به منظور بررسی تاثیر عوامل موثر بر ابعاد حفره آبشستگی پایین دست جامهای پرتابی، تحقیقات آزمایشگاهی انجام شد. در این بررسی اثر عوامل مختلفی مانند شعاع جام پرتابی، ارتفاع ریزش جریان، عمق پایاب و دبی بر واحد عرض، ارزیابی شد. نتایج آزمایشهای انجام شده نشان داد که ابعاد حفره آبشستگی، تابعی از دبی بر واحد عرض، ارتفاع ریزش جریان، عمق پایاب و شعاع جام است. معادلات بدون بعد مناسبی برای تخمین ابعاد حفره آبشستگی ارایه شده که از دقت قابل قبولی برخوردار است.

شناخت رفتار ابعاد حفره آبشستگی آبشکن، تغییرات زمانی آنها و تعیین عمق تعادل آبشستگی در طراحی و اجرای آبشکن ها اهمیت زیادی دارد. به طوریکه تغییرات ابعاد حفره آبشستگی و نحوه گسترش آنها می تواند تاثیرات معنی داری بر چگونگی عمل آبشستگی و گسترش حفره آبشستگی داشته باشد. در این تحقیق تغییرات زمانی مشخصات حفره آبشستگی آبشکن کوتاه بالدار مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که حفره آبشستگی از گوشه بالادست آبشکن (دور از ساحل) شروع شد، زاویه ایستایی دینامیکی سطح بالادست حفره آبشستگی بطور متوسط در حدود 18 درصد بیشتر از زاویه ایستایی ذرات رسوبی بدست آمد و روند تغییرات زمانی ابعاد نسبی حفره آبشستگی شامل طول بی بعد بالادست، طول پایین دست و عرض حفره با زمان بصورت لگاریتمی بدست آمد. عمق آبشستگی با زمان بصورت لگاریتمی افزایش یافت و تقریبا 60 درصد عمق آبشستگی در یک ساعت اول آزمایش مشاهده شد. نتایج بدست آمده در این بخش همخوانی بسیار خوبی با روابط ارایه شده توسط سایر محققین داشت.

پدیده آبشستگی یک جریان دو فازی می باشد که به روش نظری کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و عموما از مطالعات صحرایی یا آزمایشگاهی برای شرایط خاص استفاده شده است. این تحقیق براساس نتایج آزمایشگاهی آبشستگی پایین کالورت لوله ای می باشد. ابعاد حفره آبشستگی ایجاد شده تابع پارامترهای متعددی نظیر دبی، ارتفاع ریزش جریان، عمق پایاب، قطر کالورت، قطر مصالح و ... می باشد. در این تحقیق به بررسی تغییرات ابعاد حفره آبشستگی و تغییرات ابعاد برآمدگی رسوبات ناشی از حفره آبشستگی در پایین دست آن، در اثر تغییرات پارامترهای سرعت جریان، قطر کالورت، ارتفاع ریزش و عمق پایاب پرداخته شده است. براساس مشاهدات آزمایشگاهی عمق و عرض حفره آبشستگی و ارتفاع برآمدگی رسوبات با افزایش قطر کالورت افزایش می یابد ولی طول حفره آبشستگی کاهش می یابد. با افزایش عمق پایاب، عمق و عرض حفره آبشستگی کاهش می یابد ولی طول حفره و ارتفاع برآمدگی رسوبات افزایش می یابد. علاوه بر این با افزایش ارتفاع ریزش، عمق و عرض حفره آبشستگی و ارتفاع برآمدگی رسوبات افزایش می یابد ولی طول حفره کاهش می یابد. با تحلیل نتایج آزمایشگاهی نسبت بی بعد هر یک از ابعاد حفره آبشستگی و برآمدگی ناشی از آن به ارتفاع ریزش جریان به صورت تابعی از نسبت عمق پایاب به قطر لوله Tw/D، عدد فرود ذرات SN و نسبت ارتفاع ریزش به قطر لوله Hc/D بدست آمده است.

در این تحقیق، ضمن بررسی آزمایشگاهی حفره ی آبشستگی در پایین دست مدل فیزیکی سرریز سیفونی، معادلاتی برای پیش بینی توسعه آبشستگی تحت شرایط مستغرق ارائه شده است. یک مدل آزمایشگاهی سرریز سیفونی همراه با سه باکت با زوایای 30، 45 و 60 درجه برای سه نوع مواد رسوبی با اندازه ی متوسط 1/8، 7/3 و 4/1 میلیمتر برای مطالعه ی روند شکل گیری چاله ی آبشستگی مورد استفاده قرار گرفتند. به ازای چهار دبی 2/39، 12/42، 12/45 و 76/49 لیتر بر ثانیه و پنج عمق پایاب 15، 20، 25، 30 و 35 سانتیمتر مشخصات هندسی چاله ی آبشستگی در قالب یک شبکه بندی 10×10 سانتیمتری برداشت گردید. به کمک تحلیل ابعادی سه پارامتر بی بعد برای تحلیل نتایج آزمایشگاهی استخراج شدند. از بین مشخصات حفره ی آبشستگی پارامترهای عمق حفره (ds)، طول حفره (Ls) و فاصله تپه ی پایین دست تا لبه باکت پرتابی (L6) مدلسازی عددی شدند. نتایج نشان داد افزایش دبی جریان منجر به افزایش و توسعه همزمان خصوصیات هندسی حفره آبشستگی می شود. افزایش اندازه ی ذرات رابطه ی معکوسی با سه بعد حفره نشان داد. همچنین، کاهش زاویه ی پرتابی باکت منجر به کاهش ds، Ls و L6 شد. بیشترین ضریب همبستگی بین عمق، طول حفره و فاصله تپه ی پایین دست تا لبه ی باکت به ترتیب با پارامترهای اندازه ذرات، زاویه پرتاب باکت و دبی/پایاب به دست آمد. در نهایت معادلاتی برای پیش بینی ابعاد فوق الذکر برحسب سه پارامتر بی بعد ارائه گردید.

عموما مطالعات پیرامون آبشستگی توسط مدل های فیزیکی انجام می شود. تحقیقات نشان داده است که میزان هوای ورودی به جت خروجی از سرریزها در مدل کمتر از اصل است. لذا تاثیر هوادهی بر حفره آبشستگی نیازمند مطالعه می باشد. در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی تاثیر پارامترهایی نظیر میزان اختلاط هوا و عمق پایاب بر ابعاد حفره آبشستگی ناشی از جت های قائم مستغرق پرداخته شده است.حفره آبشستگی که تحت شرایط هوادهی و بدون هوادهی ایجاد شده، تحت شرایط هیدرولیکی یکسان از قبیل سرعت جت و عمق پایاب مورد مقایسه قرار گرفته است. پروفیل حفره آبشستگی تحت شرایط یکسان قطر ذرات مصالح بستر و عمق پایاب اساسا به عمق آبشستگی وابسته است. تحقیق حاضر نشان داد که غلظت هوا در میزان ابعاد حفره آبشستگی موثر است و عمق آبشستگی را کاهش می دهد. از بررسی روند تغییرات حداکثر عمق و طول نسبی آبشستگی ds/htw و Ls/htw در مقابل عدد فرود پایاب Frtw ناشی از جت های قائم پیش هوادهی شده در حوضچه استغراق ملاحظه گردید که با افزایش غلظت هوای وارد به جت، میزان حداکثر عمق و طول نسبی حفره آبشستگی کاهش می یابد. این میزان تغییرات در ابعاد حفره آبشستگی دارای آستانه حدی می باشد. بررسی نتایج نشان می دهد که به ازا اعداد فرود پایاب بزرگ تر از 8.78، در صورتی که میزان غلظت هوای وارد به جت کوچک تر از 3.25 درصد باشد، تاثیری بر میزان حداکثر عمق نسبی حفره آبشستگی مشاهده نمی گردد. هم چنین به ازای عدد فرود پایاب بزرگ تر از 8.45، چنانچه میزان غلظت هوای وارد به جت کوچک تر از 3.25 درصد باشد اثری بر حداکثر طول نسبی حفره آبشستگی مشاهده نمی گردد.

اثر جانمایی بلوک های ضربه گیر کف حوضچة آرامش دریچه های کشویی بر هندسة حفرة آب شستگی پایین دست، به طور تجربی بررسی شده است. در این تحقیق، تعداد 35 آزمون تجربی در محدودة تغییرات فاصله بلوک های کف از دریچه، عدد فرود و عمق پایاب نسبی انجام پذیرفت. از تحلیل ابعادی برای بررسی تأثیر هر یک از پارامتر های مؤثر استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از بلوک های کف موجب تغییر شکل حفرة آب شستگی می شود. همچنین، با افزایش فاصلة بلوک از دریچه، ابعاد حفره آب شستگی کاهش یافته و از یک فاصله به بعد، شکل حفره آب شستگی نیز تغییر کرد. با افزایش فاصله بی بعد بلوک از دریچه از 18/0 تا 54/0، حجم حفره آب شستگی 85 درصد کاهش می یافت. حجم حفره آب شستگی با عدد فرود رابطة مستقیم دارد؛ ولی نسبت به تغییر عمق پایاب نسبی روند معینی ندارد. در فواصل بی بعد بلوک 36/0 و 54/0، کمترین حجم حفره آب شستگی در شرایط عمق پایاب نسبی 3/6 واقع شد.

آبشستگی موضعی اطراف پایه پل ها، یکی از عوامل تخریب این سازه ها می باشد. پیچیدگی مکانیسم آبشستگی بخصوص در پل ها با پایه مرکب، باعث شده که علی رغم پژوهش های گسترده ای که انجام شده، روش دقیقی برای پیش بینی میزان آبشستگی وجود نداشته باشد. در این تحقیق با استفاده از مدل فیزیکی، میزان تاثیرگذاری شکل سرشمع بر ابعاد حفره ی آبشستگی مورد بررسی قرار گرفت. داده های آزمایشگاهی از سه مدل کوچک مقیاس شده از پایه های مرکب که دارای سرشمع هایی با شکل های متفاوت هستند، استخراج شدند. آزمایش ها در شرایط آب زلال و با رسوبات یکنواخت و دبی یکسان انجام شدند. عمق آب در آزمایش ها ثابت، و به نحوی انتخاب شد که شرایط آب کم عمق را فراهم نماید. تغییرات طول، عرض و عمق حفره آبشستگی در اثر تغییر ارتفاع سرشمع اندازه گیری و به وسیله نرم افزار Civil3D رسم شد. نتایج نشان داد که ابعاد حفره تا حدودی با طول (lPC) عرض (bpc) و ضخامت سرشمع (T) متناسب می باشند. همچنین علاوه بر عمق حفره، طول و عرض حفره نیز با ارتفاع سرشمع نسبت به بستر اولیه، به صورت قابل ملاحظه ای وابسته است. در این مدلها، بیشترین ابعاد طول و عرض حفره به ترتیب معادل Lpc11و bpc5/8 و عمق حفره برابر T9 مشاهده شد. ضمن اینکه طول حفره دارای تغییرات بیشتری به نسبت عرض حفره می باشد. این نتایج در راستای رسیدن به الگویی برای پیش بینی ابعاد حفره ابشستگی در پایه مرکب پل ها می تواند مورد استفاده مهندسین و محققین قرار گیرد.