بررسی اثر شکل و پوشش گیاهی بر آبشستگی حول تکیه گاه ها
چکیده
مطالعات آماری چند دهه ی اخیر نشان می دهد که آبشستگی از جمله مهمترین علل هیدرولیکی تخریب پلهاست. اما مهمترین مشکل در حل این مسئله بررسی مکانیک سیالات و شناخت پروسه آبشستگی در اطراف پایه پل است. همچنین بسیاری از جریان ها با سطح آزاد در تعامل با پوشش گیاهی می باشند. برای مثال انتقال آب در مجاری طبیعی با پوشش گیاهی در حاشیه و در داخل کانال، الگوی کاملاً خاص جریان از نظر توزیع سرعت و توزیع تنش رینولدز را نشان می دهند که ضرورت توجه ویژه ای را در مطالعه ی تعامل آب، مواد رسوبی و پوشش گیاهی در بررسی هیدرودینامیک و مهندسی رودخانه ایجاب می کند. در این تحقیق از دستگاه سرعت سنج adv به منظور برداشت داده های آزمایشگاهی استفاده شده و توزیع های سرعت، تنش های رینولدز و توربولانس مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در یک کانال به طول 7 متر، عرض 32 سانتی متر و عمق 36 سانتی متر با ذرات ماسه به قطر 71/0 میلی متر انجام شد. سری اول از آزمایشات بر روی سه شکل از تکیه گاه ها انجام شد که عبارت بودند از مستطیلی، ذوزنقه ای لبه تیز و ذوزنقه ای لبه گرد، هدف از این دسته آزمایشات بررسی و شناخت پروسه آبشستگی حول تکیه گاه ها و اثر شکل تکیه گاه بر این پروسه بود. مرحله ی دوم از تحقیق حاضر بررسی اثر پوشش گیاهی بر مشخصات جریان بود. بررسی آبشستگی در حضور پوشش گیاهی بر روی تکیه گاه ذوزنقه ای لبه تیز انجام شد. میزان برداشت پروفیل های سرعت در هر سری از آزمایشات بستگی به گسترش گودال آبشستگی داشت و در مجموع بیشتر از صد پروفیل سرعت و در هر پروفیل بسته به عمق آبشستگی بین 25-15 نقطه برداشت گردید. بررسی های انجام شده بر روی پروفیل های سرعت وتنش حول تکیه گاه ها نشان دهنده ی حضور توأمان گرداب های نعل اسبی و جریان های رو به پایین در بالادست جریان می باشد، در پایین دست جریان حضور گرداب های برخاستگی سبب به وجود آمدن نامنظمی های فراوان در ساختار جریان گردیده است. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی شکل تکیه گاه کاهش عمق و زمان تعادل آبشستگی با گرد شدن لبه های تکیه گاه را نشان می دهد به طوری که حداکثر عمق آبشستگی در تکیه گاه ذوزنقه ای لبه گرد 25 درصد نسبت به تکیه مستطیلی کاهش یافته است وزمان تعادل از 25 ساعت به 17 ساعت تقلیل یافته است که علت آن حضور گرداب های نعل اسبی قوی تر در بالادست جریان برآورد شده است. آزمایشات انجام شده برای بررسی اثر پوشش گیاهی بر عمق و زمان تعادل آبشستگی، نشان از کاهش حداکثرعمق آبشستگی از 4/8 سانتی متر به 2/3 سانتی متر و زمان تعادل از 20 ساعت به 9 ساعت را دارد. همچنین پوشش گیاهی آستانه ی حرکت ذرات را تغییر داده به طوری که ذرات در سرعت برشی کمتری شروع به حرکت نمودند. بررسی مشخصات جریان در حالت با پوشش نشان داد که پوشش گیاهی سبب تضعیف گرداب های اولیه در بالادست تکیه گاه گردیده است ولی اثرات برخاستگی جریان همچنان در پایین دست مشاهده می گردد.