مطالعه جریان پایین دست مکانیزم فرسایش سازه های کنترل کم ارتفاع، یکی از موضوعات اساسی برای مهندسان هیدرولیک است. عموماً تحلیل فرآیند فرسایش تحت شرایط جریان ماندگار انجام میشود و فرض میشود که دبی حداکثر برای زمان کافی رخ میدهد تا به شکل بندی فرسایش متعادل برسیم. با اینحال در رودخانه ها فرآیند فرسایش معمولاً در تطابق با وقوع سیل رخ میدهد، که این با دبی متغیر زمانی توصیف میشود. شرایط آخر هنوز به اندازه کافی از لحاظ تأثیرات آن بر روی نوع بستر مطالعه و تحلیل نشده است. محققان عمدتاً بر حداکثر عمق فرسایش تمرکز میکنند و فرض میکنند که این در تطابق با دبی اوج (آبگذری اوج) رخ میدهد اما آنها بندرت تکامل فرآیند فرسایش در شرایط جریان غیرماندگار را بررسی میکنند. هدف مقاله حاضر این است که تکامل نوع فرسایش را در شرایط جریان غیرماندگار تحلیل کند و آنرا با تکامل نوع فرسایش در شرایط جریان ماندگار مقایسه نماید. ما خصوصاً سه نوع سازه ای را آزمایش میکنیم: یک سرریز تور سنگی پله ای با لایه فیلترکننده غیر قابل نفوذ بالا دست، یک آستانه سنگی مستقیم، و یک آستانه سنگی منحنی شکل. نتایج نشان داد که پدیده فرسایش شدیداً به شرایط جریان ورودی وابسته است. همچنین مشخص شد که نوع تعادل حوضچه آرامش پایین دست، ضرورتاً در شرایط جریان ماندگار و غیرماندگار یکسان خواهد بود اگر مدت زمان رویداد غیرماندگار به اندازه کافی طولانی باشد.
کلمات کلیدی: مدلهای هیدرولیکی، سازه های کم ارتفاع، فرآیند فرسایش، جریان غیرماندگار
The study of scour mechanism downstream of low-head control structures is a fundamental topic for hydraulic engineers. Generally, the analysis of the scour process is conducted under steady flow conditions, assuming that the maximum discharge is occurring for sufficient time to reach the equilibrium scour configuration. Nevertheless, in rivers the scour process generally occurs in correspondence with a flood event, which is characterized by discharge varying with time. This last condition is still less studied and analyzed in terms of effects on bed morphology. Researchers mainly focused on the maximum scour depth assuming that it occurs in correspondence with the peak discharge, but they rarely took into account the evolution of the scour process under unsteady flow conditions. The aim of the present paper is to analyze the evolution of scour morphology under unsteady flow conditions, and compare it with that obtained under steady flow conditions. In particular, three structure typologies were tested: a stepped gabion weir with upstream impermeable filtering layer, a straight rock sill, and a curved rock sill. The results showed that the scour phenomenon deeply depended on inflow conditions. Nevertheless, it was also shown that the equilibrium morphology of the downstream stilling basin is essentially the same under both unsteady and steady flow conditions if the duration of the unsteady event is enough long.
