بررسی آزمایشگاهی تأثیر فاصله نصب آبشکن های نفوذپذیر با المان‌های شش‌پایه بر تغییرات الگوی رسوبی بستر

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

ابراهیم نجاران ¹ , امیرعباس کمان بدست ² , محمود شفاعی بجستان ³ , علیرضا مسجدی ⁴ , هوشنگ حسونی زاده ⁵

1 - گروه علوم و مهندسی آب، پردیس علوم و تحقیقات خوزستان، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
3 - دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز ایران
4 - گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
5 - کمیته تحقیقات، سازمان آب و برق خوزستان، اهواز، ایران

تاریخ دریافت : 1398/07/22 تاریخ پذیرش : 1399/04/11 تاریخ انتشار : 1399/08/01

کلید واژه: مدیریت رسوب, هیدرولیک, فرسایش, المان بتنی شش پایه, مهندسی رودخانه,

چکیده مقاله :

آبشکن‌های نفوذپذیر سازه‌هایی هستند که با انحراف جریان فرساینده از قوس بیرونی رودخانه بطرف مرکز آن، فرسایش ساحل بیرونی رودخانه را مهار می‌کنند. در این مطالعه به بررسی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در اطراف سازه آبشکن در شرایط نصب فاصله متفاوت آبشکن‌ها از یکدیگر پرداخته شده است. المان‌های بتنی شش‌پایه از جمله مصالحی هستند که با قرار گرفتن روی‌هم یک سازه نفوذپذیر را تشکیل داده و بدون خشکاندن بستر رودخانه قابل اجرا می‌باشند. در این راستا چگونگی عملکرد این سازه‌ها نیازمند بررسی می‌باشد. با این مفهوم در تحقیق حاضر عملکرد این سازه در کانال آزمایشگاهی با عرض 60 سانتیمتر و قوس 180 درجه ملایم و تحت شرایط هیدرولیکی مختلف (Fr= 0.227, 0.244, 0.261, 0.278) انجام شد. داده‌های موردنیاز آزمایش در فواصل مختلف بین بلوک‌ها شامل 60، 72، 84 و 96 سانتیمتر با طول مؤثر 12 سانتیمتر معادل 20 درصد عرض فلوم اندازه‌گیری شد. آزمایش شاهد در شرایط مشابه سایر سناریوها بدون نصب صفحات انجام گردید. مقایسه نتایج آزمایش‌های شاهد و اصلی نشان داد که نصب صفحات مستطیلی نفوذپذیر با فاصله پنج برابر طول مؤثر بهترین راندمان را در کاهش حداکثر عمق آبشستگی در دیواره خارجی داشته بطوریکه نسبت به آزمایش‌های شاهد به میزان 1/70 و 9/57 درصد به ترتیب در اعداد فرود 227/0 و 261/0 کاهش داشته است.

چکیده انگلیسی:

Permeable vanes are structures that move the erosion of the outer bank of the river by diverting the erosive flow from the outer arch of the river to its center. In this study, the pattern of erosion and sedimentation around the hydraulic structure in the installation conditions of different distances from each other has been studied. Six-pillar concrete elements are materials that form a permeable structure overlapping and are applicable without drying the riverbed. These blocks need to be examined for how the structure works. With this concept, in the present study, the performance of this structures were performed in a laboratory channel with a width of 60 cm and a 180 degree flume under different hydraulic conditions (Fr = 0.227, 0.244, 0.261, 0.278). The required data were measured at different distances (5L, 6L, 7L, 8L) with an effective length equal to 20% of the width of the flume (L=12cm). Control experiment was performed in similar conditions to other scenarios without groins construction. Comparison of the results of the control and main experiments showed that the construction of permeable rectangular groin with a distance of 5L had the best efficiency in reducing the maximum depth of scour at the outer bank compared to the control experiments equal to 70.1% and 57.9% in Froud numbers of 0.227 and 0.261, respectively.

منابع و مأخذ:

بروجردی، غ.ع. و کمان بدست، ا.ع. 1398. بررسی تخلخل مصالح هگزاپاد بر میزان آبشستگی در آبشکن های نفوذپذیر. مجله علوم و فنون دریایی. 18(4): 49-61.

بهرامی یاراحمدی، م. 1393. بررسی آزمایشگاهی ترکیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر در قوس 90 درجه. پایان‌نامه دکتری، دانشکده‌ی مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران، اهواز.

بهرامی یاراحمدی، م. و شفاعی بجستان، م. و موسوی جهرمی، ح. 1392. مقایسه عملکرد سازه‌های اصلاح کننده الگوی جریان در قوس‌ها. مجموعه مقالات همایش بین‌المللی مهندسی عمران- معماری و سازه‌های شهری، دانشگاه آزاد اسلامی تبریز.

جراح زاده، ف. و شفاعی بجستان، م. 1391. بررسی آزمایشگاهی وضعیت خط القعر تحت تأثیر وجود سرریز مستغرق در خم 90 درجه تند. فصلنامه پژوهش‌های آبخیزداری(پژوهش و سازندگی). 97 :29-17.

دهقانی، ا، قدسیان، م، صالحی نیشابوری، س ع ا و شفیعی فر، م. 1385. کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی در قوس 180 درجه با استفاده از پره‌های مستغرق مجموعه مقالات هفتمین کنفرانس مهندسی عمران، دانشگاه تربیت مدرس، تهران.

شاکر، ا. 1392. بررسی آزمایشگاهی اثر طول و زاویه آبشکن روی الگوی جریان اطراف آبشکن های مستطیلی در قوس 90 درجه ملایم. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده‌ی مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران، اهواز.

شفاعی بجستان، م . 1388. اصول نظری و علمی هیدرولیک انتقال رسوب. دانشگاه شهید چمران اهواز، 549 ص.

شهابی، م.، و کاشفی پور، س.ک. 1395. بررسی آزمایشگاهی اثر نفوذپذیری سری آبشکن ها بر روی ابعاد چاله آبشستگی در شرایط غیرمستغرق در قوس 90 درجه ملایم. علوم و مهندسی آبیاری. 39(4): 13-22.

کلامی زاده، م،ر. 1388. بررسی آزمایشگاهی تأثیر فاصله استقرار صفحات مستغرق بر عمق آبشستگی در قوس همگرای 90درجه، پایان نامة کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم و تحقیقات خوزستان.

هوشمند، م.، و شفاعی بجستان، م. 1395. بررسی آزمایشگاهی تأثیر رقوم کارگزاری المان های شش پایه بر عمق آبشستگی پایه مستطیلی. علوم و مهندسی آبیاری. 39(4): 23-35.

واقفی، م. و قدسیان، م. و صالحی نیشابوری، ع. 1388. مطالعه آزمایشگاهی الگوی جریان سه‌بعدی پیرامون آبشکن T  شکل مستقر در قوس 90 درجه . مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک . دانشگاه گرگان. 16(2): 130-105.

Ahmad M. 1951, Spacing and protection of spurs for bank protection. Civil Engineering and Publication Review, pp. 3-7.

Ahmad M. 1953, Experiments on design and behavior of spur dikes. Proc. Int. Hyd. Convention, ASCE, New York, pp. 145-159.

Ettema, R. 1980. Scour at Bridge Piers. Report No 216, University of Auckland, School of

Engineering.

Fazli, M., Ghodsian, M.and Salehi, S.A.A. 2008. Scour and flow field around a spur dike in a 90° bend. International Journal of Sediment Research. 23(1): 56-68

Forghani, M.J., Fazli, M., and Ghodsian, M. 2007. Experimental study on flow field and scouring

around a spur dike in ninety degree bend. 32^nd Congress of IAHR, Venice, Italy.

Ghodsian, M. and Vaghefi, M. 2009. Experimental study on scour and flow field in a scour hole around a T-shape spur dike in a 90° bend. International Journal of Sediment Research. 24(2): 145-158.

Giri, S., and Shimizu, Y. 2004. Observation on bed variation in a meandering like flume with river training structures. JSCE, 48.

Masjedi, A., Akbari, I. and Abyar, H. 2011. Evaluating scour at L-shape spur -dike in a 180 degree bend. World Applied Sciences Journal. 15(12):1740-1745

Melville, B.W. 1997. Pier and abutment scour: Integrated approach. J. Hydraulic Engineering. 123(2): 125-136.

Mesbahi J. 1992. On combined scour near groynes in river bends. M. Sc. Thesis, Delft Hydraulics Report HH 132.

Najiabhari, M., Ghodsian, M., Vaghefi, M., and Panahpur, N. 2010. Experimental and Numerical Simulation of Flow in a 90 degree Bend. Flow Measurement and Instrumentation. 21: 292-298.

Thornton, C.I., Abt, S.R., and Watson, C.C. 2001. Field assessment of a-jacks installation, a case study of Brush Creek, Kansas city, Missouri Powell Creek, Waukegan, Illinois. Proceedings of the wetlands engineering and river restoration conference, Reno, Nevada.

Van den heever, A. 2013. An Investigation of the Use of Groynes as a means of Riverbank Erosion Protection. Ms.c Thesis. Department of Civil Engineering Stellenbosch University.

Yan, l. Baomin, W. and Yong Qiang, l. 2012. Research on application of removable non-rescue sub-merger groins in lower yellow river training works. Proceedia Engineering, 28: 781-785.

Zolqadr, M., Shafaei Bajestan, M. and Rezaeianzadeh, M., 2016. Topographic State of the Rectangular Bridge Abutments in Different Flow Conditions in The Presence of Six-Legged Elements, Conference On Materials and Modern Structures in Civil Engineering Sciences.