بررسی آزمایشگاهی کاهش آبشستگی اطراف پایه‌های اسکله ساحلی با استفاده از سازه‌های مثلثی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.

3 استاد دانشگاه تهران

4 دانشجوی دکتری تخصصی مهندسی منابع آب،گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران،کرح،ایران

5 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه ازاد اسلامی واحد اهواز، ایران.

چکیده

آبشستگی یک پدیده طبیعی است که در نتیجه عامل فرسایش­دهنده جریان آب رخ می­دهد. در اثر برخورد آب به پایه اسکله گرداب­هایی موسوم به گرداب نعل­اسبی به وجود می­آید. گرداب­های نعل­اسبی بیشتر در جلو پایه فعالیت دارند که عامل اصلی پدیده آبشستگی است. در این تحقیق اثر کاربرد سازه­های مثلثی بر کاهش آبشستگی اطراف پایه­های اسکله ساحلی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. این پژوهش در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 90 درجه استفاده شد. سازه­های محافظ مثلثی با زوایای 15، 30، 45 و 60 درجه و یک سازه مثلثی دارای انحناء در نظر گرفته شد. آزمایشات با دبی­های 6، 5/7، 5/8 و 10 لیتر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد که نصب سازه­های محافظ مثلثی در دبی حداکثری 10 لیتر بر ثانیه، می­تواند در در بالادست و پایین­دست جریان عمق آبشستگی را به ترتیب تا 84 و 78 درصد کاهش دهد. بهترین عملکرد مربوط به سازه محافظ 15 درجه در بالادست جریان و هم چنین سازه محافظ 60 درجه در پایین­دست جریان می­باشد. نتایج حاکی از آن است که با افزایش عدد فرود عمق آبشستگی افزایش می­یابد. همچنین سازه محافظ دارای انحناء در بالا دست جریان عملکرد بسیار مطلوب و در پایین­دست جریان عملکرد ضعیف­تری نسبت به سایر سازه­های محافظ داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Scouring Around the Coastal Pier with the Triangular Structures

نویسندگان [English]

  • Mostafa Farajian 1
  • Amir Abbas Kamanbedast 2
  • ALI Salajegheh 3
  • Mohammad Ansari ghojghar 4
  • Ehsan Parsi 5
1 Master of Science, Department of Water Science Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
2 Department of Water Science Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
3 Professor of Tehran University
4 Phd Candidate of Water Resources Engineering, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, University of Tehran, Karaj, Iran.
5 Ph.D. Candidate, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University Ahwaz, Ahwaz, Iran.
چکیده [English]

Scouring is a natural phenomenon that occurs as a result of the erosive factor of water flow. Due to the impact of water on the base of the pier, vortices called horseshoe vortices are formed. Horseshoe vortices are more active in front of the base, which is the main cause of scouring. In this study, the effect of using triangular structures on reducing scour around the pier bases was investigated in a laboratory. This research was used in a laboratory flume with a 90-degree arc. Triangular protective structures with angles of the 15, 30, 45 and 60 degrees and a curved triangular structure were considered. Experiments were performed at the 6, 7.5, 8.5 and 10 liters per second. The results showed that the installation of triangular protective structures at a maximum flow rate of the 10 liters per second, can reduce the scour depth flow up to 84 and 78 percent, respectively, upstream and downstream. The best performance is for the 15° upstream protection structure as well as the 60° downstream protection structure. The results show that the scour depth increases with increasing landing number. Also, the curved protective structure had a benign performance current upstream and a lower performance current downstream than other protective structures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dock Basement
  • Sediment
  • Scouring
  • Triangular Protective Structures

مراجع

احمدی، م. م.، حسین­نژاد. م.، رحیم­پور. م. (1394). بررسی آزمایشگاهی اثر آستانه در کنترل آبشستگی اطراف پایه­های پل دررسوبات چسبنده. نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران، سال پنجم، شماره 20.
آرزومند، ف.، کمانبدست، ا.ع. (1397). بررسی اثر استفاده از کابل در اطراف پایههای اسکله جهت کاهش عمق آبشستگی. نشریه علمی علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، سال 8، شماره 20، صفحات 89-99.
بصیرت، ش.، صانعی، م.، ساغروانی، ف. (۱۳۸۸) .کاهش میزان آبشسـتگی تکیـه گـاه پـل بـا اسـتفاده از آبشـکن محـافظ . هشـتمین کنفرانس بینالمللی مهندسی عمران. دانشگاه شیراز. ۲۱ تا ۲۳ اردیبهشت ۱۳۸۸.
توحیدی، ح. ر.، حکیم­زاده، ح. (1393). بررسی تجربی و عددی فرایند آبشستگی در اطراف پایه های بامرزهای جانبی متناسب با پروفیل سرعت تحت جریان دائمی. نشریه هیدرولیک، دوره 9، شماره 4.
حجت خواه، ا.، سلیمانی بابرصاد. م. (1395). بررسی آزمایشگاهی اثر سازه های حفاظتی بر روی کاهش عمق آبشستگی اطراف پایه های پل،همایش ملی آب و سازه های هیدرولیکی،دزفول.
حیدرپور، م.، ح. افضلی مهر، م.، نادری نبی. (۱۳۸۲) .کنترل وکاهش آبشستگی موضعی در پایه های پل با مقـاطع مسـتطیلی گـرد گوشه با استفاده از شکاف . مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک( ۷)۳ :۲۷-۲۳.
سعادت نیا، م.، خداشناس، س.، اسماعیلی، ک. (1389). تحلیل آزمایشگاهی عملکرد آبشکن بر کاهش عمق و حجم آبشستگی اطراف دماغه پل، کنگره ملی مهندسی عمران، مشهد.
یزدانی، ر.، مجتهدی، ع.، لطف­الهی یقین، م.ع. (1393)، بررسی عملکرد طوقه های محافظ در کاهش عمق آبشستگی حول پایه استوانه ایی قائم ثابت، نشریه مهندسی دریا.
عالم، ز.، قمیشی، م.، محمدی، س. (1391). کاربرد طوق در کاهش آبشستگی تکیهگاه مستطیلی پل در کانال مرکب. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال سوم، شماره ده.
Breusers, H.N.C. and Raudkivi, A.J. 1991. Scouring, Hydraulic structures design manual, volume 2, Balkema, Rotterdam.
Bestway, A., Eltaway, T., Alsaluli, A., Almaliki, A.and Alqurashi, M. (2020). Reduction of local scouraround a bridge pier by using different shapes of pierslots and collars. J. Water Supply, 20 (3), 1006–1015.
Chiew, Y. M. and S. Y. Lim, 2003. Protection of bridge piers using a sacrificial sill. Proc. ICE Water, Maritime and Energy 156(1): 53–62.
Ettema, R. 1980. Scour at bridge pier, Deprt of civil Engineering university of Auckland, New zealand, No. 216.
Grimaldi, C., Gaudia, R., Calomino, F. and Cardoso, A. H. 2009. Countermeasures against local scouring at bridge piers. slot.
Kumar, V., Ranga Raju, K. G. and Vittal, N. 1999. Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars.
Melville, B.W. and Chiew, Y.M. 1999. Time Scale for local scour at bridge piers, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 125, No. 1, pp. 59-65. 118(9), 1260- 1269.
Memar, S., Kermani, M., Rahimpour, M., Decesare,G. and Schless, A. (2019). Influence of collars onreduction in scour depth at two piers in a tandenconfiguration. Polish academy of science & polishacademy science .
Tabarestani, M. and Zarrati, A. (2019). Local scour depth at a bridge pier protected by a collar in steady and unsteady flow. J. Water Management. 126(6), 301-311.
Vaghefi, M., Ghodsian, M., Salimi, S. 2016. The effect of circular bridge piers with different inclination angles toward downstream on scour. Indian Academy of Sciences, DOI: 10.1007/s12046-015-0443-x.
Zarrati, A.R., Nazariah, M. and Mashahir, M.B. 2006 Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier. groups using collars and riprap. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 132(2), 154-162.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار