سیدمصطفی نبوی‌زاده

بررسی آزمایشگاهی شرایط تشکیل و عدم تشکیل پرش هیدرولیکی در بالادست آب‌پایه‌ها، بدون استفاده از دریچه‌ی کنترل در پایین‎‌دست

چکیده

سرعت زیاد و فوق‌بحرانی بودن جریان در پایین‌دست بسیاری از سازه‌های هیدرولیکی سبب تخریب و فرسایش سازه‌های پایین‌دست می‌شود. یکی از مهم‌ترین راه‌کارهای محققین برای کاهش سرعت جریان، افزایش افت انرژی و بهبود کارایی  در این سازه‌ها، استفاده از پدیده‌ی پرش هیدرولیکی است.

هدف از پژوهش حاضر بررسی آزمایشگاهی شرایط هیدرولیکی جریان در بالادست آب‌پایه‌ها (سرریزهاي لبه‌تیز و سرریز لبه‌پهن) در کانال افقی در دو حالت بستر صاف و زبر است. آزمایش‌های مربوطه بر روی 5 مدل آب‌پایه با طول‌های متفاوت 20، 50 و 200 میلی‌متر و ارتفاع‌های 42، 50 و 60 میلی‌متر در کانال افقی با سطح صاف و دو مدل آب‌پایه با طول ثابت 200 میلی‌متر و ارتفاع متغیر 50 و 60 میلی‌متر در کانال با سطح زبر انجام گرفته است. برای زبر کردن کف کانال از مصالح طبیعی شن و ماسه با دو قطر متوسط 5/3 و 7 میلی‌متر استفاده شده است. برای انجام آزمایش‌ها و طرح آزمایش ابتدا با استفاده از مطالعات گذشته آزمایش‌هایی صورت گرفته و مطالعات گذشته صحت‌سنجی شده است. طبق نتایج این ‌آزمایش‌ها به‌دلیل عدم توجه به اثر پارامترهای طول نسبی آب‌پایه، فاصله‌ی نسبی و زبری نسبی کف کانال در اکثر مطالعات اختلافات چشم‌گیری بین این نتایج دیده می‌شد. همین امر انگیزه‌ی انجام آزمایش‌های بیشتر در این زمینه برای بهینه کردن نتایج در این پژوهش  را ایجاد کرده است.

نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که پارامترهای زبری کف کانال، طول، ارتفاع و فاصله‌ی آب‌پایه از مقطع ورودی جریان بر شرایط تشکیل پرش هیدرولیکی تأثیرگذار است. کمتر شدن ارتفاع نسبی آب‌پایه از ارتفاع نسبی بحرانی آن سبب عبور جریان از روی آب‌پایه و عدم تشکیل پرش هیدرولیکی می‌گردد. دراین شرایط افزایش ارتفاع نسبی آب‌پایه، شرایط را برای تشکیل مجدد پرش هیدرولیکی فراهم می‌کند. افزایش طول نسبی و کاهش فاصله‌ی نسبی آب‌پایه نیز باعث افزایش فرود ورودی بحرانی جریان می‌شود.