بررسی استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی گابیونی و مشخصات پرش هیدرولیکی پایین دست

در سال های اخیر سازه های توری سنگی به دلیل سهولت اجرا، دسترسی آسان، دوام و اقتصادی بودن به صورت گسترده برای استهلاک انرژی اضافی سیستم به خصوص در آبراهه های فرسایش پذیر مورد استفاده قرار گرفته اند. سرریزهای پلکانی توری سنگی(گابیونی)، بیشتر در مسیر رودخانه ها به منظور حفاظت از بستر رودخانه ها و آبراهه های فرسایش پذیر به کار گرفته شده اند. این سرریزها به لحاظ کارایی مناسب در استهلاک انرژی جریان، با عبور دو جریان روگذر و درونگذر بیشتر مورد توجه طراحان قرار گرفته اند. بررسی اثر تعداد پلکان سرریزهای پلکانی گابیونی در تغییر شرایط جریان و در نتیجه بر استهلاک انرژی و بررسی مشخصات پرش هیدرولیکی در پنجه این سرریزها از اهداف این پژوهش می باشد. برای این منظور شش مدل فیزیکی با سه تعداد پلکان چهار، شش و هشت و شیب ثابت 1:2 (افقی : عمودی) ساخته شد. نتایج نشان می دهد که سرریز پلکانی همراه با سبدهای گابیون استهلاک انرژی بیشتری نسبت به نوع بدون گابیون آن دارد که این افزایش تا 13 درصد نسبت به سرریز پلکانی و تا 1/72 درصد نسبت به شوت ساده می باشد. همچنین با کاهش تعداد پلکان مشروط به تشکیل جریان ریزشی افت نسبی انرژی افزایش می یابد و به طور کلی سرریز چهار پله حداکثر میزان افت انرژی و حداکثر درصد کاهش طول پرش هیدرولیکی (55درصد) را در محدوده آزمایش های این تحقیق داراست.

investigation the energy dissipation on gabion stepped weirs and downstream hydraulic jump characteristics

net-stone water structures, in particular gabion stepped weirs, have become more prevalent due to their significant impact on reducing energy dissipation, proper stability, cost-effectiveness, ease of construction, and increasing the level of oxygen in the mixed water. furthermore, due to air entrainment, the flow rate passing through the structure can prevent a considerable amount of cavitation, which is one of the problems in the design of hydraulic structures such as weirs (shamsayi and paknahal, 2005). one of the important characteristics of this structure is the internal flow through the permeable body of the weir, which creates complexities in the flow behavior. the energy dissipation of gabion stepped weirs is a function of the upstream and downstream slope of the weir, the number of steps, porosity, and the froude number. changing the porosity leads to a change in the ratio of the internal flow to the overtopping flow, and consequently, the amount of energy dissipation changes.wüthrich and chanson (2014) and pallavi and harshith (2018) conducted experiments to investigate the flow characteristics of the overtopping and internal flow of gabion weirs and compared the hydraulic characteristics of this type of weir with a solid weir. the results showed that the energy dissipation in the gabion weir is higher than the solid weir due to the division of the overtopping and internal flow.the aim of this study is to investigate the effect of the number of steps in gabion stepped weirs with a fixed slope on the energy dissipation of the structure. it should be noted that in the case of a small number of steps, the flow conditions on the steps are often in a cascading form, which leads to more energy loss. certainly, increasing the energy loss of the structure is affected by the downstream hydraulic jump conditions and the length of the calm pool.