پژوهش آب ایران

چکیده وقوع آبشستگی، یکی از عوامل تهدیدکنندة پایداری تکیه‌گاه‌های پل احداث‌شده بر رودخانه‌هاست. برخی سازه‌ها مانند آبشکن‌ها با دورکردن جریان از تکیه‌گاه و هدایت آن به سمت محور رودخانه از شدت آبشستگی در تکیه‌گاه می‌کاهند. در پژوهش حاضر، با ساخت مدل آزمایشگاهی، اثر قرارگیری آبشکن سرسپری بر کاهش آبشستگی در اطراف تکیه‌گاه پل بررسی ‌شد. آزمایش‌ها در یک فلوم به طول 12، عرض 1 و ارتفاع 0.6 متر و با استفاده از رسوبات غیرچسبنده با قطر متوسط 1 میلی‌متر انجام شد. آبراهة اصلی با عرض 20 سانتی‌متر در وسط کانال قرار داشت. آبشکن‌های Tشکل با پنج طول مختلف جان و بال در سه فاصلة L0.6، L1.2 و L1.6 (L طول تکیه‌گاه) از تکیه‌گاه، نصب و تأثیر هر یک از این متغیرها بر آبشستگی در تکیه‌گاه بررسی شد. آزمایش‌ها در سه نسبت متفاوت سرعت متوسط جریان به سرعت بحرانی 0.7، 0.8 و 0.9 تکرار شد. نتایج این پژوهش نشان داد آبشکن سرسپری به‌طور متوسط، 75 درصد آبشستگی در تکیه‌گاه را کاهش می‌دهد. این نوع آبشکن در بهترین حالت ازنظر ابعاد و فاصله، آبشستگی در تکیه‌گاه را 91 درصد کاهش داد. کارایی آبشکن سرسپری در کاهش آبشستگی تکیه‌گاه با طول جان و طول بال، معادلة مستقیم و با فاصلة آن از تکیه‌گاه، معادلة معکوس داشت. طول جان در مقایسه با دو متغیر طول بال و فاصله، تأثیرگذاری بیشتری بر کارایی آبشکن داشت. با افزایش نسبت سرعت متوسط به سرعت بحرانی، آبشکن سرسپری، کارایی خود را همچنان حفظ می‌کند و کارایی آن کاهش زیادی نمی‌یابد.

چکیده تاکنون مطالعات زیادی در خصوص شناخت مکانیزم آبشستگی اطراف سازه‌های هیدرولیکی به‌خصوص پل‌ها انجام شده و روش‌هایی هم برای کنترل یا کاهش آبشستگی در اطراف آن‌ها مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته‌اند. در زمینة آبشستگی اطراف پل‌ها، تمرکز تحقیقات بیشتر بر روی پایه بوده است تا تکیه‌گاه؛ در حالی‌که بررسی آمار موجود بر روی شکست پل‌ها نشان می‌دهد که بیشتر مشکلات، مربوط به تکیه‌گاه بوده و بالطبع هزینه‌های بیشتری نیز در این بخش صرف شده است. یکی از روش‌های کاهش آبشستگی اطراف تکیه‌گاه، استفاده از طوقه است. در تحقیق حاضر، تأثیر ابعاد و تراز نصب طوقه بر کاهش آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه مستطیلی مورد بررسی قرار گرفت. هم‌چنین، مؤلفه‌های سه‌بعدی سرعت جریان پیرامون تکیه‌گاه مجهز به طوقه با استفاده از سرعت‌سنج الکترومغناطیس تعیین شدند و برای الگوی جریان مورد استفاده قرار گرفتند.نتایج نشان داد که با افزایش ابعاد طوقه عملکرد آن بهبود می‌یابد؛ همچنین، نتایج حاکی از عملکرد بهتر طوقه‌های زیر بستر نسبت به طوقه‌های روی بستر و بالاتر از بستر است. بر اساس نتایج تحقیق حاضر جریان رو به‌پایین و گرداب‌های ایجاد‌شده از عوامل اصلی آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه بوده و طوقه با مهار جریان رو به پایین و مقاوم‌کردن بستر در مقابل گرداب‌های ایجادشده، نقش مؤثری در کاهش آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه دارد.

چکیده در این پژوهش،‏ اثر تجمع اجسام شناور چوبی روی عمق آبشستگی در اطراف پایه پلها بهصورت آزمایشگاهی بررسی میشود. آزمایشها در شرایط آب زلال،‏ با شرایط هیدرولیکی متفاوت در فلوم آزمایشگاهی با طول 20 متر و عرض 60 سانتیمتر و ارتفاع 60 سانتیمتر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهرکرد انجام شد. پایه پل بهصورت مربعی با ضلع 9 سانتیمتر با دماغه تیز مثلثی به ارتفاع 10 سانتیمتر است. اجسام شناور بهصورت مستطیلی با طول و عرض متفاوت و در عمقهای مختلف نسبت به سطح آب قرار گرفتند. آزمایشها با دبیهای 30 ،‏20 ،‏15 و 40 لیتر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان  داد که وقتی اجسام شناور بالای سطح آب،‏ هم سطح آب و زیر سطح آب باشند عمق آبشستگی،‏ به ترتیب،‏ حداکثر تا 1.7، 1.85 و 2.2 برابر نسبت به نمونه شاهد افزایش مییابد. علاوه بر این،‏ زمانی که درصد انسداد (نسبت مساحت اشغال شده جریان با اجسام شناور به سطح مقطع جریان) برابر با % 30 و اجسام شناور در زیر سطح آب قرار گرفته باشند،‏ بیشینه عمق آبشستگی (2.2 برابر نمونه شاهد) رخ میدهد. همچنین معادلهای برای محاسبه حداکثر عمق آبشستگی در حضور تجمع اجسام شناور چوبی در جلو پایه مربعی با دماغه تیز ارائه شد.

چکیده در این پژوهش اثر استفاده از شمع‌های حفاظتی بر آبشستگی پایه‌های مکعبی ارزیابی شد. شمع‌های حفاظتی در بالادست پایه اصلی قرارگرفته و با انحراف مسیر جریان و کاهش سرعت جریان پایین‌رونده در جلوی پایه و ایجاد منطقه کم‌فشار در پشت خود،‏ از پایه پل در برابر آبشستگی حفاظت می‌کنند. در این مطالعه تأثیر تغییر قطر و فاصله شمع‌های حفاظتی برای پایه مکعبی به ضلع (D)‎40 میلی‌متر در یک فلوم به طول 7.3 متر،‏ عرض 0.56 متر و عمق 0.6 متر بررسی شد. آزمایش‌ها برای شمع‌های حفاظتی با قطرهای 20،‏ 27 و 32 میلی‌متری و در 3 موقعیت قرارگیری 2.8D،‏ 2.95D و 3.1D برای حالت آب زلال با عدد‌های فرود 0.13 ،‏ 0.16 و 0.19 انجام شد. نتایج نشان داد در یک فاصله مشخص با افزایش قطر شمع‌ها از میزان آبشستگی به طور قابل توجهی کاسته می‌شود. همچنین در تمامی حالت‌ها با افزایش عدد فرود میزان آبشستگی افزایش می‌یابد. در این آزمایش‌ها بهترین موقعیت قرارگیری شمع‌ها در فاصله 3.1D بود،‏ که با توجه به قطر شمع‌‌ها و شدت جریان،‏ راندمان 70 تا 132 درصدی نسبت به آزمایش شاهد به دست آمد.

چکیده از مهم‌ترین عامل‌های تخریب پل‌ها،‏ آبشستگی بستر رودخانه در محدوده پل است که شامل آبشستگی به‌دلیل تنگ‌شدگی،‏ آبشستگی پایه پل و آبشستگی اطراف تکیه‌گاه است. آبشستگی اطراف تکیه‌گاه یکی از دلیل‌های تخریب بسیاری از پل‌ها گزارش شده‌است. از این‌رو تلاش برای معرفی روش‌های اجریی و اقتصادی برای کاهش عمق آبشستگی در پل‌های موجود ادامه دارد. در این پژوهش گزینه‌های مختلفی شامل تعداد،‏ موقعیت قرارگیری و زاویه نصب صفحه‌ در محل تکیه‌گاه پل و تأثیر آن بر آبشستگی بستر رودخانه مطالعه شد. این گزینه‌ها در شرایط هیدرولیکی یکسان و بدون صفحه نیز بررسی و از مقایسه آن‌ها بهترین گزینه انتخاب و تحت شرایط هیدرولیکی مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که صفحه مستغرق باعث کاهش عمق آبشستگی در محل تکیه‌گاه تا 89 درصد می‌شود. همچنین مشخص شد که صفحه متصل به گوشه بالادست تکیه‌گاه با زاویه 40 درجه بیشترین تأثیر را دارد. نتایج نشان داد که نصب صفحه به طور مؤثری سبب دور شدن حفره آبشستگی از پای تکیه‌گاه می‌شود.

چکیده آبشستگی موضعی پایین‌دست حوضچه‌های ‌آرامش پدیده‌ای است که به‌دلیل سرعت موضعی جریان بیش از حد آستانه حرکت سنگچین رخ می‌دهد. بر اثر این پدیده اختلاف ارتفاعی موضعی بین کف بتنی حوضچه و بستر رودخانه به‌وجود می‌آید. برای دستیابی به اندازه سنگچینی که بتواند در برابر جریان متلاطم خروجی از حوضچه پایدار بماند و مانع پیشرفت آبشستگی شود،‏ از مدل هیدرولیکی سد نمرود استفاده شد. آزمایش‌ها با دبی‌های مختلف،‏ اعماق پایاب و اختلاف ترازهای متفاوت بین کف بتنی حوضچه و بستر پایین‌دست اجرا شد. نتایج نشان می‌دهند با افزایش عمق بحرانی،‏ قطر ذره سنگچینی که بتواند در برابر جریان خروجی از حوضچه مقاومت کند،‏ افزایش می‌یابد. همچنین با اضافه شدن عمق فرسایش یافته و کاهش پایاب قطر،‏ سنگچین بزرگتری لازم دارد. با استفاده از روابط و نمودارهای ارائه شده در این تحقیق،‏ با داشتن دبی جریان و عمق پایاب می‌توان اندازه سنگچین پایدار را برای اختلاف ترازهای متفاوت بین کف حوضچه و بستر پایین‌دست تخمین زد.