مطالعه آزمایشگاهی بهبود عملکرد سازه متوقف‌کننده جریان واریزه‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی آب دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه باهنر کرمان، کرمان ، ایران

چکیده

سازه متوقف‌کننده جریان واریزه‌ای(Debris flow breaker) سازه‌ای با طراحی ساده، کاربردی، قابل اعتماد و مقرون به‌صرفه برای حفاظت پایین‌دست می‌باشد. این سازه با قابلیت زهکشی آب جریان واریزه‌ای حجم واریزه‌های جاری به پایین‌دست رودخانه و خسارات ناشی از این واریزه‌ها را کاهش می‌دهد. آنالیز ابعادی به‌منظور بررسی رفتار سازه متوقف‌کننده در مقابل جریان واریزه‌ای صورت گرفت. عملکرد سازه با استفاده از محاسبه راندمان سازه و پارامتر‌های بی‌بعد مسافت طی شده توسط واریزه و محل تشکیل ارتفاع ماکزیمم تجمع واریزه‌ها روی سازه ارزیابی شد. کارایی سازه با تغییر بازشدگی، ساختمان آن و استقرار مانع یکپارچه بر روی سازه با غلظت و سرعت متفاوت جریان واریزه‌ای مورد بررسی قرار گرفت. در نتایج سرعت جریان واریزه‌ای متاثر از شیب فلوم نشان داده شد. میزان و حالت بازشدگی سازه از موثرترین پارامتر‌ها در عملکرد سازه می‌باشند. با کاهش 40 درصدی میزان بازشدگی سازه راندمان سازه به میزان 95 درصد افزایش یافته‌است. تغییر در ساختمان سازه موجب افزایش راندمان سازه تا 44 درصد شده است. کاربرد مانع یکپارچه بر روی سازه متوقف کننده علاوه بر افزایش راندمان کنترل واریزه، موجب کاهش طول مسافت طی شده توسط واریزه‌ها تا توقف نهایی و کاهش طول کپه واریزه‌ها در بالادست مانع شده‌است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental study for performance improvement of debris flow breaker

نویسندگان [English]

  • soroor rezapourian ghahfarokhi 1
  • Mohmmad Mehdi Ahmadi 1
  • Koroush qaderi 2
1 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran;
2 Water engineering department, Agriculture faculty, Bahonar university of Kerman, Kerman, Iran.
چکیده [English]

Debris flow breaker structure is known as a structure with simple, applicable, reliable, and economic design for preserving the downstream. The structure is able to drainage the debris flow, and therefore, reduces the volume of debris toward the river downstream and decreases the damages to downstream. In this study, dimensional analysis was carried out in order to investigate the structure behavior against debris flow. The structure performance was evaluated by calculating the structure efficiency and dimensionless parameters of distance traveled by the debris and location of the maximum height of the debris accumulation on the structure. Structure performance was investigated by changing in the opening, its building, and the establishment of an integrated barrier on the structure with different concentrations and velocity of the debris flow. The results showed that debris flow velocity is affected by flume slope. The amount and state of opening in the structure are the most effective parameters in the structure performance. With a 40% reduction in the structure opening, the efficiency increased by 95%. Change in the building of the structure has increased the structure efficiency by 44%. The application of an integrated barrier to the breaker structure, in addition to increase the efficiency of the debris control, has reduced the length of the distance traveled by the debris until the final stop and the length of the clamor in the upstream of barriers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • structure breaker
  • debris flow
  • Control efficiency
  • River Engineering

Canelli. L., Ferrero. A. M., Migliazza. M., and Segalini. A. 2012. Debris flow risk mitigation by the means of rigid and flexible barriers- experimental tests and impact analysis. Journal of Natural Hazards Earth Systems science. Vol. 12:1693- 1699.

Clark, B. 2018. Numerical modeling of debris flow hazards using computational fluiddynamic. Master Thesis. Norwegian University of Science and Technology.

Cordoba, G., Sheridan, M. F., and Pitman, E. B. 2015. A model for tow phase debris flows. Journal of Natural Hazards Earth System Sciences Discussions. Vol. 3: 3789- 3822.

Gonda, Y. 2009. Function of a debris- flow brake. Journal of Erosion Control Engineering, Vol. 2(1): 15-21.

ICHARM .2008. Debris-flow dewatering brakes: a promising tool for disaster management in developing countries, International Center for Water Hazard and Risk Management Newsletter, Vol. 3(3): 10.

Izumi, I., Watanabe, M., Takemura, T., Mizuyama T. 1982. Test of a bottom infiltration screen in Ohsawa Fan, Mt. Fuji, Journal of the Japan Society of Erosion Control Engineering(Shin-sabo), Vol. 34(3): 45- 50.

Jues, C., Franzini, F., Soares-Frazao, S., Murillo, J., and Garcia-Navarro, p. 2015. Sediment transport in steep channels with a uniform grain size. E-proceedings of the 36th IAHR World Congress 28 June – 3 July. The Hague, The Netherlands.

Julien, P. Y., and Paris, A. 2010. Mean velocity of mudflows and debris flows. Journal of Hydraulic Engineering. ASCE.  Vol. 136(9): 676-679.

Kim. Y., Nakagawa. H., Kawaike. K. and Zhang. H. 2012. Numerical and experimental study on debris flow breaker. Annuals of Disaster prevention research institute. Vol. 55: 471- 481.

Kim. Y., Nakagawa. H., Kawaike. K. and Zhang. H. 2013. A study on debris flow deposition by the arrangement of Sabo dam. Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering), Vol. 69(4): 97- 102.

Pan. H. L., Jiang, y. J., Wang. J., and Qu, G. Q. 2018. Rainfall threshold calculation for debris flow early warning in areas with scarcity of data. Journal of Natural Hazards Earth System Sciences Discussions. Vol. 18: 1395- 1409.

Wang, F., Chen, X., Chen, J., and You, Y. 2017. Experimental study on a debris flow drainage channel with different types of energy dissipation baffles. Journal of Enginneing Geology. Vol. 14(10): 1951-1960.

Yazawa, A., Mizuyama, T. and Morita, A. 1998.  Experimental study on debris-flow control facilities, Civil Engineering Journal, Vol. 28(8): 9-14.