امکان‌سنجی کاهش میزان آبشستگی با استفاده از صفحات مستغرق و غیر مستغرق
محورهای موضوعی : علوم آب
1 - دانشگاه آزاد اسلامی - واحد چالوس، چالوس، ایران
2 - کارشناس ارشد، دانشکده فنی - مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی – واحد چالوس
کلید واژه: صفحات مستغرق, رودخانه, رسوب, جريان ثانويه, مدل SSIIM,
چکیده مقاله :
مسئله کنترل فرسايش و رسوب‌گذاري در رودخانه‌ها از دير باز مورد توجه بشر بوده و روش‌هايي همچون سنگ‌فرش، گابيون و سيمانته کردن معمول بوده که با صرف هزينه بالا و تاثيرات نامطلوب جانبي روبرو بوده است. هر ساله با وقوع سیلاب در هر رودخانه تعداد زیادی از پل‌ها، در زمانی که بیشترین نیاز به آن‌ها وجود دارد، تخریب می‌شوند. یکی از مهم‌ترین و مؤثرترین عوامل این تخریب‌ها، آبشستگی اطراف پایه‌های پل است که خسارت‌های جانی و مالی زیادی به بار می‌آورد. صفحات مستغرق و غیر مستغرق، سازه‌هايي مي‌باشند كه در كف رودخانه با زاويه‌اي نسبت به جريان اصلي و به منظورهاي مختلف مانند جلوگيري از فرسايش كناره رودخانه‌ها و پيچ‌ها و پایه سازه‌های درون آب و اصلاح مسير آب و مرفولوژي بستر نصب مي‌شوند. اين سازه‌ها باعث ايجاد گرداب ثانويه و تغيير الگوي جريان در کف رودخانه و در نتيجه تغيير روند انتقال رسوب و فرسايش مي‌شوند. سيستم، تعداد، فاصله، هندسه و زاویه این صفحه‌ها مي‌تواند در انتقال رسوبات از مقابل پایه‌ها موثر باشد. بر اساس نتایج حاصله مقادیر تنش برشی کف کانال و قطر ذرات به ترتیب برابر با 1.537 نیوتن بر متر مربع و 0.00128 متر است که با توجه به منحني اصلاح شده شيلدز امکان حرکت ذرات و آبشستگی وجود دارد. در حالت پنج صفحه‌ای، عمق آبشستگي برابر با 100.2 میلی‌متر و ميزان رسوب برابر با 36 میلی‌متر است كه بهتر از دو حالت ديگر تک صفحه‌ای و سه صفحه‌ای است. میزان رسوبات با افزایش آبشستگی در هر حالت افزایش می‌یابد و در مقایسه دو حالت یک صفحه‌ای و پنج صفحه‌ای، با قرارگیری پنج صفحه در فواصل مشخص، شاهد 40 درصد کاهش آبشستگی و 30 درصد کاهش رسوبات هستیم که نشان می‌دهد بهترین محل قرارگیری صفحه‌ها، فاصله 0.5 متر الي 2.9 متر از مركز پايه استوانهاي و در بالادست آن است تا جریان فرسایش دهنده به پایه پل نرسیده و تاثیر ناچیزی بر بستر اطراف پل داشته باشد.
The issue of controlling erosion and sedimentation in rivers has long been of concern to mankind, and methods such as paving stones, gabions and cementing have been common, which have faced high costs and adverse side effects. Every year, with the occurrence of floods in every river, a large number of bridges are destroyed at the time when they are most needed. One of the most important and effective factors of these destructions is the erosion around the bridge foundations, which causes a lot of human and financial losses. Submerged and non-submerged plates are structures that are installed on the riverbed at an angle to the main flow and for different purposes such as preventing erosion of riverbanks and bends and foundations of underwater structures and improving the water path and bed morphology. These structures create a secondary vortex and change the flow pattern in the river bed and as a result change the process of sediment transfer and erosion. The system, number, distance, geometry and angle of these plates can be effective in transferring sediments from the front of the foundations. According to the obtained results, the shear stress values of the channel floor and the particle diameter are equal to 1.537 N/m2 and 0.00128 m, respectively, and according to the modified Shields curve, there is a possibility of particle movement and scouring. In the five-plate mode, the washing depth is equal to 100.2 mm and the amount of sediment is 36 mm, which is better than the other two single-plate and three-plate modes. The amount of sediments increases with the increase of scouring in each mode, and comparing the two modes of one plate and five plates, with the placement of five plates at specific intervals, we see a 40% reduction in scouring and a 30% reduction in sediments, which shows that the best placement of plates is at a distance of 5 0.0 m to 2.9 m from the center of the cylindrical base and upstream of it so that the erosive current does not reach the bridge base and has little effect on the surrounding bed.
1- اسماعيلي، ت، 1388، شبيه‌سازي عددي هيدروليكي- هندسي آبشستگي در پايه پل‌هاي بتني، پايان‌نامه كارشناسي ارشد، دانشگاه تهران جنوب.
2- ارونقي، ه. و دربندي، ص. و عباسپور، ا.، 1390، "بررسي ميدان فعاليت گرداب هاي اطراف پايه پل با CFD" دهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران، آبان ماه 1390، دانشگاه گیلان.
3-بشارتی گیوی، م. و حکیم زاده، ح.، 1387، "بررسی عددی سه بعدی الگوی جریان و تنش برشی بستر اطراف پایه‌های مخروطی،" نشریه مهندسی دریا سال ششم، شماره 11، بهار و تابستان.
4- خداشناس، س، و همكاران.، 1388، بررسي عملكرد طوق و شكاف در كاهش آبشستگي پايه پل، دانشگاه فردوسي مشهد ماه شركت آب منطقه‌اي خراسان كميته تحقيقات.
5-رستم‌آبادي، م، و صالحي نيشابوري، ع، 1387، شبيه‌سازي الگوي جريان حول يك صفحه مستغرق در كانال مستطيلي، چهاردهمين كنفرانس دانشجويان مهندسي عمران سراسر.
6-صميمي، ت، و همكاران، 1385، بررسي آزمايشگاهي اثر صفحات مستغرق بر آب شستگي پايه پل‌ها، همايش ملي مديريت شبكه‌هاي آبياري و زهكشي، دانشگاه شهيد چمران اهواز، دانشكده مهندسي علوم آب.
7-طهماسبي بيرگاني، ي.، 1385، مقايسه روش‌هاي محاسبه آبشستگي در پايه پل‌ها با بكارگيري داده‌هاي اندازه‌گيري، پايان‌نامه كارشناسي ارشد، دانشگاه شهيد چمران اهواز.
8-عباس‌نيا، ا.، 1384، مدل كامپيوتري آبشستگي اطراف پايه پل با كاربرد روش‌هاي دقيق، پايان‌نامه كارشناسي ارشد، دانشگاه تهران.
9-عزیزیان، ا، و همكاران، 1389، ارزیابی آبشستگی پایه پل‌ها با استفاده از مدل عدديHEC-RAS و نتایج آزمایشگاهی، پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد.
10-عباسی، س. و شیرالی، م. 1390، "بررسی عددی الگوی جریان اطراف پایه های پل شکاف داربا استفاده از نرم‌افزارFlow-3D،" چهامین کنفرانس ملی عمران (مقاوم‌سازی و حفظ بناهای ماندگار)، اراک، ایران.
11-مصباحی، م، 1388، مقایسه روابط پیشنهاد شده براي حداکثر عمق آبشستگی پایه‌هاي پل با استفاده از داده‌هاي صحرایی، اولین همایش منطقه‌ای مهندسی عمران واحد خمینی شهر.
