مطالعه تنش برشی بستر پیرامون تکیه‌گاه پل در حضور پوشش گیاهی صلب غیر مستغرق روی دشت سیلابی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند

2 استاد، گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

چکیده

بیشتر تکیه‌گاه پل‌ها در دشت سیلابی قرار گرفته‌اند. یکی از موارد متداول در دشت سیلابی وجود پوشش گیاهی است. هدف این تحقیق بررسی اثر پوشش گیاهی صلب غیر مستغرق روی دشت سیلابی بر میزان تنش برشی بستر پیرامون تکیه‌گاه پل در مقطع مرکب می‌باشد. تراکم‌های مختلف پوشش گیاهی در دشت سیلابی مورد استفاده قرار گرفت. انتخاب تراکم‌ها به گونه‌ای بود که در هر گام، تراکم پوشش گیاهی تقریباً دو برابر شود. برای محاسبه تنش برشی بستر، از تنش‌های رینولدزی ،  و  استفاده شد. سرعت جریان در اعماق مختلف بوسیله سرعت‌سنج سه بعدی الکترومغناطیس اندازه‌گیری شد. در این تحقیق با توجه به عمق کم جریان در دشت سیلابی، سرعت‌سنج الکترومغناطیس توانایی اندازه‌گیری نوسان‌های سرعت نزدیک کف کانال را نداشت. بنابراین، تنش رینولدزی در اعماق مختلف محاسبه و برای محاسبه تنش‌های رینولدزی کف کانال ،  و  از روش برون‌یابی تنش‌های رینولدزی به بستر کانال استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد بیشترین میزان تنش برشی در دماغه بالادست تکیه‌گاه است. همچنین، توسعه تنش برشی تحت یک زاویه مایل حدوداً 45 درجه نسبت به دماغه بالادست تکیه‌گاه مشاهده شد. در حالت‌هایی که پوشش گیاهی استفاده شد، تنش برشی دماغه تکیه‌گاه کم شده و تنش برشی در آبراهه اصلی مقطع مرکب افزایش داشته است. همچنین، با افزایش تراکم پوشش گیاهی، تنش برشی دماغه تکیه‌گاه کاهش می‌یابد. تنش برشی دماغه تکیه‌گاه، در حالت بدون پوشش گیاهی معادل 84/3، در حالت 12S= به میزان 41/3، در حالت 16S= برابر 04/3 و در حالت 8S= معادل 6/2 نیوتن بر متر مربع محاسبه شد. S فاصله بین موانع به سانتی‌متر است.

کلیدواژه‌ها


دریکوندی، خ.، فتحی مقدم، م.، مسجدی، ع. و بینا، م. (1391). بررسی اثر تراکم و انعطاف پذیری پوشش گیاهی روی ضرائب زبری در سواحل رودخانه­ها و دشت­های سیلابی درحالت غیرمستغرق. مجله تحقیقات منابع آب ایران، سال 8، شماره 2، ص. 24-35.

صانعی، م. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی بررسی آزمایشگاهی ضریب زبری پوشش گیاهی در سیلابدشت­ها (1391). پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، وزارت جهاد کشاورزی.

وحیدی، ا. و امید، م.ح. (1391). تأثیر پوشش گیاهی صلب غیرمستغرق بر ضریب زبری و تنش برشی در شرایط جریان غیر یکنواخت تدریجی. یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، ارومیه.

Ahmed, F. and Rajaratnam, N. (2000). Observations on flow around an abutment. Journal of Engineering Mechanics, 125(1), pp. 51-59.

Anonymous. (2004). Enhanced abutment scour studies for compound channels. Publication No. FHWA-RD-99-156.

Barbhuiya, A. K. and Dey, S. (2003). Vortex flow field in a scour hole around abutments. International Journal of Sediment Research, 18(4), pp. 310-325.

Barbhuiya, A. K. and Dey, S. (2004). Local scour at abutments: a review. Sadhana, Indian Academy of Sciences, 29(139), pp.449-476.

Dey, S. and Barbhuiya, A. K. (2005a). Flow field at a vertical-wall abutment. Journal of Hydraulic Engineering, 131(12), pp.1126-1135.

Dey, S. and Barbhuiya, A. K. (2005b). Turbulent flow field in a scour hole at a semicircular abutment. Canadian Journal of Civil Engineering, 32(1), pp. 213-232.

Dey, S. and Barbhuiya, A. K. (2006a). 3D flow field in a scour hole at a wing-wall abutment. Journal of Hydraulic Research, 44(1), pp. 33-50.

Dey, S. and Barbhuiya, A. K. (2006b). Velocity and turbulence in a scour hole at a vertical-wall abutment. Journal of Flow Measurement and Instrumentation, 17(1), pp. 13-21.

Duan, J.G. (2009). Mean flow and turbulence around a laboratory spur dike. Journal of Hydraulic Engineering, 135(10), pp. 803-811.

Jordanova, A.A. and James, C.S. (2003). Experimental study of bed load transport through emergent vegetation. Journal of Hydraulic Engineering, 129(6), pp. 474-478.

Kwan, F. (1984). Study of abutment scour, Report No. 328, School of Engineering, University of Auckland, New Zealand.

Kwan, F. (1988). Study of abutment scour, Report No. 451, School of Engineering, University of Auckland, New Zealand.

Kothyari, U.C., Hashimoto, H. and Hayashi, K. (2009). Effect of tall vegetation on sediment transport by channel flows. Journal of Hydraulic Research, 47(6), pp. 700-710.

Melville, B. W. (1992). Local scour at bridge abutments. Journal of Hydraulic Engineering, 118(4), pp. 615-631.

Molinas, A., Kheireldin, K. and Baosheng, W. (1998). Shear stress around vertical wall abutments. Journal of Hydraulic Engineering, 124(8), pp. 822-830.

Stone, B. M. and Shen, H. T. (2002). Hydraulic resistance of flow in channels with cylindrical roughness. Journal of Hydraulic Engineering, 128(5), pp. 500-506.

Teruzzi, A., Ballio, F. and Armenio, V. (2009). Turbulent stresses at the bottom surface near an
abutment: laboratory-scale numerical experiment. Journal of Hydraulic Engineering, 135(2), pp. 106-117.

Ursic, M. C. (2011). Quantification of shear stress in a meandering native topographic channel using a physical hydraulic model. M.Sc. Thesis, Fort Collins, Colorado State University, USA.

Yang, K. J., Cao, S. Y. and Knight, D. W. (2007). Flow patterns in compound channels with vegetated floodplains. Journal of Hydraulic Engineering, 133(2), pp. 148-159.