بررسی آزمایشگاهی اثر شکاف برآبشستگی بستر در سری صفحات مثلثی متصل به ساحل در خم 90 درجه ملایم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استاد بازنشته گروه عمران، دانشکده مهندسی دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

صفحات مثلثی متصل به ساحل، روشی جدید برای کنترل فرسایش وکمک به حفظ سواحل در رودخانه­های پیچان‌رودی هستند. این سازه­ها در معرض فرسایش ناشی از تمرکز جریان در قسمت دماغه خود می‌‌باشند. به همین دلیل باید با روش­هایی مانع از تخریب این سازه و صدمه­های مالی و جانی جبران­ناپذیرشد. یکی از این روش­ها استفاده از شکاف است. در تحقیق حاضر ابتدا از سری صفحات مثلثیکه یک شکاف مستطیلی به‌موازات وتر، با سطح بازشدگی 10 درصد مساحت کل صفحه و با نسبت 4=a/b(a و b به ترتیب طول و عرض شکاف) در موقعیت نزدیک به بستر در آن‌ها ایجادشده، استفاده شد. زاویهصفحاتنسبتبهساحلبالادست 30 درجه بود. آزمایش­ها تحت فواصل کارگذاری متفاوت، 4، 6 و 8برابرطولمؤثر، با شرایط هیدرولیکی متفاوت (اعداد فرود 0/287، 0/304، 0/322) و آب زلال انجام شد. در تمامی آزمایش­ها عمق جریان ثابت و برابر 14 سانتی‌متر بوده است. سپس نتایج به‌دست‌آمده با حالت بدون شکاف مقایسه گردید. نتایج نشان داد که شکاف باعث کاهش اعماق آبشستگی حول دماغه‌ی صفحات می‌شود. درصد کاهش متوسط اعماق آبشستگی حول دماغه‌ی صفحات در فواصل 4،6 و 8 برابر طول مؤثر به ترتیب 9 درصد، 17 درصد و 18 درصد به دست آمد. صفحاتمثلثی،باعثانحرافجریانازقوسبیرونی به‌طرفمرکز کانال شدند و تشکیل خط‌القعر دادند. شکاف باعث کاهش حداکثر عمق آبشستگی خط‌القعر شد، به‌طور میانگین، درصد کاهش حداکثر عمق آبشستگی خط‌القعر در فواصل 4،6 و 8 برابر طول مؤثر به ترتیب 6/22 درصد، 46 درصد و 30 درصد بود. طولمؤثراولیهیک‌پنجم عرض فلوم بود. باشروعآزمایشوفرسایشاطرافسازه‌ها،طولمؤثراولیهافزایشیافت، همچنین شکاف باعث کاهش تغییرات طول مؤثر صفحات شد. به‌طور میانگین درصد کاهش متوسط تغییرات طول مؤثر در فواصل LeLe6 وLe8به ترتیب  5/15 درصد، 7/13 درصد و 7/15 درصد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation the effect of slot on bed scouring in Series Triangular of Vane Attached to The Bank in 90 Degree Mild Bend

نویسندگان [English]

  • Mohsen Dorosti 1
  • Ahmad fathi 2
  • Mohammad Mahmoodian Shooshtari 3
2 University of Ahvaz,Iran
چکیده [English]

Triangular vanes attached to the bank are a new method to control erosion and help protection the bank in meandering rivers. This structure is subjected to scouring due to flow convergence at the tips of the structures. Therefore, countermeasure methods should be employed in order to prevent financial damages and life hazards. One of these methods is to use a slot. In this study, the series of triangular vanes that a parallel chord rectangular slot, with the opening of the full vane area of 10% and a ratio of a/b=4 (a and b are the length and width of the slot) the bed in which they are established position near has been used. The vanes angle is 30 degrees upstream of the bank. Experiments under different installation distances, 4, 6 and 8 times the effective vane length, hydraulic conditions are different (Froude number 0.287, 0.304, 0.322), and the clear water. In all experiments depth of flow is constant and equal to 14 cm. Then the results were compared with no slot. The results showed that the slot reduces the average depths of scour around the tips of vanes. In average, the reduce percent of the average scour depths around the tips of the structure in distances 4Le, 6Le and 8Le is equal to 9 percent, 17 percent and 18 percent respectively. The triangular vanes caused flow diversion from outer bank towards the center bend and thus the formation of thalweg. The slot reduces the maximum depth of scour thalweg. In average, the reduce percent of the maximum depth of scour thalweg in distances 4Le, 6Le and 8Le is equal to 22.6 percent, 46 percent and 30 percent respectively. The first of effective length of vanes was 1/5 flume wide. In start tests and erosion around the vanes increased the first of effective length of vanes. The slot reduces the effective length variation of vanes. In average, the reduce percent of average the effective length variation of vanes in distances 4Le, 6Le and 8Le is equal to 15.5 percent, 13.7 percent and 15.7 percent respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Slot
  • Triangular Vanes
  • Bed scouring
  • 90 degree mild bend
1-    آقاخانی افشار، ح. 1380.  کنترل و کاهش آب شستگی موضعی در پایه‌های پل با استفاده از شکاف. سومین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشکده فنی دانشگاه تهران.

 

2-    بدری، پ. و م. شفاعی بجستان. 1393. مقایسه عملکرد صفحات مثلثی مستطیلی متصل به ساحل در کنترل فرسایش در قوس ملایم 90 درجه،. پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور، دانشگاه ارومیه.

 

3-    بهرامی یاراحمدی، م. و م. شفاعی بجستان. 1393. تغییرات توپوگرافی بستر در قوس ملایم 90 درجه با نصب آبشکن مثلثی شکل. مجله علمی پژوهشی عمران مدرس، 14(3) :203-165.

 

4-    بهرامی یاراحمدی، م. و م. شفاعی بجستان. 1394، الف. بررسی تغییرات طول مؤثر صفحات مثلثی شکل بر الگوی فرسایش و رسوبگذاری در قوس ملایم 90 درجه. نشریه مهندسی عمران فردوسی، 27 (1): 100-87.

 

5-    بهرامی یاراحمدی، م. و م. شفاعی بجستان. 1394، ب. تأثیر سری صفحات مثلثی در قوس ملایم 90 درجه بر الگوی توپوگرافی بستر. نشریه مهندسی عمران و محیط‌زیست، 45 (3): 14-1

 

6-   حیدر پور، م.، افضلی مهر، ح. و م. نادری. 1382. ­کنترل و کاهش آبشستگی موضعی در پایه­های پل با مقاطع مستطیلی گرد گوشه با استفاده از شکاف، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 7 (3): 27-13.

 

7-    درستی، م.، امیرسالاری، ف.، فتحی، ا. و م. محمودیان شوشتری. 1395، الف. اثر شکاف در سری صفحات مثلثی متصل به ساحل بر آبشستگی موضعی در قوس ملایم 90 درجه. ششمین کنفرانس ملی مدیریت منابع آب، با رویکرد پیوند اکولوژیکی و با چرخه آب برای پایداری سرزمین. دانشگاه کردستان. یکم تا سوم اردیبهشت.

 

8-   درستی، م.، امیرسالاری، ف.، فتحی، ا. و م. محمودیان شوشتری. 1395، ب. اثر صفحه جان‌پناه بر توپوگرافی بستر حول صفحه اول درتری صفحات مثلثی متصل به ساحل در قوس ملایم 90 درجه. دومین کنفرانس بین‌المللی دستاوردهای نوین پژوهشی در عمران، معماری و مدیریت شهری.

 

9-    ظهیری، ج.، کاشفی­پور، س. م.، شفاعی بجستان، م. و م. قمشی. 1391. تأثیر پارامترهای هندسی ریپ‌رپ بر محافظت آبشکن­ها در قوس 90 درجه. علوم و مهندسی آبیاری، 35 (4): 58-49.

 

10-  عبدالله پور، م.، حسین زاده دلیر، ع.، حسن‌پور، ن. و پ. خسروی­نیا. 1392. اثر شکاف در کاهش ­آبشستگی آبشکن با دیواره عمودی. نشریه دانش آب و خاک، 23 (3): 206-193.

 

11- Bhuiyan, F., Hey, R.D. and P.R. Wormleaton. 2009. Effects of vanes and W-weir on sediment transport in meandering channels. Journal of Hydraulic Engineering, 135 (5): 339–349.

 

12- Bhuiyan, F., Hey, R.D. and P.R. Wormleaton. 2010. Bank-attached vanes for bank erosion control and restoration of river meanders. Journal of Hydraulic Engineering, 136 (9): 583–596.

 

13- Chiew, Y.M. 1992. Scour protection at bridge Piers. Hydraul Engineering Journal, 118(9): 1260-1269.

 

14- Christensen, Z. M. 2009. Reduction of Local Scour around Bridge Piers: Combined System of Aerofoil and Slot. BS Thesis, Department of Engineering and Surveying, University of Southern Queensland.

 

15- Heidarnejad, M., Shafai Bajestan, M. and A. Masjedi. 2010. The effect of slots on scouring around piers in different positions of 180-degrees bends. World Applied Sciences Journal,  8 (7): 892-899.

 

16- Kumar, V., Rango Raju, K. G. and N. Vittal.1999. Reduction of local scour around bridge piers using slots and Collars. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 125(12): 1302-1305.