مطالعه آزمایشگاهی تأثیر زاویه برخورد جریان در آبشستگی زیر لوله‌های مستغرق

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناس ارشد سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

2 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

خطوط لوله عبوری از دریاها و رودخانه­ها به­عنوان وسیله­ای برای انتقال سیال (نفت، گاز، آب، فاضلاب) دارای اهمیت ویژه­ای است زیرا پیامد­هایی از قبیل تغییر دادن الگوی جریان و افزایش آشفتگی و تشدید تنش برشی بستر در اطراف خود را در پی دارند و این تغییرات سبب ایجاد حفره­ آبشستگی در زیر لوله می­شود. وقوع حفره آبشستگی در زیر لوله­ها منجر به ناپایداری و حتی شکست لوله ودر نهایت موجب خسارات اقتصادی و زیست محیطی شدیدی می­شود. در این مقاله نتایج تحقیق آزمایشگاهی تأثیر زاویه­های مختلف برخورد آب بر روی بیشینه عمق آبشستگی در زیر لوله­های مستغرق تحت جریان یک­سویه ارائه شده است. آزمایش­ها در دو حالت 1) آبشستگی زیر لوله با زاویه برخورد 90 درجه 2) آبشستگی زیر لوله با زاویه برخورد کمتر از 90 درجه لوله در 2 موقعیت روی بستر و در فاصله­ D/4 از بستر قرار داده شد. در انجام آزمایش­ها از سه زاویه برخورد 45، 60 و90 درجه استفاده شده است. نتایج نشان داد که زاویه برخورد جریان بر روی مکان­ قرارگیری بیشینه عمق آبشستگی و نحوه عملکرد گردابه­ها مؤثر می­باشد برای زاویه­های کوچکتر از 90 درجه بیشینه عمق آبشستگی در سمت راست فلوم اتفاق می­افتاد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Laboratory Study on the Impact of Collision Angle of Flow on Scour under the Submerged Pipe

نویسندگان [English]

  • P Hedayat bahrami 1
  • S Katoorani 2
  • A Hoseinzadeh Dalir 3
  • D Farsadizadeh 3
چکیده [English]

       Pipelines passing through the seas and rivers as a means for transferring fluids (oil, gas, water, sewage) have a great importance since the pipelines change flow pattern, increase turbulence and intensify the bed shear stress around submerged pipes, which create scour holes under the pipes. Development of scour hole under pipelines leads to instability and failure of pipelines, which may cause severe environmental and economic damages. In this paper, the results of laboratory research on the effect of different attack angle of the approaching flow on the maximum scour depth under submerged pipes have been provided. Experiments were conducted in two modes: 1) scour under pipe with 90° angle of attack, 2) scour under pipe with less than 90° angle of attack. The pipe was also placed in 2 positions, i.e. on the bed and at a distance of D/4 from the bed. Three (45°, 60° and 90°) angles of attack were employed in the experiments. The results showed that the angle of attack is an effective parameter on the location of the maximum scour depth and performance of vortices. For angles smaller than 90 degrees, maximum scour depth occurred in the right hand side of the flume.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Collision angle of flow
  • Scour
  • Scour hole
  • Submerged pipe
  • Unidirectional flow
حاجی کندی ه، و وثوقی ح، 1395. مطالعه آزمایشگاهی پارامترهای آبشستگی بالادست اریفیس مربعی تحت هد ثابت. نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، جلد 46، شماره 83، صفحه­های 71 تا 81.
Breusers H N C and Raudkivi A J, 1991. Scouring, Hydraulic Structure Design Manual. No. 2. I.A.H.R. Balkema. 152 pages.
Chen C and Zhang J, 2009. A review on scour modelling below pipelines. Infrastructures Hidden Assets ASCE 1(1): 1019-1028.
Chiew Y M. 1991. Prediction of maximum scour depth at submarine pipelines. Journal of Hydraulic Engineering ASCE       117(4): 452–466.
Choa J I and Hennessy P V, 1972. Local Scour under ocean outfall pipe-lines. Water pollution Control Federation 44(7): 1443-1447.
Day S and Singh N, 2008.Clear-Water scour below underwater pipelines under steady flow. Journal of Hydraulic      Engineering ASCE 134(5): 588-600.
Deng Q, Li L and Zhang Y, 2013. An analysis of river washout influence and protective measures of long-distance gas     and oil pipelines and trenchless technology for construction, oil and gas. Engineering (ICPTT 2012) Wuhan China     October 19-22. 2012. ASCE pp, 1280-1293.
Godsian M, 2000. Discussion of scour below pipeline in river crossing. By A.T. Moncada M, and Aguirre-Pe. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 135(1):13-21.
Hosseinzadeh Dalir A, 1996. An experimental and theoretical study of the mechanics of self-burial of seabed oil and gas Pipelines. A Thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy in the University of London. Dept., of Civil and Environmental Engineering, University College London, England.
Ibrahim A and Nalluri C, 1986. Scour prediction around marine pipelines. Proc 5th International Symp. On offshore Mechanics and Arctic Engineering, ASME, Tokyo, Japan, Vol (3): 679–684.
Kjeldsen S P, Gjorsvik O, Bringaker K G and Jacobsen J, 1973. Local scour near offshore pipelines. Proc 2nd Int Conf. on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, Univ. of Iceland, 308–331.
Kumar V R K, Ranga-Raju G and Vital N, 1999. Reduction of Local scour around bridge piers using slots and collars.     Journal of Hydraulic Engineering ASCE 125(12): 1302-1305.
Moncada M A T and Aguirre-Pe J, 1999. Scour below pipeline in river crossing. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 125(9): 953–958.
Mousavi M E, Bakhtiary A Y and Enshaei N, 2009. The equivalent depth of wave-induced scour around off shore pipelines. Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering ASME 131(2): 43-48.