پژوهش آب ایران

بررسی آزمایشگاهی میزان آبشستگی اطراف گروه پایه با تجمع اجسام شناور در شرایط جریان بیش از آستانه حرکت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

زهرا کرمی 1
الهام قنبری عدیوی 2
محمدرضا نوری 2
مهدی اسدی 2
زینب بدیر 2

1 گروه مهندسی آب دانشگاهه شهرکرد

2 گروه مهندسی آب دانشگاه شهرکرد

https://doi.org/10.22034/iwrj.2026.14961.2638
چکیده
در این پژوهش، با رویکردی آزمایشگاهی، تلاش شده تا اثرات متقابلِ هیدرودینامیکِ گروه پایه و انباشتگی اجسام شناور بر شدت آبشستگی در بسترهای متحرک بررسی شود. برای این منظور، آرایش‌های مختلف پایه (۳، ۵ و ۶ پایه‌ای) با عرض نسبی 1/0 تحت دبی‌های ۲۴، ۳۹ و ۵۴ لیتر بر ثانیه، در دو سناریوی حضور و عدم حضور اجسام شناور مورد مطالعه قرار گرفتند. تحلیل داده‌ها در محدوده پارامترهای این پژوهش نشان می‌دهد که افزایش سرعت جریان با توسعه گودال آبشستگی رابطه مستقیم دارد. نتایج نشان می‌دهد که در حالت عادی (بدون اجسام شناور)، گروه پایه ۶ تایی با ثبت عمق 8/14 سانتی‌متر، به ترتیب 31/22 و 70/28 درصد بیشتر از گروه‌های ۵ و ۳ پایه‌ای دچار آبشستگی شده است که نشان‌دهنده حساسیت بالای آرایش‌های متراکم‌تر است. از سوی دیگر، حضور اجسام شناور به عنوان عاملی تشدیدکننده عمل کرده و با تغییر الگوی جریان، منجر به افزایش چشمگیر ابعاد گودال آبشستگی شده است. به طوری که در بحرانی‌ترین حالت (گروه پایه ۶ تایی)، تجمع اجسام شناور باعث افزایش 14/35 درصدی عمق آبشستگی نسبت به حالت شاهد گردیده است. این یافته‌ها بر لزوم در نظر گرفتن بارگذاری ناشی از اجسام شناور در طراحی‌های هیدرولیکی و ارائه راهکارهای حفاظتی برای پایه‌های پل تأکید دارد.

کلیدواژه‌ها

آنالیز ابعادی
پایه پل
تجمع اجسام شناور
گروه پایه
مطالعه آزمایشگاهی
موضوعات
1-Ahadiyan, J., Adeli, A., Bahmanpouri, F., and Gualtieri, C., 2018. Numerical Simulation of Flow and Scour in a Laboratory Junction. Geosciences, 8(5), 162. https://doi.org/10.3390/geosciences8050162
 
2- Badir, Z., Asadi-Aghbolaghi, M., and Ghanbari Adivi, E., 2025. Experimental investigation of the effect of wedge-shaped debris on scour depth of square-shaped bridge piers. Iranian Water Research Journal, 19(4), 19-38. [in Persian]‏ . https://doi.org/10.22034/IWRJ.2025.15163.2675
 
3- Chiew, Y. M. and Melville, B. W., 1987. Local scour around bridge piers. Journal of hydraulic research, 25(1), pp.15-26.  https://doi.org/10.1080/00221688709499285 
 
4-Ghanbari Adivi, E. and khosravi, M., 2026. A Comprehensive Review of Bridge Pier Scouring: Analysis of Mechanisms and Flow Patterns, Key Factors, Challenges, and Protective Measures Iranian Water Research Journal, e116690. [in Persian] https://doi.org/10.22034/iwrj.2026.14891.2628
 
5-Hosseini, R. and Amini, A., 2015. Scour depth estimation methods around pile groups. KSCE Journal of Civil Engineering, 19(7), pp.2144-2156.‏ https://doi.org/10.1007/s12205-015-0594-7
 
6-Hosseini Matin, S.M., Bahrami Yarahmadi, M., Ghomeshi, M. and Shafai Bejestan, M., 2024. Experimental study of the effect of transverse distance between the rectangular piers on local scour around them. Advanced Technologies in Water Efficiency, 4(2), pp. 43-58.  https://doi.org/10.22126/atwe.2024.10621.1123
 
7- Jalili, A., 2013. Effect of using netted collar on bridge piers scouring. Shahid Chamran University of Ahvaz. [in Persian]. https://library.scu.ac.ir
 
8- Jalaeekar, P., Aghaee-Shalmani, Y. and Basirat, S., 2025. Investigation of the effect of compaction and non-uniformity of Non-adhesive sediments on scour downstream of the triangular labyrinth weir. Iranian Water Research Journal, 56, pp. 103-114. [in Persian]. https://dx.doi.org/10.22034/IWRJ.2025.15106.2666
 
9- Jame, M., Ahadian, J. and Solamani, M.B., 2013. Experimental study of scouring pattern due to circular submerged jet in shallow ambient fluid. Bulletin of Environomental Pharmacology and Life Sciences, 3(1), pp. 103-108. https://bepls.com/dec2013/19.pdf
 
10- Johnson, P.A., Clopper, P.E., Zevenbergen, L.W. and Lagasse, P.F., 2015. Quantifying uncertainty and reliability in bridge scour estimations. Journal of Hydraulic Engineering, 141(7), pp. 04015013. https://doi.org/10.1061/(asce)hy.1943-7900.0001017 
 
‏11- Kayaturk, S.Y., 2005. Scour and scour protection at bridge abutments (Doctoral dissertation, Middle East Technical University (Turkey)).‏ https://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12605834/index.pdf
 
12- Kumar, V. and Raju, K.G.R., 1999. Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. Journal of Hydraulic Engineering, 125(12), pp. 1302-1305. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1999)125:12(1302)
 
13- Lagasse, P.F., Cloper, P.E., Zevenbergen, P.E., Spitz, W.J. and Girard, LG., 2010. Effects of  Debris on Bridge Pier Scour. Transportation Research Board , 10, pp.854-863. https://doi.org/10.1061/41147(392)85
 
14- Laursen, E. M. and Toch, A., 1956. Scour around bridge piers and abutments. Ames, IA: Iowa Highway Research Board.  http://publications.iowa.gov/id/eprint/20237 
 
15- Liaghatian, S.H. and Zolfaghari Far, S.Y., 2022. Investigation of local scour control methods around bridge piers located in the Pirzal Gorge area of Charam. The Ninth International Conference on New Researches in Civil Engineering, Architecture, Urban Management, and Environment, Tehran. [in Persian]. https://civilica.com/doc/1488076
 
‏16- Ma, X. and Zhang, W., 2022. Dynamic amplification responses of short span bridges considering scour and debris impacts. Engineering Structures, 252, 113644. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113644 
 
17- Grimaldi, C., Cardoso, A.H., 2010. Methods for local scour depth estimation at complex bridge piers. In Procedings of 1st IAHR European Division Congress, pp. 1-6. https://www.iahr.org/library/infor?pid=10905
 
18- Maleki, P., Ahadiyan, J., Aleixo, R., Azizi Nadian, H., Tamoradi, Z., Kashefipour, S. M., Schleiss, A. J. and Fathi Moghadam, M., 2025. Scour Control in a 90° Bend by Means of an Air Bubble Screen. Water, 17(18), 2693. https://doi.org/10.3390/w17182693.
 
19- Maleki, P., Ahadiyan, J., Kashefipour, S. M., Fathi Moghadam, M. and Schleiss, A., 2023. The Effect of the an Air-bubble Screen on Flow Pattern and Secondary Flow Strength and Bed Shear Stress in a 90 Degree Mild Bend.Journal of Civil and Environmental Engineering, 52(109), pp. 215- 224. https://doi.org/10.22034/jcee.2020.11225.
 
20- Dastourani, M. and Shirzadi, F., 2024 ‘Experimental investigation of the threshold of sediment motion on rough bed and the effect of temperature on the Shields diagram’, Iranian Water Research Journal, 17(4), pp. 31–39. [in Persian] https://dx.doi.org/10.22034/iwrj.2023.14396.2530
 
21- Shafaei Bejestan, M.,  2015. Theoretical and Practical Foundations of Sediment Transport Hydraulics, Shahid Chamran University of Ahvaz Press. [in Persian].
 
22- Oliveto, G. and Hager, W.H., 2005. Further results to time-dependent local scour at bridge elements. Journal of Hydraulic Engineering, 131(2), pp. 97-105.‏ https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2005)131:2(97)
 
23- Tamoradi, Z. and Ahadiyan, J., 2022. The Effect of Injection Discharge to Reduce the Bend Scour Using the Water Injection Technique. Water Resources,49, pp. 422–428. https://doi.org/10.1134/S0097807822030150.
 
24- Tamoradi, Z. and Ahadiyan, J., 2021. Effect of water and air injection on the reduction of bend scour. Canadian Journal of Civil Engineering. 48(7): pp.740-748. https://doi.org/10.1139/cjce-2019-0429.
 
25-Tamoradi, Z., Ahadiyan, J., Najarchi, M., Hasounizadeh, H. and Najafizadeh, M.M., 2019a. Reducing bend scour using in-phase and out-of-phase hydraulic jets. Water Supply, 19(5), pp.1446–1453. https://doi.org/10.2166/ws.2019.014.
 
26-Tamoradi,Z., Ahadiyan,J., Najarchi, M., Hassoni,H.and Najafizadeh, M.M., 2019b. Effect of same phase hydraulic jet on reduction of scour in 180-degree bend. Journal of Hydraulics, 13(4), pp. 57-68. [in Persian]  https://doi.org/10.30482/jhyd.2019.82711.
 
27- Okhravi, S. S. and Gohari, S., 2020. Local Scour Around Single-Column Bridge Piers. Water and Soil Science (Agricultural and Natural Resources Sciences and Technologies), 24(4), pp.57–73.  https://sid.ir/paper/386430/fa
 
28- Parchami, L., Asghari Pari, S.A. and Shafai Bajestan, M., 2017. Experimental investigation of submerged vanes shape effect on bridge pier scouring. Water and Soil Science (University of Tabriz), 27(1), pp. 29-41. [in Persian]. https://water-soil.tabrizu.ac.ir/article_6203_en.html
 
29- Panici, D., Kripakaran, P., Djordjević, S. and Dentith, K., 2020. A practical method to assess risks from large wood debris accumulations at bridge piers. Science of the Total Environment, 728, 138575. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138575
 
30- Raudkivi, A. J. and Ettema, R., 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic engineering, 109(3), pp.338-350.‏  https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1983)109:3(338)
 
پژوهش آب ایران
دوره 20، شماره 3 - شماره پیاپی 62
در حال تکمیل ....
پاییز 1405
صفحه 55-74

  • تاریخ دریافت 14 اسفند 1404
  • تاریخ بازنگری 26 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 26 خرداد 1405

صفحه اصلی

داوران

تماس با ما