بررسی ساختار جریان آشفته و تعیین فاصله در بین آبشکنهای متوالی
نویسندگان
1 دانش آموخته مهندسی سازه های آبی، دانشگاه صنعتی اصفهان
2 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.
3 گروه مهندسی عمران، دانشگاه لیک هد، تاندر بی، اونتاریو، کانادا
doi
10.22034/iwrj.2025.15236.2690چکیده
این پژوهش با هدف بررسی جامع فاصله بهینه میان آبشکنهای متوالی، با تمرکز بر ویژگیهای جریان آشفته و ناحیه سکون تشکیلشده در پاییندست، بهصورت آزمایشگاهی انجام شده است. آزمایشها در یک فلوم مستطیلی آزمایشگاهی با استفاده از دو نوع آبشکن نفوذپذیر (از نوع گابیونی با تخلخل ۴۱ درصد) و نفوذناپذیر، در سه عرض مختلف (۲۰، ۳۰ و ۵۰ سانتیمتر) و تحت شرایط مختلف هیدرولیکی شامل سه دبی جریان (۲۹، ۴۹ و ۶۵ لیتر بر ثانیه) و نسبتهای متفاوتی از استغراق، اجرا شدند. بهمنظور تعیین دقیق طول ناحیه سکون، از روش تزریق رنگ برای ردیابی الگوهای جریان استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش عرض آبشکن و دبی جریان موجب افزایش قابلتوجه در طول ناحیه سکون میشود و با افزایش نسبت استغراق، طول ناحیه سکون کاهش قابل ملاحظهای مییابد. دلیل این کاهش آن است که در حالت استغراق بالا، تأثیر سازه بر جریان پاییندست کاهش مییابد، در نتیجه ساختار گردابهها تضعیف شده و ناحیه سکون کوچکتری ایجاد میشود. همچنین آبشکنهای نفوذپذیر، به دلیل ویژگی کاهش تمرکز جریان، ناحیه سکون بزرگتری نسبت به آبشکنهای نفوذناپذیر ایجاد کردند. در این آزمایش نسبت فاصله به عرض آبشکن در بازهی 2 تا 7 قرار گرفت و تحلیلها نشان دادند که فاصله بهینه میان آبشکنها زمانی حاصل میشود که ابتدای آبشکن بعدی در انتهای ناحیه سکون آبشکن قبلی قرار گیرد. این وضعیت منجر به حداکثرسازی اثربخشی سازه در کاهش سرعت جریان و بهبود عملکرد آن در کنترل فرسایش سواحل میگردد. در ادامه، یک رابطه تجربی بر پایه دادههای آزمایشگاهی برای برآورد فاصله بهینه آبشکنها استخراج شد. یافتههای این تحقیق میتواند راهنمای مناسبی برای بهینهسازی طراحی سیستمهای آبشکن در پروژههای مهندسی رودخانه باشد و درک بهتری از فرآیندهای هیدرولیکی مؤثر در پایداری سازههای ساحلی فراهم آورد
