بررسی آزمایشگاهی استهلاک انرژی جریان از روی سرریز گابیونی پله ای

سرریزهای گابیونی یا توریسنگی پله ای کاربردهای زیادی در ساختمان سدها، مهندسی رودخانه و حفاظت خاک دارند. این نوع سرریزها از انعطاف زیادتری نسبت به نوع صلب آن برخوردار بوده و در مقابل بارهای ناشی از فشار آب مقاوم و پایدار هستند. استهلاک انرژی جریان از روی چنین سازه ای به علت وجود جریان درون گذر و روگذر پله ها زیاد بوده و لذا هزینه های ساخت حوضچه آرامش کاهش می یابد. از خصوصیات مهم این نوع سازه، جریان درون گذر از داخل جسم متخلخل سرریز است که پیچیدگی هایی را در رفتار جریان ایجاد می کند. اکثر تحقیقات انجام یافته تاکنون مربوط به سرریزهای پلکانی سدهای بزرگ بتنی و صلب بوده است و در مقایسه با آن، مطالعات بر روی سرریزهای پلکانی گابیونی بسیار اندک بوده است. بررسی هیدرولیکی عبور جریان از روی پله ها و نیز محیط متخلخل درون سازه گابیونی و محاسبه افت انرژی از اهداف این پژوهش می باشند. برای این منظور 9 مدل فیزیکی از سرریز گابیونی پله ای با 3 تخلخل مختلف و شیب های 1:1 و 1:2 ساخته شد. برای بررسی نفوذ پذیری پله ها در افت انرژی، وجه افقی و عمودی پله ها توسط ورق آهنی نفوذ ناپذیر گردید. نتایج نشان می دهند که در دبی های بالا که رژیم جریان غیر ریزشی یا شبه صاف اتفاق می افتد، استهلاک انرژی در سرریز گابیونی بیشتر است که این مورد باید در طراحی مد نظر قرار گیرد. در واقع در دبی های بیشتر، جریان به دو بخش روگذر و درون گذر تفکیک می شود. پله ها زیر آب قرار می گیرند و تاثیر زبری آنها کمتر شده و در مقابل تاثیر جریان درون گذر در افت انرژی افزایش می یابد. استهلاک انرژی در سرریز دارای پله های نفوذ ناپذیر (دارای ورق آهنی در پله های افقی و عمودی تواما) در دبی های کم بیشتر از سایرین است و در مرحله بعد به ترتیب سرریز گابیونی، سرریز با دیواره عمودی غیر قابل نفوذ و سپس سرریز با کف افقی غیر قابل نفوذ قرار دارند. افزایش تخلخل از 38 تا 42 درصد موجب افزایش استهلاک انرژی گردید. همچنین با کاهش شیب از 1:1 به 1:2 بر میزان استهلاک انرژی افزوده شد.