بررسی آزمایشگاهی تأثیر آبشکن محافظ بر میزان آبشستگی دماغه تکیهگاه پل در کانال آب مرکب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه مهندسی آب،دانشگاه فردوسی مشهد- مشهد،ایران

3 دانشیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور

4 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

 در این تحقیق نتایج آزمایش­های انجام شده در مدل آزمایشگاهی برای تعیین اثر آبشکن محافظ بر روی آبشستگی پایه پل کناری در یک کانال مرکب ارایه شده است. کانال مرکب به­صورت متقارن و مستطیلی با عرض کانال اصلی 20 سانتی­متر و عرض سیلاب دشت­ها 65 سانتی­متر در نظر گرفته شد. 75 آزمایش در 3 دبی مختلف، پنج زاویه و پنج نسبت فاصله آبشکن به طول عمودی پایه کناری انجام شد. آزمایش­ها با استفاده از شن با دانه­بندی یکنواخت و در مقادیر عدد فرود بین 44/0 و 49/0 انجام شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که فرسایش تکیه­گاه پل هنگامی که زاویه آبشکن 90 تا 120 درجه است می­تواند تا 70% کاهش یابد. در انتها چند رابطه برای تخمین عمق آبشستگی ارایه شد. مقایسه با تحقیقات دیگر نشان داد که رابطه پیشنهادی این تحقیق برآورد دقیق­تری برای برآورد عمق آبشستگی تکیه­گاه پل ارایه می­دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Model for Studying the Spur Dike Effect on Bridge Abutment Scour in Compound Channel

نویسندگان [English]

  • Mohammad Saadatnia 1
  • Saeed Reza Khodashenas 2
  • Mojtaba Saneie 3
  • Kazem Esmaili 4
1 M. Sc. in Hydraulic Structures, Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad
2 Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
3 Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran
4 Associate Professor, Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

In this study, the results of experiments conducted in a laboratory model for determining the effect of protective spur dike on bridge abutment scour in compound channel are presented. 75 experiments were carried out in 3 different discharges, five angles and five proportions of the spur dike to the bridge abutment length. The experiments were carried out using sand with uniform granulation and in Froude numbers between 0.44 and 0.49. Laboratory results showed that the bridge's erosion can be reduced to 70% when the spur dike angle is 90 to 120 degrees. At the end, several relationships were proposed to estimate the scour depth. Comparison with other studies showed that the proposed relationship of this research provides a more accurate estimate for the estimation of scour depth in bridge abutment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Abutment Pier
  • Compound channel
  • Experimental Model
  • Scour
  • Spur Dike

آذردرخش،م.، قدسیان،م.، نوروزی،ح.ر. 1384. ارزیابی روش‌های برآورد حداکثر عمق آبشستگی حول آبشکن­ها. پنجمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

زارع،م.، هنر،ت. 1394. اثر آبشکن بر کاهش عمق آبشستگی اطراف پایه پل‌ها در پیچ رودخانه‌ها. مجله علوم آب و خاک. ۱۹ .۷۴ :۱۶۷-۱۹۲

سازمان مدیریت و برنامه­ریزی. 1384. آیین­نامه استاندارد‌های اجرایی طرح‌های عمرانی نشریه 302. دستورالعمل مطالعات هیدرولیکی و آبشستگی پل.

صانعی،م.، بنی­هاشمی،م.ع.، قربان خانی،ح. 1384. بررسی آزمایشگاهی اثر تنگ­شدگی و زاویه در کاهش آبشستگی اولین آبشکن. پنجمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

عالم،ز.، قمشی،م.محمدی،س.  1391. کاربرد طوق در کاهش آبشستگی تکیه گاه مستطیلی پل در کانال مرکب، نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران. 3. 10 : 29-41

عرب م.، زمردیان، م.ع. 1394 اثر متقابل پایه و تکیه گاه پل بر آبشستگی موضعی در اطراف آن ها،  مجله علوم و مهندسی آبیاری. 39. 1 : 131-142

Cardoso,A.H., Simarro,G., Fael,C.J. 2010. Toe protection for spill-through and vertical-wall abutments. Journal of Hydraulic Research. 48.4: 491-498.

Dey,S., Barbhuiya,A.K. 2004. Clear-water scour at abutments in thinly armored beds. Journal of Hydraulic Engineering, 130.7: 622–634

Dey,S and Barbhuiya,A.K. 2006. Velocity andturbulence in a scour hole at a vertical wallabutment. Flow Measurement Instrument, 17.1: 13–21.

Elawady,E and Mansanori,M. 2000.Experimental study of flow behavior around

submerged spur-dike on rigid bed. Annual Journal of Hydraulic Engineering 44: 539-544.

Ettema,R., and Muste,M. 2004. Scale-effects in Flume Experiments on Flow around a Dike in a Flatbed Channel. Journal of Hydraulic Engineering. 130.7: 635-646.

Fazli,M., Ghodsian,M and Salehi Neyshaboury,S.A.A. 2008. Scour and flow field around a spur dike in a 90° bend. International Journal of Sediment Research 23.1: 56-68

Froehlich,D.C. 1989. Local scour at bridge abutments. Proceedings of the National Conference on Hydraulic Engineering, New Orleans, LA, ASCE:13-18.

Koken,M and Constantinescu,G. 2008. An investigation of the flow and scour mechanisms around isolated spur dikes in a shallow open channel: 2. Conditions corresponding to the final stages of the erosion and deposition process. Water resources research. 44.8: 1-16

Kuhnle,R.A and Alonso,C.V. 2013. Flownear a model spur dike with a fixed scoured bed. International Journal of Sediment Research 28.3: 349-357.

Kuhnle,R.A., Alonso,C.V and Jia,Y.J. 2008. Flow around a submerged trapezoidal spur dike test case. Journal of Hydraulic Engineering. 128.12: 1087-1093.

Li,H., Kuhnle,R.A and Barkdoll,B.D. 2006. Countermeasures Against Scour At Abutments”. Report No. 49, USDA Agricultural Research Service and National Sedimentation Laboratory, 163P.

Melville,B.W. 1992. Large Scour at Bridge Abutment. Journal of Hydraulic Engineering 118.4: 615-631.

Pagliara,S., Hassanabadi,L and Mahmoudi Kurdistani,S. 2015. Clear water scour downstream of log deflectors in horizontal channels. Journal of Irrigation Drainage Engineering. 141.9:223-235

Vaghefi,M., Ghodsian,M and Salehi Neyshabouri,S.A.A. 2012. Experimental study on scour around a T-shaped spur dike in a channel bend. Journal of Hydraulic Engineering. 138.5:471–474.

Vaghefi,M and Ghodsian,M. 2009. Experimental study on the effect of a T-shaped

spur dike length on scour in a 90° channel bend. Arababian Journal of Science Engineering. 34.2: 337-348.