بررسی آزمایشگاهی اثر طول آبشکنهای نفوذپذیر بر روی ابعاد چاله آبشستگی در شرایط غیر مستغرق در قوس 90 درجه ملایم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

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

چکیده

یکی از روشهای متداول کنترل فرسایشکناری در قوسرودخانهها استفاده از آبشکن است. آبشکن با تغییر الگوی
جریان و منحرف کردن جریان به سمت محور رودخانه مانع از فرسایش ساحل رودخانه میگردد و از سوی دیگر الگوی
جدید جریان که با سرعت بالاتری تشکیل شده، باعث آبشستگی در اطرافآبشکن میشود. طول آبشکن یکی از پارامترهای
مهم مؤثر بر آبشستگی در اطراف آبشکن است. بهمنظور بررسی اثر طول آبشکن با نفوذپذیری 33 % در قوس بر فرایند
و مقطع عرضی مستطیلی انجام R/B= آبشستگی، آزمایشهایی در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 90 درجه ملایم با ۴
0/2 ،0/ 17 سانتیمتر معادل 15 / 14 ،10 و 5 / پذیرفت. در این تحقیق با قرار دادن سری آبشکنهای نفوذپذیر با سه طول 5
0 و عمق ثابت 14 سانتیمتر در شرایط آب زلال، پدیده آبشستگی / 0 و 28 /26 ،0/23 ،0/ 0 عرضفلوم، با اعداد فرود 21 / و 25
مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان میدهد با افزایش طول آبشکنهای نفوذپذیر، میزان بیشینه عمق چاله
آبشستگی در اطراف آبشکنها در عدد فرود ثابت جریان افزایش مییابد، بهطوریکه بیشترین عمق آبشستگی در آبشکن
42 درصد بیشتر از آبشکن / 10 درصد بیشتر از آبشکن با طول 14 سانتیمتر و 86 / 17 سانتیمتر میباشد که 71 / با طول 5
10 سانتیمتر است. بیشترین مقدار آبشستگی، در ناحیه انتهایی قوس خارجی به وقوع پیوسته است. همچنین با / با طول 5
افزایش عدد فرود در هر سه مقدار طول آبشکن، نیز بیشینه عمق آبشستگی و ابعاد چاله آبشستگی افزایش مییابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Laboratory Investigation on the Effect of Permeable Spur Dike Length on Scour Hole Dimensions in a Mild 90 Degrees Bend under Non-Submerged Conditions

نویسندگان [English]

  • M Champour 1
  • SM Kashefipour 2
چکیده [English]

One of the common ways for bank protection against erosion along rivers’ bends is spur dike
application. Spur dike changes the flow pattern and diverts it towards the river centerline and as a
result protect the river bank from erosion. However, a new flow pattern is formed with higher
velocities and this phenomenon causes the local scour around the structure nose to be increased. The
length of spur dike is one of the important parameters affecting the local scour around the structure.
In order to investigate the effect of the permeable spur length (permeability was 33%) on local scour,
experiments were conducted in a rectangular laboratory flume with a mild 90 degree bend (R/B=4;
where R=radius and B=flume width). In this research a series of spur dikes with three different spur
length including 10.5, 14.0 and 17.5 cm, corresponding to 0.15, 0.2 and 0.25 of flume width,
respectively, was installed along the bend for each experiment. Four Froude number values including
0.21, 0.23, 0.26 and 0.28 with a constant flow depth of 14cm under clear water condition were applied
for each spur length. The results show that the maximum scour depth increased with increasing the
spur length for a constant Froude number; so that the maximum scour depth was happened for the
length of 17.5cm with a Froude number of 0.28, which was 10.71% and 42.86% more than the spurs
with 14.0m and 10.5cm length, respectively. The maximum local scour was observed to happen at
the end part of the outer bank of the bend. It was generally found that with increasing Froude number
and the spur length the scour hole dimensions increased.

منابع مورد استفاده
بهرامی‌یار‌احمدی م، 1393. بررسی آزمایشگاهی ترتیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر در قوس 90 درجه. رساله دکتری تخصصی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.
بی‌نام، 1387. مبانی طراحی سازه‌های کنترل فرسایش در رودخانه‌ها و آبراهه‌ها. نشریه 417، معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری، تهران.
حسین‌زاده تبریزی ح، قدسیان م و واقفی م، 1391.  تأثیر عدد فرود جریان و زاویه آبشکن‌های سرسپری سری بر توپوگرافی بستر در مسیر مستقیم. یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، آبان ماه، دانشگاه ارومیه، ایران.
 قدسیان م، 1385. بررسی موقعیت و طول آبشکن بر آبشستگی اطراف آن در قوس. هفتمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، بهمن ماه، دانشگاه شهید چمران اهواز.
 مسجدی ع و مرادی  آ، 1388. بررسی آزمایشگاهی اثر موقعیت تک آبشکن بر عمق آبشستگی اطراف آن در خم 180 درجه، مجله علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، جلد 50، شماره 13، صفحه‌های 43 تا 51.
مشکورنیا  ه، جراح زاده  ف، رامش  س و شفاعی بجستان  م، 1389.  بررسی تأثیر طول سازه‌ی آبشکن مستغرق بر میزان آبشستگی ساحل خارجی در قوس 90 درجه. نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، آبان ماه، دانشگاه تربیت مدرس.
موسوی  ک و قدسیان  م، 1389.  بررسی آزمایشگاهی تأثیر شعاع انحنای نسبی کانال بر آبشستگی بستر در خم 90 درجه. فصل‌نامه مهندسی عمران مدرس، سال 10، شماره 2، صفحه‌های 135 تا 147.
 
Fazli M, Ghodsian M and Salehi Neyshabouri SAA, 2008. Scour and flow field around a spur dike in a 90ᴼ bend. International Journal of Sediment Research 23(1): 56-68.
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.
Oliveto G and Hager WH, 2002. Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 128(9): 811-820.
Raudkivi AJ and Ettema R, 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 109(3): 339-350.
 Masjedi A. Akbari I and Abyar H, 2011. Evaluating scour at L-shape spurdike in a 180 degree bend. World Applied Sciences Journal 15(12): 1740-1745.
 Zhang H. Nakagawa H, 2008. Scour around Spur Dykes Recent Advances and Future Researches. Annuals of Disas. prev. Res. Inst, Kyoto Univ. No 51B.