تأثیر پارامترهای هندسی ریپ رپ بر محافظت آبشکن‌ها در قوس 90 درجه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

به دلیل وجود جریان­های ثانویه در قوس­ها، قوس بیرونی همواره در معرض تخریب و فرسایش می­باشد. روش­های متعددی جهت مقابله با فرسایش قوس بیرونی وجود دارد که یکی از ساده­ترین و در عین حال اقتصادی ترین روش­ها استفاده از آبشکن می­باشد. آبشکن به عنوان مانعی در مسیر جریان باعث افزایش تنش برشی شده و افزایش فرسایش و آبشستگی در اطراف آبشکن را به همراه خواهد داشت. مطالعات صورت گرفته در زمینه آبشکن­ها نشان می­دهد که قسمت دماغه آبشکن بیشتر از مناطق دیگر در معرض آبشستگی می­باشد. جهت پایداری دماغه در این تحقیق از ریپ رپ استفاده شده است. مطمئناً طراحی ریپ رپ با توجه به تأثیر جریان ثانویه و الگوی فرسایش در قوس با کانال مستقیم متفاوت بوده و از نتایج این تحقیق با ضریب اطمینان بیشتری جهت طراحی­های کاربردی می­توان بهره برد. پارامترهای مورد بررسی در این تحقیق شامل قطر ریپ رپ و ابعاد پوشش ریپ رپ می­باشد. بر این اساس با توجه به استانداردهای موجود محدوده فرسایش­پذیر در قوس تعیین گردید. پس از تعیین این محدوده آبشکن­ها با ابعاد مورد نظر در محدوده فرسایش­پذیر قوس قرار گرفته و ریپرپ­های مختلف با آرایش­های متفاوت در اطراف آبشکن­ها قرار گرفتند. پس از تنظیم دبی جریان، عمق به تدریج کاهش یافته تا با افزایش سرعت شرایط شکست ریپ رپ حاصل شود. با تحلیل نتایج آزمایشات، روابط و گراف­هایی ارائه گردید که می­توان از آن­ها جهت طراحی ریپ رپ در اطراف آبشکن­ها در قوس استفاده نمود. جهت بررسی کارآیی روابط ارائه شده در این تحقیق مقایسه­ای میان نتایج آزمایشگاهی و تعدادی از معادله­های ارائه شده توسط محققین مختلف صورت گرفت. نتایج این مقایسه نشان داد که کلیه روابط ارائه شده توسط محققین دیگر به­ دلیل در نظر نگرفتن جریان­های ثانویه و گردابه­های ایجاد شده در اطراف آبشکن­ها در قوس، اندازه المان های ریپ رپ را کمتر از مقادیر به دست آمده در آزمایشات محاسبه می­کنند. این مقایسه اهمیت تحقیق مورد نظر را نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Riprap Geometric Parameters on Spur Stability at the 90°Bend

نویسندگان [English]

  • Javad Zahiri 1
  • Seyedmahmood Kashefipoor 2
  • Mahmood ShafaeeBajestan 2
  • Mehdi Ghomeshi 2
1 PhD Student of Hydraulic Structures, Shahid Chamran University of Ahwaz
2 Professor of Water Sciences Engineering Faculty, Shahid Chamran University of Ahwaz
چکیده [English]

     Bend outer bank region is always exposed to scour due to secondary flow. Different methods proposed to countermeasure the scour on outer bank. One of the most easiest and economic solution is using spur. As an obstacle in the flow, spur dikes increase the shear stress and scour. Studies about spur dikes show that the most critical point is spur nose. In this study riprap has been used for spur stability. Riprap design at the bend is much different from straight channel because of secondary flow and scouring pattern. In this research the effects of a diameter and the dimensions of riprap mattress were investigated, along with the main hydraulic parameters. Base on existing standards, the extent of protection required around a channel bend was determined. After placing the spurs on the determining part, riprap placed around the spurs with different arrangements. In the experiments after adjustment the discharge, flow depth was gradually decreased until the riprap failure occurred. Design equations were established based on a large number of experimental campaigns to predict riprap failure in terms of the previous set of variables. The proper sizes of riprap obtained from the proposed equations in this research study were compared with the correspondences predicted values by the other existing empirical equations and the correspondence measured values. This comparison shows that existing equations underestimate riprap stone size because ignoring secondary flow and its effect on flow pattern near spur dikes at the bend. This comparison indicates the importance of this study in developing design equations for riprap stability around spur dikes at the bends.