مطالعه آزمایشگاهی افزایش کارایی مانع شبکه‌ای انعطاف‌پذیر در برابر جریان واریزه‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی آب دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 استادیار بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

مانع انعطاف‌پذیر شبکه‌ای(Flexible debris flow barriers) نوعی از اقدامات سازه‌ی کاهش خطرات جریان‌های واریزه‌ای است که نسبت به موانع بتنی مقرون به‌صرفه‌تر ‌است. این مانع با موفقیت برای توقف یا کاهش حجم واریزه‌های جریان بدون آسیب رساندن به پایین-دست مورد استفاده قرار گرفته‌است. کارکرد مانع برای مهار جریان واریزه‌ای تماما گراولی بصورت آزمایشگاهی بررسی شد. پارامترهای مشخصه فهرست و با استفاده از آنالیز ابعادی رفتار این سازه در مقابل جریان واریزه‌ی سنگی توسط پارامترهای بدون بعد مشخص و برنامه‌ریزی و انجام آزمایشات صورت گرفت. نتایج حاصل از آزمایش‌ها، کارایی مانع شبکه‌ای با بازشدگی و هندسه متفاوت در مقابل جریان واریزه‌ای با غلظت جریان و سرعت جریان واریزه‌ی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شیب آبراهه معیاری برای بیان سرعت جریان واریزه‌ی است و نوع شیار‌های روی مانع، از موثرترین پارامتر‌ها در عملکرد مانع می‌باشند. 25 درصد افزایش پارامتر ارتفاع رسوب انباشته شده با تغییر 2 درجه در شیب فلوم حاصل شده است. کاهش 7 و 5/12 درصدی پارامتر طول کپه واریزه‌ها در بالادست مانع با تغییر در محل شیار های عمودی تعبیه شده بر روی مانع توسط آزمایشات انجام شده مشاهده شده است. همچنین، فشار‌های وارد به مانع در هر جریان محاسبه شده که می‌تواند در طراحی صحیح مانع بسیار تاثیرگذار باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Laboratory study related to performance increment of flexible network barrier against debris flow

نویسندگان [English]

  • soroor rezapourian ghahfarokhi 1
  • Mohmmad Mehdi Ahmadi 1
  • Koroush Qaderi 2
1 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran;
2 Assitant Professor. Department of Water Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman., Kerman., Iran
چکیده [English]

Flexible debris flow barrier is defined as a type of risk reduction structure against debris flow, which is more economical than concrete barriers. The mentioned barrier has been successfully applied to decrease or even stop the debris flow volume without downstream damage. Performance of the barrier in order to control the full gravel debris flow were examined in a laboratory flume. Then, specific parameters were listed and based on dimensional analysis, behavior of this structure against full gravel debris flow has been programmed, identified and tested using dimensionless criteria. The results of the experiments indicated acceptable performance of network barrier with different opening and geometry against various flow concentrations and debris flow velocities. Moreover, the results showed that the flume slope is a criterion for expressing the flow velocity, and tracks type on the barrier are the most effective factors on the barrier performance. An increase of 25 percent in the accumulated debris height parameter has been occurred with a change of 2 degrees in the flume slope. Decreases equal to 7 and 12.5 percent in the length range parameter of the debris accumulation upstream of the barrier have been observed by the experiments with a change in position of the vertical tracks embedded on the barrier. Moreover, pressures on the barrier are calculated in each flow, which can be actually effective in designing the correct barrier.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kinetic energy absorption
  • debris flow
  • Control efficiency
  • Dynamic behavior
Canelli. L., Ferrero. A. M., Migliazza. M., and Segalini. A. 2012. Debris flow risk mitigation by the means of rigid and flexible barriers- experimental tests and impact analysis. Journal of Natural Hazards Earth Systems science. Vol. 12:1693- 1699.

Huo. M., Zhou. J., Yang. X., and Zhou. H. 2017. Effect of a flexible net barrier on the dynamic behaviors and interception of debris flows in mountainous areas. Journal of mathematics science. Vol. 14, No. 10: 1903- 1918.

Koo. R. C. H., Kwan. J. S. H., Ng. C. W. W., Lam. C., Choei. C. E., Song. D., and Pun. W. K. 2016. Velocity attenuation of debris flows and a new momentum-based load model for rigid barriers. Journal of Landslides. Vol. 14(2): 617- 629.

Kwan. J. S. H., and Koo. R. C. H. 2018. Enhanced technical guidelines for design of debris-resisting barriers. Geotechnical Engineering Office, Hong Kong. No. 333.

Segalini, A., Giani, G. P., and Ferrero, A. M. 2008. Analisi dell’efficienza di barriere di protezione contro la caduta massi e le colate di detrito, Rendiconti online Soc. Geol. It., 2, 1–3.

Volkwein, A. 2014. Flexible debris flow barriers: Design and application. Issue 18. WSL Berichte.

Volkwein. A. 2004. Numerixche Simulation von flexiblen Steinschlagschutzsystemen. Doctoral Thesis. ETH Zurich Research Collection.

Volkwein. A., Wendeler, C., and Guasti. G. 2011. Design of flexible debris flow barrier.5th International Conference on debris flow Hazard Mitigation, Prediction and Assessment:1093- 1100.

Wendeler. C., Volkwein. A., Roth. A., Denk. M., and Wartmann. S. 2007. Field measurements and numerical modeling of flexible debris folw barriers. In Proceedings of Debris-Flow Hazards Mitigation: Mechanics, Prediction, and Assessment, Davos, Switzerland.

Wendeler. C., Volkwein. A., Roth. A., Herzog. B., Hahlen. N., and Wenger. M. 2008. Protection against debris flows by installation of 13 flexible barriers in the Milibach River (Canton Berne, Switzerland). Interpraevent. Conference Proceedings. Vol. 1: 547- 554.