بررسی آزمایشگاهی ضربه‌های دانه‌های رسوب بر حوضچه آرامش سدها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه تهران

2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد لنجان، گروه مهندسی عمران، اصفهان، ایران

چکیده

مقاله حاضر وجود رابطه تجربی برای تعیین در­صد خوردگی بتن حوضچه­های آرامش بر اثر ضربه دانه­های رسوبات جریان واریزه­ای را بررسی می­نماید. بررسی تحقیقات پیشین نشان می­دهد که در آزمایش­های تحقیقات پیشین، مخلوطی از ضربه و سایش مدل­سازی گردیده است بدون این که سهم ضربه در آن­ها مشخص باشد و قطر دانه­های رسوب نیز در حد قطرهای رسوب متداول در جریان­های واریزه­ای نیست. بنابراین در مقاله حاضر، روش آزمایشگاهی پیشنهاد گردیده است که اثر ضربه رسوبات درشت دانه جریان واریزه­ای بر روی دال­های بتنی حوضچه­های آرامش را بررسی می­کند. بر اساس روابط همبستگی بررسی شده در سری اول آزمایش­ها، وجود رابطه مستقیم تجربی بین درصد خوردگی دال بتنی با انرژی پتانسیل تجمعی در واحد وزن دال بتنی اثبات شده است و بر اساس خطای روابط خطی، توانی و نمایی با داده­های آزمایش­های سری اول، حداقل بودن میانگین خطای نسبی رابطه توانی نسبت به آزمایش تایید گردیده است. بنابراین رابطه توانی بین درصد خوردگی و انرژی پتانسیل تجمعی در واحد وزن بتن دال، پیشنهاد گردیده است. اثر وجود آب در حوضچه آرامش در کاهش سرعت ضربه هنگام برخورد بحث گردیده و نشان داده شده است که نتایج رابطه تجربی و پیشنهادی برای عمق­های نسبی کمتر از واحد، خطای نسبی کمتر از 10% نسبت به حالت دخیل نمودن وجود آب، خواهد داشت و این تحلیل­ها نشان می­دهد که اثر وجود آب در دانه­های رسوب ریزتر در سیلاب­های معمولی تعیین کننده و قابل توجه بوده و ممکن است تا 90% سرعت برخورد را کاهش دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Sediment Grain’s Impact on Stilling Basins of Dams

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ebrahim Banihabib, 1
  • Mehran Iranpour 2
1 PhD of Civil Engineering, Water Engineering, Assistant professor, University of Tehran, Iran.
چکیده [English]

This paper studies existing of an empirical equation for the determination of abrasion rate of concrete stilling basins by debris flow sediments’ impact. Mix of friction and impact are modeled by previous researches’ experiments without dividing their share in abrasion and impact. In addition, grains' size were not as big as grains of debris flow in their experiments. Therefore, experimental method is presented for studying the effect of the impact of large grains of the debris flows’ sediment on apron of stilling basins in this paper. According to studied correlation equations between first set of experiments' data, the direct relation between abrasion rate and cumulative potential energy in unite weight of the concrete of the stilling basins is proved. In addition, according to error of linear, power and exponential equations between first set of experiments' data, is verified that the error of power equation is minimum. The equations are verified using second set of experiments. The power equation between abrasion rate and cumulative potential energy in unite weight of concrete stilling basins is recommended. The effect of existing water in stilling basin on reduction of sediment grain's velocity is discussed and it is showed that the reducer effect of water is less than 10% for relative depth smaller than one. In addition, the analysis show that the effect of existing water on reduction of finer sediment of ordinary floods is important and it may reduce the velocity about 90

کلیدواژه‌ها [English]

  • Diversion Dams
  • debris flow
  • abrasion of stilling basin
  • sediment grain's impact

بنی حبیب م. ا. 1376. عامل طغیان رودخانه­ای با غلظت بالای رسوب، مجموعه مقالات چهارمین سمینار مهندسی رودخانه، اهواز.

 

Banihabib, M. E., H. Shantia and S. Ghotbi. 2002. Measures for problems of hydraulic structures in rivers transporting debris flow. Proceeding of international conference on fluvial hydraulics. Sept. 4-6. 2002 .Louvain- La-Neuve, Belgium.

 

Bhargava, D.N. L., Narair, S.S. Tiagai, and P.P. Gupta. 1987. Sedimentation problems at low dams in the  Himalayas. Water power & Dam Construction.

 

Horszczaruk, E. 2004. The model of abrasive wear of concrete in hydraulic structures. Wear 256 (2004), ELSEVIER. 787-796.

 

Liu, Y. W., T. yen and T. Hsu. 2006. Abrasion erosion of concrete by water-borne sand. Cement and Concrete Research, ELSEVIER No. 36. 1814-1820.

 

Morris, G. and J. Fan. 1997. Reservoir sedimentation handbook. Mc Graw –Hill.  

Schnable Engineering Associate Inc. 2001. Laboratory tests and field studies on erosion and abrasion resistance of soil cement and roller-compacted concrete; results of literature review. PCAR & D No2436. 

 

The American society for testing and materials, Standard test method for abrasion resistance of concrete or mortar surface by the rotating-cutter method, ASTM Designation C944. Philadelphia. 1999a.

 

The American society for testing and materials, Standard test method for abrasion resistance of concrete (under water method), ASTM Designation C1138. Philadelphia. 1999b.