مقایسه آزمایشگاهی آبشستگی موضعی پیرامون صفحات مستغرق منفرد، دوتایی، تک پایه پل مستقر در رأس قوس 180 درجه تند با قوس بدون سازه

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج فارس

چکیده

از آنجا که رودخانه‌های طبیعی به ‌ندرت در مسیری مستقیم جریان دارند و معمولاً در الگویی نامنظم مسیر خود را طی می‌کنند، لذا مطالعه جریان در کانال-های خمیده و قوسی شکل در بررسی ریخت‌شناسی رودخانه‌ها همواره از اهمیت زیادی برخوردار بوده است. از طرفی احداث هر گونه مانع مانند پایه پل و صفحات مستغرق در مقابل جریان باعث پدید آمدن آبشستگی موضعی در اطراف مانع می‌شود. مقایسه این آبشستگی نسبت به آبشستگی ناشی از قوس بدون سازه در جریان‌های نزدیک به سرعت بحرانی می‌تواند برای مهندسان رودخانه جذاب باشد. در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی آبشستگی موضعی قوس تند تحت تاثیر سازه‌های پایه‌ی پل منفرد و صفحات مستغرق منفرد و دوتایی پرداخته شده و این آبشستگی موضعی با آبشستگی قوس بدون سازه هیدرولیکی مقایسه شده است. نتایج آزمایشات نشان داد که استفاده از دو عدد صفحه مستغرق با فاصله‌ی مرکز تا مرکز صفحات معادل قطر پایه پل منفرد، علاوه بر کاهش 30 درصدی عمق آبشستگی نسبت به تک‌پایه، تاثیر زیادی در جلوگیری از پیشروی رسوبات به سمت به پایین‌دست کانال دارد. بحث پیرامون نتایج بدست آمده از این تحقیق از قسمت‌های دیگر این مقاله است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental comparison of local scouring around single, dual submerged vanes, single bridge pier located at 180 degree sharp bend and without structure

نویسندگان [English]

  • Chonoor Abdi Chooplo
  • Mohammad Vaghefi
  • Seyyed Hamed Meraji
Hydraulic Structures, Civil Engineering Department, Persian Gulf University, Iran
چکیده [English]

Flow Study in Curved and bended channels in investigation of river morphology has very importance, because natural rivers rarely run in a direct flow and usually travel along an irregular pattern. On the other hand, the construction of any barrier, such as the bridge pier and submerged vanes in front of the current, would prevent local scouring around the barrier. Comparing this scouring to the scouring due to bend-free structure in flows that are near to critical speed can be appealing to river engineers. In this paper, the local scouring of sharp bend has been investigated in laboratory under the influence of individual bridge pier structures and single and double submerged vanes, also this local scouring has been compared with scouring due to bend without hydraulic structure. The results of the experiments showed that the use of two submerged vanes with center-to-center spacing equivalent to the diameter of the single bridge pier, in addition to reduce the scour depth by 30% relative to the single, has great influence in prevention of the sediments progression towards the channel downstream. The discussion about the results of this research is other parts of this article.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Submerged vanes
  • Single Bridge Pier
  • Sharp Bend
  • Scour Pattern
پرچمی ل، اصغری­پری س ا، شفاهی­بجستان م، "بررسی آزمایشگاهی تأثیر شکل صفحات مستغرق بر آبشستگی پایه پل"، نشریه دانش آب‌ و خاک، 1396، 27 (1)، 41-29.
شجاعی پ، فرسادی­زاده د، حسین­زاده­دلیر ع، سلماسی ف، قربانی م، "کاربرد صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی پایه استوانه‌ای پل‌ها"، نشریه دانش آب‌ و خاک، 1391، 22 (1)، 109-91.
کلامی­زاده م ر،" بررسی آزمایشگاهی تأثیر فاصله استقرار صفحات مستغرق بر عمق آبشستگی در قوس همگرای 90 درجه"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم و تحقیقات خوزستان، 1388.
مسجدی ع ر، کاظمی ح، مرادی ا، "اثر موقعیت پایه پل استوانه‌ای بر عمق آبشستگی در قوس 180 درجه رودخانه­ها"، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب ‌و خاک، 1390، 15 (57)، 9-1.
Barani Gh, Shahrokhi M, “Experimental investigation of submerged Vanes’ shape effect on river-bend stability”, Scientific professional Quarterly, Journal of Hydraulic Structures, 2013, 1 (1), 37-43.
Biswas P, Barbhuiya A , “Effect of submerged vane on three dimensional flow dynamics and bed morphology in river bend”, River Research and Applications, 2019, 35 (3), 301-312.
Bozkus Z, Yildiz O, “Effects of inclination of bridge piers on scouring depth”, Journal of Hydraulic Engineering, 2004, 130 (8), 827-822.
Chiew YM, Melville BW, “Local scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research”, 1987, 25 (1), 15-26.
Dey L, Abdul Karim B, Piya B, “Experimental study on bank erosion and protection using submerged vane placed at an optimum angle in a 180° laboratory channel bend”, Geomorphology, 2017, 283, 32-40.‏
Elsebaie IH, “An experimental study of local scour around circular bridge pier in sand soil”, International Journal of Civil & Environmental Engineering, 2013, 13 (1), 23-28.
Emami Y, Salamatian SA, Ghodsian M, “Scour at cylindrical bridge Pier in a 180 degree channel bend”, Fourth International Conference on Scouring and Erosion, 2008, A-26, 251-262.
Ettema R, Mostafa E, Melville B, Yassin A, “Local Scour at Skewed Piers”, Journal of Hydraulic Engineering, 1998, 124 (7), 756-759.
Karimi N, Heidarnejad M, Masjedi A, “Scour depth at inclined bridge piers along a straight path: A laboratory study”, Engineering Science and Technology, an International Journal, 2017, 20 (4), 1302-1307.
Leschziner MA, Rodi W, “Calculation of strongly curved open channel flow”, Journal of the Hydraulics Division, 1979, 105 (10), 1297-1314.
Maatooq JS, Adhab BA, “Effect of Distance of the Submerged Vanes from the Outer Bank on Sediment Movement within 180 Bend”, American Journal of Engineering and Applied Science, 2017, 10 (3), 679-683.
Masjedi A, Morattab B, Savari A, “Stady of effect angle of submarge vanens on scour hole at flume bend”, Word Applid Sciences Journal, 2011, 13 (9), 2047-2051.
Neill CR, “Mean-velocity criterion for scour of coarse uniform bed-material”, Paper presented at the 12th Congress of the International Association for Hydraulics Research, Colordo, U.S.A, 1967.
Odgaard AJ, Kennedy JF, “River-Bend bank protection by submerged vanes”, Journal of Hydraulic Engineering, 1983, 109 (8), 1161-1173.
Odgaard AJ, Spoljaric A, ²Sediment control by submerged vanes”, Journal of Hydraulic Engineering ASCE, 1986, 112 (12), 1164-1181.
Odgaard AJ, Wang Y, ²Sediment management with submerged vanes”, I. Theory”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 1991, 117 (3), 267-283.
Ouyang H, Lu C, “Optimizing the Spacing of Submerged Vanes across Rivers for Stream Bank Protection at Channel Bends”, Journal of Hydraulic Engineering, 2016, 142 (12), p: 04016062.
Raudkivi AJ, Ettema R, “Clear-Water scour at Cylindrical Piers. Journal of Hydraulic Engineering”, A.S.C.E, 1983, 125 (1), 59-66.
Shafai-Bejestan M, Azizi R, “Experimental investigation of scour depth at edge of different submerged vanes shape”, World Environmental and Water Resources Congress, 2012, 1376-1385.
Sinha SK, Marelius F, “Analysis of flow past submerged vane”, Journal of Hydraulic Research, 2000, 38 (1), 65-71.
Tan SK, Yu G, Lim SY, Ong MC, “Flow structure and sediment motion around submerged vanes in open channel”, Journal of Waterway Port. Coastal and Ocean Engineering, 2005, 131 (3), 132-136.
Teronpi J, Kumar U, “Experimental investigation of local scour around submerged vane”, International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering, 2015, 124 (5), 542-545.
Umeda S, Yamazaki T, Yuhi M, “An experimental study of scour process and sediment transport around a bridge pier with foundation”, In Scour and Erosion, 2010, 66-75.
Vaghefi M, Akbari M, Fiuz AR, “Experimental investigation on bed shear stress distribution in a 180 degree sharp bend by using depth-averaged method”, International Journal of Scientific Engineering and Technology, 2014, 3 (7), 962-966.
Vaghefi M, Akbari M, Fiouz AR, “Experimental study of turbulence kinetic energy and velocity fluctuation distributions in a 180 degree sharp bend”, 10th International Congress on Civil and Environmental Engineering, University of Tabriz, 2015.
Vaghefi M, Motlagh MJTN, Hashemi, SSh, Moradi S, “Experimental study of bed topography variations due to placement of a triad series of vertical piers at different positions in a 180° bend”, Arabian Journal of Geosciences, 2018, 11 (5), 1-13.