بررسی آزمایشگاهی آبشستگی پایین دست سرریز کلید پیانویی

سرریزها سازه های هیدرولیکی ساده و پرکاربرد در انتقال آب و سیستمهای آبیاری و زهکشی هستند. در سدها برای عبور آب اضافی ناشی از سیلاب و کنترل سطح آب مخزن و همچنین در کانالهای آبیاری و زهکشی جهت تنظیم سطح آب و اندازه گیری دبی جریان استفاده می شوند. سرریزهای کلید پیانویی شکل جدیدی از سرریزهای با تاج طولانی هستند که ساختاری به نسبت ساده، سازه ای اقتصادی با راندمان بالا می باشند. به دلیل مزیتهای این سرریز لزوم مطالعه و تحقیق روی آبشستگی پایین دست این سرریز احساس میشود. آبشستگی در مجاورت سازه می تواند تاثیر مستقیمی بر پایداری سازه داشته باشد. به همین دلیل، پیش بینی شکل و ابعاد حفره آبشستگی در پایین دست این سازه ها مورد توجه محققین بوده است. در این تحقیق آبشستگی پایین دست سرریز کلید پیانویی مورد مطالعه قرارگرفته است. برای مطالعه آبشستگی در پایین دست سرریزهای کلید پیانویی، از دو مدل فیزیکی با 5 و 9 کلید از این نوع سرریز برای انجام آزمایش هایی تحت شرایط هیدرولیکی مختلف استفاده شده است. آزمایش ها در فلومی به طول 10 متر و عرض و ارتفاع 50 سانتی متر انجام شده است. همچنین برای مقایسه میزان آبشستگی در سرریزهای کلید پیانویی نسبت به سرریزهای خطی، آبشستگی پایین دست یک مدل سرریز لبه تیز با ارتفاع سانتی متر20 و عرض 50 سانتی متر به ازای شرایط هیدرولیکی متناظر با سرریزهای کلید پیانویی نیز مطالعه شده است. بعد از برقراری تعادل، میزان آبشستگی در پایین دست این سرریزها مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده ار عمق سنج نقطه ای با دقت یک میلیمتر که در بالای کانال نصب شده، ابعاد چاله فرسایشی اندازه گیری شده است. بررسی تاثیر عدد فرود ذره بر روی میزان حداکثر عمق آبشستگی و محل وقوع آن مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در سرریزهای کلید پیانویی با افزایش طول موثر سرریز، عمق آب روی سرریز کاهش یافته و با کاهش سرعت برخورد جریان با بستر پایین دست سرریز مقدار عمق آبشستگی نیز کاهش می یابد. پروفیل آبشستگی در عرض کانال متغیر و به صورت سه بعدی می باشد. نرخ افزایش عمق حفره وابسته به تعداد کلیدهای سرریز نیز می باشد، یعنی به ازای یک عدد فرود ثابت و عمق پایاب ثابت، با افزایش تعداد کلیدهای سرریز، حداکثر عمق حفره و محل وقوع حداکثر عمق آبشستگی و حداکثر گسترش طول حفره آبشستگی نیز افزایش می یابد. همچنین عمق آبشستگی در سرریزهای کلید پیانویی کمتر از سرریزهای معمولی خطی می باشد. این کاهش مقدار آبشستگی در پایین دست این سرریزها حتی در عمق های پایاب کم نیز مشاهده شده است. کاهش عمق پایاب موجب افزایش حداکثر عمق آبشستگی و دور شدن محل وقوع حداکثر عمق آبشستگی از انتهای کف بند می شود. پروفیل حفره آبشستگی در سرریز کلید پیانویی تقریبا مشابه سرریزهای خطی می باشد و تنها تفاوت آن در ارتفاع تلماسه ایجاد شده در پایین دست حفره می باشد. ارتفاع تلماسه ایجاد شده در سرریز کلید پیانویی حتی در عمق های پایاب زیاد کمتر از سرریز لبه تیز است و همچنین با افزایش عدد فرود ذره، پارامترهای حداکثر عمق آبشستگی و طول محل وقوع آن افزایش می یابند. در سرریز های کلید پیانویی کاهش عمق پایاب موجب افزایش حداکثر عمق آبشستگی و دور شدن محل وقوع حداکثر عمق آبشستگی از انتهای کف بند می شود. با افزایش عدد فرود ذره، مقدار حداکثر عمق آبشستگی، محل وقوع حداکثر عمق آبشستگی و حداکثر گسترش طول حفره آبشستگی، افزایش می یابند. نرخ افزایش عمق حفره وابسته به تعداد کلیدهای سرریز نیز می باشد، و در یک عدد فرود و عمق پایاب ثابت، با افزایش تعداد کلیدهای سرریز، حداکثر عمق حفره و محل وقوع حداکثر عمق آبشستگی نیز افزایش می یابد. واژه های کلیدی: سرریز کلید پیانویی، چاله آبشستگی، مطالعه آزمایشگاهی، عمق آب، عدد فرود