اثر عمق کارگذاری سپر بر آبشستگی خط لوله در فواصل مختلف لوله از بستر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

3 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

با پیشرفت علم، جوامع بشری برای عبور آب و سایر سیال‌ها از بستر دریاها، رودخانه‌ها، نهر‌ها و زهکش‌های طبیعی از لوله‌های انتقال استفاده می‌کنند. خطوط لوله اگر در مسیر خود از رودخانه‌ها و بستر دریا‌ها عبور کند، در طراحی آن‌ها باید دقت فراوانی به‌کار برده شود. هدف اصلی این پژوهش، بررسی اثر عمق کارگذاری سپر بر آبشستگی خطوط لوله در فواصل مختلف لوله از بستر می‌باشد. آزمایش‌های این تحقیق در فلومی به طول 10 متر و عرض 30 سانتی‌متر انجام شدند. همچنین، آزمایش‌های این تحقیق در شرایط آب زلال (95/0u/uc=) صورت پذیرفت. رسوبات یکنواخت با قطر متوسط یک میلی‌متر (mm1d50=) در نظر گرفته شد. در این پژوهش، یک لوله از جنس PVC با قطر خارجی 5/2 سانتی‌متر مورد استفاده قرار گرفت. فاصله لوله از بستر (G) بر اساس ضریبی از قطر لوله (0، 25/0، 5/0، 75/0، 1) در نظر گرفته شد. همچنین عمق کارگذاری سپر (Dw) با توجه به ضریبی از قطر لوله (0، 25/0، 5/0، 75/0، 1، 25/1، 5/1، 75/1 و 2) انتخاب گردید. نتایج آزمایشات نشان داد که در حالتی که سپر مورد استفاده قرار نگرفت، با افزایش فاصله لوله از بستر، حداکثر عمق آبشستگی زیر خط لوله کاهش می‌یابد. همچنین، زمانی که نحوه کارگذاری لوله و سپر طوری باشد که سپر دقیقاً روی سطح بستر رسوبی قرار گیرد، حداکثر عمق آبشستگی زیر خط لوله مشاهده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of the Insertion Depth of the Shield on the Pipeline Scour at Different Distances of the Pipe from the Bed

نویسندگان [English]

  • Mohadese Nakhaee Sedghi 1
  • Yousef Ramezani 2
  • mehdi dastourani 3
1 M.Sc. Graduate, Department of Water Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran.
2 Associate Professor, Department of Water Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Water Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran.
چکیده [English]

With the advancement of science, human societies use transmission pipes to transport water and other fluids from the bed of seas, rivers, streams and natural drains. If pipelines pass through rivers and seabeds on their way, great care must be taken in their design. The main purpose of this study is to investigate the effect of the insertion depth of the shield on the pipeline scour at different distances of the pipe from the bed. This study was carried out in a flume with the length of 10 m and the width of 30 cm. Experiments were conducted under clear water condition (u/uc=0.95). Uniform sediment with a median diameter of one millimeter (D50=1 mm) was considered. In this research, a PVC pipe with an external diameter of 2.5 cm was used. The distance of the pipe from the bed (G) was considered based on a coefficient of the pipe diameter (0, 0.25, 0.5, 0.75, 1). Also, the insertion depth of the shield (Dw) was selected according to a coefficient of the pipe diameter (0, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25, 1.5, 1.75 and 2). The results of the experiments showed that in the case that the shield was not used, with the increase in the distance between the pipe and the bed, the maximum scour depth under the pipeline decreases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clear water
  • Flow pattern
  • Pipeline
  • Scour
  • Shield

مراجع

بیژنوند، س.، س. م. کاشفی پور و م. بهرامی یاراحمدی. 1400. مطالعه‌ی اثر عمق کارگذاری لوله بر تغییرات زمانی پارامترهای آبشستگی و رسوبگذاری پیرامون خطوط لوله متقاطع با رودخانه. نشریه هیدرولیک، دوره 16، شماره 3، ص 53-41.‎
خاجه زاده مسلمی، ا.، ه. حاجی کندی و ش. سلیمانی. 1391. بررسی هندسه  آبشستگی در دو لوله مستغرق موازی در اثر وجود پوشش گیاهی. یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، آبان ماه، دانشگاه ارومیه.
شفاعی بجستان، م. 1395. مبانی و کاربرد مدل­های فیزیکی و هیدرولیکی (چاپ سوم). اهواز: انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز.
عطائیان، آ. 1390. برآورد عمق آبشستگی موضعی زیر یک خط لوله در تقاطع با رودخانه. پایان نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی. دانشگاه ارومیه.
محمدی، ع. ر. و ح. حکیم­زاده. 1394. محافظت از خطوط لوله فراساحلی با اضافه نمودن یک تیغه طولی نفوذ ناپذیر به زیر لوله. نشریه مهندسی دریا، دوره 11، شماره 22، ص 38-25.
مرادی، س.، ک. اسماعیلی و س. ر. خداشناس. 1397. بررسی توسعه زمانی آبشستگی اطراف خطوط لوله با بهینه­یابی موقعیت نصب پیگیبک لاین. علوم و مهندسی آبیاری، دوره 41، شماره4، ص 187-173.
میرعلیزاده اورنگ، س. م. ر.، م. ع. لطف اللهی یقین، ع. حسین­زاده دلیر و ح. حکیم­زاده. 1392. بررسی مسئله­ی فرایند آبشستگی در اطراف خطوط لوله دریایی با در نظر گرفتن ورق زیرسری نفوذناپذیر در زیر لوله. مجله علمی - پژوهشی عمران دانشگاه مدرس،دوره 13، شماره 4، ص 136-125.
هدایت بهرامی، پ.، ع. حسین­زاده دلیر و د. فرسادی­زاده. 1395. کنترل آبشستگی با استفاده از صفحه مستغرق در زیر لوله­های مستغرق با فاصله­های مختلف از بستر تحت جریان یک ­سویه. نشریه دانش آب و خاک دانشگاه تبریز، دوره 26، شماره 2، ص 190-179.
هدایت بهرامی، پ.، س. س. کاتورانی، ع. حسین­زاده دلیر و د. فرساد­ زاده. 1395. مطالعه آزمایشگاهی تأثیر زاویه برخورد جریان در آبشستگی زیر لوله­های مستغرق. نشریه دانش آب و خاک، سال بیست و ششم، شماره 4، ص 133-123.
Alabi, P. D. 2006. Time development of local scour at a bridge pier fitted with a collar (Doctoral dissertation).
Asrari, S., H. Hakimzadeh and N. Kardan. 2021. Investigation on the local scour beneath piggyback pipelines under clear-water conditions. China Ocean Engineering, 35 (3): 422-431.
Dey, S. and A. K. Barbhuiya. 2005. Turbulent flow field in a scour hole at a semicircular abutment. Canadian Journal of Civil Engineering, 32 (1): 213-232.
Dey, S. and N. P. Singh. 2008. Clear-water scour below underwater pipelines under steady flow. Journal of hydraulic engineering, 134 (5): 588-600.
Gao, F. P., B. Yang, Y. X. Wu and S. M. Yan. 2006. Steady current induced seabed scour around a vibrating pipeline. Applied Ocean Research, 28 (5): 291-298.‏
Hansen, E. A., C. Staub, J. Fredsøe and B. M. Sumer. 1991. Time-development of scour induced free spans of pipelines. In Proc., 10th Conf. on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Pipeline Technology, 5: 25-31.
‏Hatipoglu, F. and I. Avci. 2003. Flow around a partly buried cylinder in a steady current. Ocean Engineering, 30 (2): 239-249.‏
Jabari, V., A. Masjedi, M. Heidarnejad, A. Kamanbedast and A. Bordbar. 2021. Scour control around Submerged pipeline on the river bed using an impermeable Spoiler. Ain Shams Engineering Journal, 12 (1): 37-45.
‏Oner, A. A. 2010. The flow around a pipeline with a spoiler. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 224 (1): 109-121.
Sadeghi, F., Y. Ramezani and H. Khozeymehnezhad. 2018. Effect of submergence ratio of parallel wall on bridge abutment scour. Alexandria engineering journal, 57 (4), 2659-2665.
‏Sumer, B. M. and J. Fredsøe. 1999. Wave scour around structures. Advances in coastal and ocean engineering, 191-249.
‏Wu, Y. and Y. M. Chiew. 2013. Mechanics of three-dimensional pipeline scour in unidirectional steady current. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, 4 (1): 3-10.‏
Yang, L., B. Shi, Y. Guo and X. Wen. 2012. Calculation and experiment on scour depth for submarine pipeline with a spoiler. Ocean Engineering, 55: 191-198.
Zhang, Z., B. Shi, Y. Guo and L. Yang. 2013. Numerical investigation on critical length of impermeable plate below underwater pipeline under steady current. Science China Technological Sciences, 56 (5): 1232-1240.‏

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار