Laboratory evaluation of the effect of permeable vanes distance using six-pillar concrete elements on the bend migration

Subject Areas : Farm water management with the aim of improving irrigation management indicators

Ebrahim Najjaran ¹ , Amir Abbas Kamanbedast ² , Mahmood Shafai Bejestan ³ , Alireza Masjedi ⁴ , Hooshang Hasonizadeh ⁵

1 - Dept of Water Science and Engineering, Khuzestan Science and Research Branch,, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
2 - Department of Water Science and Engineering, Ahvaz branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
3 - Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
4 - Dept. of Water Science and Engineering, Ahvaz branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
5 - Research Deputy of Khuzestan Water and Power Organization, Ahvaz, Iran

Received: 2019-10-14 Accepted : 2020-07-01 Published : 2020-10-22

Keywords: Hydraulic, erosion, Sediment management, River Engineering, Six-pillar concrete elements,

Abstract :

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.

References:

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.