تاکنون محققان نامی بسیاری در این زمینه فعالیت کردهاند و کارهای بسیاری در این زمینه صورت گرفته است و روابط بسیاری نیز ارائه شده است. در این پژوهش الگوی آبشستگی پاییندست سرریزهای ریزشی - با استفاده روش تشابه سازی بر روی یک مدل بزرگمقیاس به ارتفاع4متر دارای ارتفاعی برابر با 3/5 متر و عرضی برابر با 10 متر بوده و در پاییندست سرریز ریزشی آن کانال پایاب با بستر فرسایشپذیر به طول 7 متر و عرض 6 متر - مورد بررسی قرار گرفت و در حالات مختلف تاثیر گذار بر عمق آبشستگی تحلیل شد. در پایان با استفاده از نتایج آزمایشگاهی بدست آمده و با استفاده از دادههای موجود از محققین قبلی روابطی برای ارزیابی میزان آبشستگی در پاییندست ارائه گردید و سپس این روابط در ابعاد مختلف مورد ارزیابی و مقایسه با روابط ارائه شده از محققین قبلی قرار گرفت و در اخر نتیجه گیری شد که این روابط از نظر دقت و خطای کمتر و ... نسبت به روابط ارائه شده محققین قبلی بهتر و دقیق تر می باشد و میتواند ملاک عمل قرار گیرد.
واژههای کلیدی: سدهای بلند، سرریز ریزشی ، آبشستگی، مدل فیزیکی
.1مقدمه
1.1 بیان مسئله و ضرورت انجام تحقیق برخورد جت آب خارج شده از خروجی سازههای هیدرولیکی به ویژه سدها با کف رودخانه در پاییندست این سازه ها سبب فرسایش وجابهجایی این مصالح میشود که این امر اثرات منفی بسیاری میتواند به دنبال داشته باشد که در راس آن ها میتوان از ناپایداری بدنه سد و در نتیجه تخریب آن در اثر گسترش ابعاد حفره آبشستگی نام برد. از اثرات منفی دیگر پدیده آبشستگی در پایین دست سازههای هیدرولیکی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- افزایش هزینه پیش خاکبرداری به دلیل عمق آبشستگی.
- افزایش هزینه ساخت سد پایاب به دلیل نیاز به عمق پایاب بیشتر برای استهلاک انرژی جت آب و بسیاری از موارد دیگر.
2.1 اهداف تحقیق یکی از خلاهای تحقیقات قبلی این میباشد که هر یک از روابط ارائه شده تنها برای شرایط خاصی مناسب میباشند که آن آزمایشات صورت گرفتهاند. این مسئله منجر به آن شده است که هنوز هم برای طراحی سازههای هیدرولیکی نیاز به ساخت مدلهای فیزیکی و انجام آزمایشات زمان بر میباشد. در این راستا در این پژوهش هدف ارائه روابطی جامع برای استفاده در تمامی شرایط ممکن میباشد و در این راستا علاوه بر استفاده از نتایج محققین قبلی و برای رفع خلاهای موجود تعدادی آزمایش هم بر روی مدل فیزیکی انجام خواهد پذیرفت.
.2روش تحقیق:
1.2طرح جامع مدل کلیه آزمایشهای این پژوهش در مؤسسه تحقیقات آب ایران، وابسته به وزارت نیرو، بر روی یک مدل هیدرولیکی بزرگمقیاس انجام شدهاند. این مدل که سرریز آن از نوع اوجی آزاد میباشد، دارای ارتفاعی برابر با 3/5 متر و عرضی برابر با 10 متر بوده و در پاییندست سرریز ریزشی آن کانال پایاب با بستر فرسایشپذیر به طول 7 متر و عرض 6 متر قرار دارد. ابعاد این مدل به گونهای می-باشد که پدیده آبشستگی را با دقت مناسب میتوان بررسی نمود.
2.2طرح مدل فیزیکی مورد آزمایش در مدلسازی فیزیکی یک پدیده هیدرولیکی توجه به دامنه پارامترهای قابل بررسی توسط مدل مورد نظر، بسیار مهم و ضروری میباشد. این دامنه بایستی بهنحوی انتخاب شود که در شرایط واقعی با در نظر گرفتن مقیاس مدل، معنادار و قابل اجرا باشد. در این راستا در این قسمت، محدوده اجرایی هر یک از پارامترهای مؤثر بر فرآیند آبشستگی در حوضچه استغراق پایین دست سرریزهای اوجی آزاد در سدهای بلند، از جمله دبی ویژه جریان - q - ، ارتفاع ریزش - H - ، عمق پایاب - h - ، قطر مشخصه مصالح بستر - dm - برای تعدادی از سدهای بلند مورد بررسی قرار گرفته شد. سپس کنترل شد که ابعاد مدل در محدوده منطقی و معنادار از قرار داشته باشد. 3.2محدوده دبی جریان به منظور مشاهده جریان، سرریز ریزشی آزاد در این مدل از جنس پلکسیگلاس شفاف ساخته شد. دیوارهای کناری از جنس چوب با پوشش رنگ روغن ساخته شد - شکل . - 1 - سرریز این مدل از نوع اوجی آزاد میباشد. طول خالص تاج سرریز برابر با 50 سانتیمتر بوده و اختلاف ارتفاع تاج با کف کانال پایاب برابر با 2 متر میباشد. ارتفاع آب روی آستانه این سرریز - Hd - میتواند حداکثر تا 20 سانتیمتر باشد.
4.2محدوده ارتفاع ریزش
منظور از ارتفاع ریزش - H - در این پژوهش اختلاف بین تراز سطح آب مخزن و تراز سطح آب پایاب میباشد که با توجه به ابعاد این مدل، محدوده ارتفاع آب روی سرریز و محدوده عمق پایاب، دامنه ارتفاع ریزش در این پژوهش بین 1 تا 3 متر میباشد.
5.2حوضچه استغراق
در این پژوهش به منظور بررسی جامع حفره آبشستگی بدون دخالت اثرات عرض کانال پایاب بر میزان آبشستگی، در پاییندست سرریز ریزشی، کانال پایاب با ابعاد 7 متر در 6 متر مورد استفاده قرار گرفت. در این حوضچه از مصالح یکنواخت با قطر متوسط 10 میلیمتر استفاده شد. در شکل - 2 - نمایی از پایاب ارائه شدهاست 6.2لیمینیمتر جهت اندازهگیری تراز سطح آب تراز سطح آب مخزن و محدوده پایاب و کانال اندازهگیری دبی جریان با استفاده از لیمینیمتر، با دقت 0/1 میلیمتر اندازهگیری خواهد شد. این لیمینیمتر ابزار سادهای است که از یک چاهک و میله مدرج تشکیل شده که در انتهای آن یک سوزن قرار گرفته است.
