بررسی استفاده از صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی در پایاب حوضچه آرامش (مطالعه موردی: بند سنگی- ملاتی زیارت)

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، دانشیار گروه سازه‌های آبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشیار گروه سازه‌های آبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 دانش‌آموخته دکتری سازه‌های آبی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

4 استاد گروه مهندسی عمران آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

doi
10.22069/jwsc.2024.21922.3695
چکیده

چکیدهسابقه و هدفدرجریان خروجی از حوضچه‌های آرامش بخش قابل توجهی از انرژی باقی می‌ماند، لذا در پایین دست حوضچه‌های آرامش معمولا آبشستگی موضعی رخ می‌دهد.یکی‌از روش‌های پیشنهادی برای‌کاهش‌آبشستگی، استفاده ازصفحات‌مسغرق است. بررسی منابع نشان داد تاکنون پژوهشی ‌در خصوص استفاده از تکنیک صفحات مستغرق برای کنترل آبشستگی در پایاب حوضچه‌آرامش انجام نشده است. از طرفی با توجه به تحقیقات انجام گرفته تاکنون برای شناخت سازه‌های سنگی ملاتی و تاثیرات آن از مدل فیزیکی استفاده نشده است. بنابراین موارد ذکر شده از نوآوری‌های این تحقیق است.مواد و روش‌ها بند سنگی_ ملاتی تول بنه بر روی رودخانه تول بنه ودر24 کیلومتری جنوب شهرستان گرگان به طول20و ارتفاع6 متر و طول حوضچه آرامش5/10متر قرار دارد. جهت شناسایی شرایط‌آبشستگی پایین‌دست این سازه مدل فیزیکی این سازه در آزمایشگاه هیدرولیک تحقیقات آب گروه مهندسی آب دانشکده مهندسی‌آب ، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گرگان ساخته شده است. برای این منظور یک کانال بتنی به طول 9 متر، عرض و ارتفاع یک مترساخته شده است. برای انجام این آزمایش سازه سنگی_ ملاتی زیارت از جنس فلز با توجه به امکانات آزمایشگاه به مقیاس (1 )/20 ساخته شد. برای اندازه‌گیری سطح آب از دستگاه عمق سنج دیجیتالی با دقت 1/0 میلیمتر و برای اندازه‌گیری، توپوگرافی جدید ایجاد شده بستر، از دستگاه اندازه‌گیری پروفیل بستر با دقت 1 میلیمتر، استفاده شد. آزمایشات در ابتدا برای شناسایی شرایط ‌آبشستگی پایاب بندسنگی ملاتی زیارت در طول 8 ساعت با دبی25 لیتر بر ثانیه در سه مرحله انجام گرفت. در مرحله اول آب از روی سرریز وکلیه لوله‌ها عبور نماید ، در مرحله بعدی آب از روی سرریز و از درون لوله‌های بالایی وارد حوضچه می‌شود. در مرحله آخر آزمایشات در صورتی که آب تنها از روی سرریز عبور نماید انجام گرفت. برای بررسی تاثیر صفحات مستغرق بر کاهش آبشستگی پایاب حوضچه آرامش آزمایشات با ترکیب صفحات در زاویه ها و فواصل مختلف انجام شده است. در مرحله اول از صفحات با زاویه20 درجه با ترکیب صفحات به صورت همگرا و پس از آن بصورت زیگزاگ استفاده شده است. درمرحله دوم زاوبه صفحات به 45 درجه تغییر پیدا کرد. در این روش ابتدا از ترکیب صفحات همگرا و پس از آن از ترکیب صفحات به صورت واگرا استفاده شده است. در مرحله سوم از صفحات‌ترکیبی استفاده شده است. یافته‌هانتایج نشان داد بهترین حالت برای کاهش آبشستگی اجرای صفحات مستغرق واگرا با زاویه 45 و استفاده از صفحات زیگزاگی با زاویه25 درجه می‌باشند که عمق آبشستگی 25 میلیمتر را نشان می دهد.از آنجا که صفحات مستغرق واگرا با زاویه 45 در عمل موجب شسته شدن دیواره ها خواهد شد بهترین روش برای کاهش آبشستگی، زاویه زیگزاگی20 درجه است. همچنین بیشترین آبشستگی در حالت استفاده از صفحات مستغرق همگرا با زاویه 20 درجه با عمق آبشستگی 95 میلیمتر اتفاق می افتد.نتیجه گیری صفحات ‌مستغرق‌ موجب تغییر‌‌ مسیر جریان‌ می‌شوند. گرچه این روش‌ها موجب آبشستگی کمتری نسبت به آزمایش مبنا شده اند، اما در مجموع برای این که آبشستگی در پایین‌دست حوضچه‌آرامش، به صفر نزدیک شود نیازمند آزمایشات وتکنیک های جای گذاری صفحات متفاوت بیشتری می‌باشد.