مطالعه آزمایشگاهی آبشستگی پیرامون آبشکن ساده تحت تأثیر آبشکن های مجاور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی آب و سازههای هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 استادیار گروه مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

3 استادیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

چکیده

فرسایش کناره‌های رودخانه­ها و سواحل از مهم‌ترین دغدغه‌های مهندسین علم هیدرولیک است. استفاده از آبشکن‌ها، از جمله روش‌هایی است که به کنترل و کاهش فرسایش کمک می‌کند. آبشکن‌ها به صورت نفوذپذیر و نفوذناپذیر استفاده می‌شوند که آبشکن‌های I شکل (ساده)، L شکل و T شکل از جمله آبشکن‌های نفوذناپذیر هستند. در این پژوهش آزمایشگاهی، بهینه کردن میزان فرسایش آبشکن‌های سری 3 تایی با آبشکن ساده در موقعیت اول و استفاده از هندسه‌های مختلف در جایگاه دوم و سوم مطالعه شده است. هم­چنین بهترین ترکیب جهت بهینه شدن میزان فرسایش معرفی شده است. آزمایش‌ها در شرایط آستانه حرکت بستر متحرک، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که عمق آبشستگی متوسط آبشکن I شکل در موقعیت اول در حدود y7/2 (y: عمق جریان) است. بهترین و بهینه‌ترین عملکرد در بین تمام ترکیب‌ها، مربوط به ترکیب (I T L) است. این سری بهترین ترکیب برای حداقل کردن آبشستگی آبشکن با هندسه ساده (I) در جایگاه اول، عمق آبشستگی متوسط و حجم آبشستگی کل بستر فرسایش‌پذیر است. متوسط فرسایش در مقطع طولی میانی کانال برای این ترکیب در حدود y02/0 است، که نشان دهنده آن است که ترکیب (I T L) علاوه بر کناره، در میانه کانال نیز عملکرد مناسبی دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Scouring Around a Simple Spur Dike under the Influence of Adjacent Spur Dikes

نویسندگان [English]

  • Shahab Nayyer 1
  • Hojat Karami 2
  • saeed Farzin 2
  • Mohammad Rostami 3
1 Graduated MSc student, Department of Water Engineering and Hydraulic Structures, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Water Engineering and Hydraulic Structures, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
3 Assistant Professor of Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

Erosion of river and coastal edges is one of the major concerns of the hydraulic engineers. Using spur dikes is one of the methods which help to control and reduce the erosion. Spur dikes are used in form of permeable and impermeable that I, L and T-shaped spur dikes are among the impermeable spur dikes. In the present study, optimization of erosion for triple-series spur dikes with simple spur dike in the first position and using different geometries for the second and third positions was studied. Also the best combination for optimizing the amount of erosion was suggested. All the tests were done in the motion-threshold conditions. Results showed that mean scouring depth for simple spur dike in the first position is about 2.7y (y is flow depth). The best and optimal performance between all combinations is related to (I T L) series. Actually, this series is the best combination for reduce the first simple spur dike scouring depth, mean scouring depth and erosion volume of bed. Average bed erosion in the channel middle longitudinal section for (I T L) series is about 0.02y, which illustrated that this combination, in addition to the edges, has good performance in middle of the channel.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combination series spur dike
  • optimal composition
  • Scour Depth
  • Simple spur dike
اقبالی،پ.، دانش­فراز،ر.، ثاقبیان،م. 1392. شبیه‌سازی روند توسعه زمانی ابعاد حفره آبشستگی اطراف آبشکن بالدار با استفاده از برنامه‌ریزی بیان ژنی. دانش آب و خاک. 23. 1: 177-188.

امیربهادری اربط،ز. 1394. بررسی آزمایشگاهی تأثیر توام طول، زبری و زاویه بدنه آبشکن بر عمق آبشستگی در دو آبشکن متوالی. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم کشاورزی، دانشگاه تبریز.

جراح‌زاده،ف.، کاشفی‌پور،م.، شفاعی بجستان،م. 1396. تأثیر زاویه قرارگیری در سه نوع آبشکن نفوذپذیر، نفوذناپذیر و باندال لایک در شرایط مستغرق بر ابعاد هندسی آبشستگی. مجله علوم و مهندسی آبیاری، 40. 2: 1-14.

جلیلی،م.، بختیاری،م.، کاشفی‌پور،م.، کرم‌زاده،ن. 1396. بررسی تجربی تاثیر استغراق آبشکن باندال لایک بر توپوگرافی بستر در قوس 90 درجه. مجله علوم و مهندسی آبیاری، 40. 4: 141-154.

چام‌پور،م.، کاشفی­پور،م. 1396. بررسی آزمایشگاهی اثر نفوذپذیری و طول سری آبشکن­ها بر ابعاد چاله آبشستگی در شرایط غیرمستغرق در قوس 64 درجه ملایم. مجله علوم و مهندسی آبیاری، 40. 3: 35-48.

راهنمای روش‌های محاسبه آبشستگی موضعی. 1390. نشریه شماره 549. معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور.

کرمی،ح. 1384. بررسی آزمایشگاهی طول آبشکن محافظ بر آبشستگی آبشکن اصلی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه امیرکبیر، تهران.

Gunawan,P.H and Pudjaprasetya,S.R. 2018. Simulation of shoreline development in a groyne system, with a case study Sanur Bali beach. In Journal of Physics: conference series. 971. 1: 1-12.

Karami,H., Ardeshir,A., Behzadian,K and Ghodsian,M. 2011. Protective spur dike for scour mitigation of existing spur dikes. Journal of hydraulic research. 49. 6: 809-813.

Karami,H., Ardeshir,A., Saneie,M and Salamatian,S.A. 2012. Prediction of time variation of scour depth around spur dikes using neural networks. Journal of hydro informatics. 14. 1: 180-191.

Karami,H., Basser,H., Ardeshir,A and Hosseini,S.H. 2014. Verification of numerical study of scour around spur dikes using experimental data. Water and Environment Journal. 28. 1: 124-134.

Kirkgöz,M.S and Ardiçlioğlu,M. 1997. Velocity profiles of developing and developed open channel flow. Journal of Hydraulic Engineering. 123. 12: 1099-1105.

Kumar,T., Tyagi,D., Aggarwal,L and Kumar,M. 2018. Comparison of scour around different shapes of groynes in open channel. International Journal of Recent Trends in Engineering and Research. 4. 3: 382-392.

Lee,K.S and Jang,C.L. 2016. Numerical investigation of space effects of serial spur dikes on flow and bed changes by using Nays2D. Journal of Korea Water Resources Association. 49. 3: 241-252.

Lodhi,A.S., Jain,R.K., Karna,N. 2017. Temporal variation of scour at wake of the spur dikes in cohesive sediment mixtures. 22nd International conference on hydraulics, water resources and coastal engineering, L. D. college of engineering ahmedabad, india.

Mehraein,M., Ghodsian,M., Mashizi,M. K and Vaghefi,M. 2017. Experimental study on flow pattern and scour hole dimensions around a T-shaped spur dike in a channel bend under emerged and submerged conditions. International Journal of Civil Engineering. 15. 7: 1019-1034.

Sadat,S.H., Tominaga,A. 2015. Optimal distance between pile-group and spur-dike to reduce local scour. Journal of Japan Society of Civil Engineers. 71. 4: 187-192.

Vaghefi,M., Faraji,B., Akbari,M and Eghbalzadeh,A. 2018. Numerical investigation of flow pattern around a T-shaped spur dike in the vicinity of attractive and repelling protective structures. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 40.2: 93-108.

Vaghefi,M., Ghodsian,M and Akbari,M. 2017. Experimental investigation on 3D flow around a single T-shaped spur dike in a bend. Periodica Polytechnica Civil Engineering. 61.3: 462.