بررسی آزمایشگاهی آبشستگی موضعی پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی نوع b در مصالح بستر شن و ماسه

سرریزهای کلیدپیانویی شکل جدیدی از سرریزهای منقاری و به صورت غیرخطی هستند. به دلیل راندمان زیاد این سرریزها در ظرفیت عبور جریان، بررسی آبشستگی موضعی و راهکار برای کاهش آن دارای اهمیت فراوانی است. در پژوهش حاضر، برای اولین‌بار به بررسی آبشستگی موضعی در پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای نوع b پرداخته شد. سرریز در فاصله 5/50 متری از ابتدای کانال نصب شد و دارای ارتفاع 0/20 متر و سه سیکل (سه کلید خروجی، دو کلید ورودی و دو نیم‌کلید ورودی) است. از سه عمق پایاب و سه دبی جریان مختلف نیز استفاده شد. با افزایش عدد فرود ذرات و دبی جریان و کاهش عمق پایاب، بیشینه عمق آبشستگی افزایش می‌یابد. محدوده پارامتر بدون بعد عدد فرود ذرات در پژوهش حاضر بین 1 تا 2 متغیر است. همچنین از دو مصالح بستر شن و ماسه استفاده شد. با افزایش قطر مصالح بستر، بیشینه عمق آبشستگی کاهش خواهد یافت. شاخص آبشستگی در مصالح بستر شن به‌مراتب کمتر از مقدار شاخص آبشستگی در مصالح ماسه بوده و به این معنا است که خطر واژگونی سرریز در مصالح بستر شن بسیار کمتر است.

experimental investigation of local scour downstream of a type b piano key weir on sand and gravel bed materials

piano key weirs are a new form of labyrinth weirs and exhibit nonlinear characteristics. due to their high efficiency regarding flow capacity, it is crucial to investigate local scour and identify solutions to mitigate it. local scour was examined downstream of a trapezoidal piano key weir type b for the first time in this study. the weir was installed 5.50 m from the start of the channel and has a height of 0.20 m, featuring three cycles (three outlet keys, two inlet keys, and two inlet half keys). three tailwater depths and three different flow rates were also utilized. the maximum scour depth increases with a higher densimetric froude number and flow rate while decreasing with tailwater depth. the range of the dimensionless parameter for the densimetric froude number in this study varies between 1 and 2. additionally, sand and gravel were employed as two types of bed materials. as the diameter of the bed material increases, the maximum scour depth decreases. the scour index for gravel bed material is significantly lower than that for sand material, indicating that the risk of weir overturning is much lower in gravel bed material.