تأثیر زمان وقوع اوج هیدروگراف سیل بر آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دکترای مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی تکنیک تهران)

2 استاد هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی تکنیک تهران)

چکیده

در مطالعه حاضر تأثیر زمان وقوع اوج سیلاب بر آبشستگی دور پایه پل بررسی شده است. بر این اساس هیدروگراف‌هایی با زمان تداوم یکسان ولی زمان وقوع اوج متفاوت در آزمایشگاه تولید شد. علاوه بر این هیدروگراف‌هایی با دو اوج متوالی با شدت جریان‌های متفاوت در شرایط اوج مورد بررسی قرار گرفت. در هر آزمایش، مشخصات حفره آبشستگی در پلان و پروفیل طولی و همچنین تغییرات زمانی عمق آبشستگی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد برای هیدروگراف‌های با زمان تداوم ثابت، زمان وقوع دبی اوج سیلاب تأثیر ناچیزی بر عمق آبشستگی نهایی دارد، ولی این زمان بر توسعه زمانی آبشستگی مؤثر است. همچنین برای هیدروگراف‌های با دو اوج متفاوت و زمان تداوم یکسان نیز زمان وقوع اوج‌ها بر توسعه زمانی عمق آبشستگی موثر بوده، ولی تأثیر ناچیزی بر عمق آبشستگی نهایی دارد. نکته دیگر اینکه به علت زمان تداوم کوتاه بعضی از هیدروگراف‌های مورد مطالعه و عدم تعادل حفره آبشستگی، مقداری از رسوبات در داخل حفره آبشستگی نشست می‌کند و در نتیجه بعد از عبور هیدروگراف جریان، اندکی عمق آبشستگی کاهش می‌یابد که مقدار آن در بدترین حالت در حدود 5 درصد عرض پایه می‌باشد. در ادامه تغییرات زمانی عمق آبشستگی برای هیدروگراف‌های مورد مطالعه در تحقیق حاضر، با استفاده از مدل هیدروگراف پله‌ای و استفاده از روابط برآورد نرخ آبشستگی در شرایط جریان دائمی محاسبه شد. نتایج محاسبات نشان داد که در بهترین حالت محاسبه عمق آبشستگی نهایی با استفاده از مدل هیدروگراف پله‌ای با خطای متوسطی در حدود 10 درصد همراه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


فاردی،آر. وی. و چالتون، اف. جی. (1381)، "نقش عوامل هیدرولیکی در طراحی پل­ها"، ترجمه دکتر امیر رضا زراتی، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

سلامتیان، ا.، زراتی، ا. ر.، کریمایی، م. (1391)، "مطالعه انتقال رسوب بستر در جریان غیردائمی"، نهمین کنفرانس بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران.

سلامتیان، ا.، "بررسی میزان آبشستگی اطراف پایه­های پل در جریان­های غیر دائمی و تحلیل قابلیت اطمینان با و بدون طوق محافظ"، رساله دکتری، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1392.

Breusers, H. N. C., Nicollet, G., and Shen, H. W. (1977). “Local scour around cylindrical bridge piers”, Journal of  Hydraulic Research, 15(3), pp. 211-252.

Briaud J. L.,  Chen H. C., Kwak K. W., Han S. W., and Ting F. C. K. (2001). “Multiflood and multilayer method for scour rate prediction at bridge piers”, Journal of Geotechnical and Geoenvirnmental Engneering, 127(2), pp. 114-125.

Chang, W. Y., Lai, J. S., and Yen, C. L. (2004). “Evaluation of scour depth at circular bridge piers”, Journal of  Hydraulic Engineering, 130(9), pp. 905-913.

Chow, V. T. (1959). Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill, New York.

De sutter, R., Verhoeven R., and Andreas Krein, A., (2001). “Simulation of sediment transport during flood events: laboratory work and field experiments”, Journal of Hydrological Science, 46(4), pp. 599-610.

Hager, W. H., and Unger, J. (2010), “Bridge pier scour under flood waves”, Journal of Hydraulic Engineering, 136(10), pp. 842-847.

Kothyary, U. C., Garde, R. J., and Ranga Raju, K. G. (1992). “Temporal variation of scour around circular bridge pier”, Journal of Hydraulic Engineering, 118(8), pp. 1091-1106.

Karimaee Tabarestani, M. and Zarrati, A. R., (2014),”Sediment transport during flood event, A review”, International Journal of Enviernmental Science and Tecnology, 12(2), pp. 775-788.
Lee, K.T., Liu, Y.L., and Cheng, K.H. (2004). “Experimental investigation of bed load transport processes under unsteady flow conditions”, Hydrological Processes, 18(13), pp. 2439-2454.

Lu, J. Y., Hong, J. H., Su, C. C., Wang, C. Y., and Lai, J. S. (2008). “Field measurements and simulation of bridge scour depth variations during floods”, Journal of  Hydraulic Engineering, 134(6), pp. 810-821.

Lu, J. Y., Shi, Z. Z., Hong, J. H., Lee, J. J. and Raikar, R. V. (2011). “Temporal variation of scour depth at nonuniform cylindrical piers”, Journal of Hydraulic Engineering, 137(1), pp. 45-56.

Melville, B. W. and Coleman, S. E. (1999). Bridge Scour, Water Resources Publications.

Melville, B. W. and Chiew, Y. M. (1999). “Time scale for local scour at bridge piers”, Journal of  Hydraulic Engineering, Vol. 125(1), pp. 59-65.

Mia, M. F., and Nago, H. (2003), “Design method of time-dependent local scour at circular bridge pier”, Journal of Hydraulic Engineering, 129(6), pp. 420– 427.

Oliveto G. and Hager W.H. (2002). “Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour”, Journal of  Hydraulic Engineering , 128 (9), pp. 811-820.

Oliveto, G., and Hager, W. H. (2005). “Further results to time-dependent local scour at bridge elements”, Journal of  Hydraulic Engineering, 131(2), pp. 97-105.

Raudkivi, A. J. and Ettema, R. (1983). "Clear water scour at cylindrical piers", Journal of Hydraulic Engineering, 109(3), pp. 338-350.

Scott, S. H., (2006). “Predicting sediment transport dynamics in ephemeral channels: A review of literature”, ERDC/CHL CHETN-VII-6, U.S. Army Corps of Engineers.

Song, T. and Graf, W. H. (1996). “Velocity and turbulence distribution in unsteady open-channel flow”, Journal of Hydraulic Engineering, 122(3), pp. 141–154.