بررسی تاثیر لایه سپری بر آب شستگی پایه پل تحت اثر جریان غیر دائمی
چکیده
هر ذره رسوبی دارای حد آستانه حرکتی است که اگر شرایط جریان به گونه ای باشد که ذره را به این حد یا بالاتر از آن برساند، در این صورت ذره شروع به حرکت و انتقال از یک ناحیه به ناحیه دیگر می کند .این پدیده مبنای فرآیندی است که منجر به فرسایش بستر یا وقوع پدیده آب شستگی می گردد که تاکنون خسارات بسیاری را به پل های واقع بر روی رودخانه ها وارد کرده است. آب-شستگی به انواع مختلف؛ عمومی، آب شستگی در اثر کاهش مقطع، طبیعی و موضعی تقسیم می شود. روش های مختلفی برای کنترل وکاهش عمق آب شستگی وجود دارد که عبارتند از؛ بالا بردن مقاومت مواد تشکیل دهنده بستر، کاهش قدرت عوامل فرسایش موضعی و افزایش مقاومت مواد بستر هم زمان با استفاده از عوامل کاهنده فرسایش موضعی. رژیم غالب رودخانه ها معمولاً غیر دائمی است. لذا طراحی بر اساس اثرات هیدرولیکی چنین جریان هایی در حالت دائمی، امری غیرمنطقی و یقیناً غیر اقتصادی است. از طرف دیگر، غالباً مصالح سازنده ی بستر رودخانه ها دارای دانه بندی غیر یکنواخت هستند. این امر سبب تشکیل لایه سپری که نقش یک قشر محافظ در مقابل فرسایش را برای مصالح زیرین ایفا می کند، می گردد. در تحقیق حاضر، به مطالعه آزمایشگاهی اثر جریان غیر دائمی بر آب شستگی موضعی در بسترهای سپری پرداخته شده است. در این تحقیق، دو دسته آزمایش بر روی پایه های استوانه ای شکل، انجام گرفت. در دسته ی اول آزمایش هایی برای بدست آوردن عمق آب شستگی در شرایط جریان دائمی و در دسته ی دوم، آزمایشات در شرایط جریان غیر دائمی و هیدروگراف های مختلف (10 حالت مختلف از هیدروگراف های مثلثی) ترتیب داده شد. این آزمایش ها درکانالی به طول 5/8 متر و مقطع مستطیلی به عرض 405/0 متر، انجام گرفت. ناحیه آزمایش به وسیله دو لایه مصالح یکنواخت (مصالح یکنواخت زیرین که توسط لایه نازکی از مصالح درشت دانه محافظت می شود) پر می شود. در این تحقیق، از سه پایه استوانه ای به قطرهای 42 و 33 و 22 میلی متر استفاده شد. به منظور اعمال جریان غیر دائمی و برای ساده سازی کار، تغییرات دبی در بازه های زمانی 3 و 5 دقیقه ای و به شکل پله ای، اعمال گردید. بررسی ها نشان داد که در هیدروگراف های مثلثی و بسترهای پوشیده شده با لایه نازکی از ذرات سپر، عمق فرسایش مستقل از شکل هیدروگراف است و از سویی دیگر افزایش زمان پایه هیدروگراف، تأثیر ناچیزی بر پیشروی ناحیه فرسایش در جلو پایه دارد. بررسی اشکال فرسایش نشان داد که با افزایش زمان پایه ی هیدروگراف، چاله فرسایش در عرض کانال، توسعه ناچیزی پیدا می کند و پیشروی ناحیه فرسایش یافته، در عقب پایه نیز تقریبا مستقل از شکل هیدروگراف است. با افزایش زمان پایه، زاویه سطح اصلی فرسایش با افق در عقب پایه، روندی نزولی طی می کند که این به معنای گسترش ناحیه فرسایش در عقب پایه و تمایل به ایجاد سطحی تخت در پشت پایه است. از مجموع مشاهدات و نتایج می توان گفت که یک هیدروگراف مثلثی، با زمان پایه t با n تکرار اثری تقریبا معادل با یک هیدروگراف یکپارچه، با زمان پایه nt دارد.
