Robinson, Rice & Kadavy (1998) دو معادله تجربی برای اندازه میانه سنگچین D50 بر اساس شیب آبراه و دبی واحد ارائه کردند. معادله 1 برای شیبهای ملایم (S0 < 0.10) و معادله 2 برای شیبهای تند (0.10 ≤ S0 ≤ 0.40) بهکار میرود. هر دو معادله به qt بر حسب m²/s نیاز دارند و D50 را بر حسب میلیمتر برمیگردانند. محدوده اعتبارسنجیشده 0.02 ≤ S0 ≤ 0.40 است.
دبی واحد
qt دبی واحد کل در تاج آبراه است (دبی کل به ازای هر واحد عرض). برای کانالی با عرض کف B که دبی کل Q را حمل میکند، میتوان qt ≈ Q / B را تقریب زد، یا آن را از شرط عمق بحرانی در ورودی آبراه محاسبه کرد.
جریان درون لایه سنگی
بخشی از جریان کل از میان منافذ سنگچین عبور میکند (جریان درون لایه، qm)؛ باقیمانده روی سطح سنگ جریان مییابد (qs = qt − qm). عمق جریان d از معادله Manning اعمالشده بر جریان سطحی qs با استفاده از زبری آبراه n محاسبه میشود. تخلخل پیشفرض np = 0.45 برای سنگ خردشده زاویهدار معمول است.
محدوده معتبر اندازه سنگ
این معادلات با استفاده از محدوده D50 از 15 میلیمتر تا 278 میلیمتر توسعه یافتهاند. نتایج خارج از این محدوده برونیابیشده هستند و باید همراه با قضاوت مهندسی اضافی بهکار روند.
تراز پاشنه خروجی
تراز روی سنگچین در بازه خروجی باید برابر یا پایینتر از تراز بستر کانال پاییندست باشد. در غیر این صورت، سنگهای خروجی ناپایدار خواهند بود.
Inlet Ponding
هنگامی که عمق نرمال در کانال ورودی کمتر از هد سرریز (Hp) مورد نیاز برای عبور qt باشد، جریان محدود یا آبگیری در بالادست ورودی آبراه رخ میدهد. این وضعیت عموماً قابلقبول است — آبگیری سرعت را کاهش میدهد و از فرسایش در بالادست جلوگیری میکند. برای بررسی: از یک ماشینحساب جریان سرریز برای یافتن Hp با qt و عرض تاج دادهشده استفاده کنید و آن را با عمق نرمال کانال ورودی مقایسه کنید. اگر Hp از عمق نرمال بیشتر شود، آبگیری رخ خواهد داد.
مرجع
Robinson, K.M., Rice, C.E., and Kadavy, K.C. (1998). “Design of rock chutes.” Transactions of the ASAE, 41(3), 621–626. USDA ARS همچنین یک صفحه گسترده Excel بر پایه همین روش منتشر کرده است.