تأثیر سیستم تزریق هوا در کاهش آبشستگی قوس ملایم 90 درجه

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشگاه شهید چمران اهواز

2 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز گروه سازه های آبی

3 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده علوم آب، دانشگاه شهید چهران اهواز

4 دانشگاه لوزان سوئیس

چکیده

یکی از روش‌های نوین حفاظت از سواحل رودخانه‌های آبرفتی در محل قوس‌ها و بهبود شرایط کشتیرانی استفاده از سازه سیستم تزریق هوا است. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تأثیر این سازه بر توپوگرافی بستر و الگوی جریان در کانال قوسی 90 درجه ملایم پرداخته شده است. بدین منظور آزمایش‌هایی تحت شرایط هیدرولیکی مختلف در اعداد فرود 37/0، 41/0، 45/0 و 47/0 و با 3 زاویه 0، 45 و 90 درجه و با 3 دبی تزریق هوا انجام شدند. نتایج نشان دادند وجود سازه در قوس موجب اصلاح الگوی مورفولوژی و توزیع سرعت شد به طوری که بیشینه عمق آبشستگی را 47% کاهش و آن را از قوس بیرونی دور نمود و بیشینه سرعت را از قوس بیرونی دور کرده و به میانه فلوم منتقل نمود، علاوه بر آن زاویه 90 درجه دارای کمترین و زاویه صفر درجه بیشترین آبشستگی را در قوس خارجی دارند. همچنین با افزایش دبی تزریق هوا عمق آبشستگی کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها


آرمان، ع. ظهیری، ج. و فتاحی، پ. (1396)."شبیه­سازی الگوی جریان و رسوب با حضور سری آبشکن‌ها در قوس 90 درجه ملایم با استفاده از مدل CCHE2". نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک، دوره 24، شماره 3، ص.ص. 21-39.

بهرامی یاراحمدی، م. (1392)."بررسی  آزمایشگاهی ترکیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر در قوس 90 درجه"، (رساله دکتری)، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

سوزه­پور، ع. و شفاعی بجستان، م. (1397)."کنترل جابجایی عرضی قوس­های رودخانه­ای با نصب صفحات شناور ". نشریه دانش آب و خاک، دوره 28، شماره 1، ص.ص. 143-131.

شاکر، ا. و کاشفی­پور، س.م. (1393)."بررسی آزمایشگاهی توزیع سرعت و تنش برشی جریان در قوس 90 درجه همراه و بدون وجود سری آبشکن ". نشریه دانش آب و خاک، دوره 24، شماره 3، ص.ص. 55-68.

کوچک، پ. کاشفی­پور، س.م قمشی، م. و فتحی، ا. (1396). "بررسی اثر استغراق و زاویه آبشکن باندال­لایک نسبت به ساحل بر بیشینه عمق آبشستگی اطراف آن بر قوس ملایم 90 درجه ". نشریه دانش آب و خاک، دوره 27، شماره 3، ص.ص. 39-27.

فضلی، م. قدسیان، م. و صالحی­نیشابوری، س.ا. (1396). "تغییرات توپوگرافی بستر در قوس 90 درجه در شرایط مختلف جریان". مجله فنی و مهندسی مدرس، شماره 35، ص.ص. 142-123.

کوچک، پ. (1395). "بررسی اثر هندسه آبشکن باندال­لایک بر روی الگوی فرسایش در قوس 90 درجه در شرایط استغراق"، (رساله دکتری)، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

Biswas, P. and Barbhuiya, A. K. (2015). "Experimental study on scour at 90° horizontal forced bend and its protection using riprap", International Conference on Water Resources, Coastal And Ocean Engineering Aquatic Procedia.

Biswas, P. and Barbhuiya, A. K. (2018). "Countermeasure of river bend scour using a combination of Submerged vanes and Riprap", International Journal of Sediment Research, https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2018.04.002i.

Blanckaert, K. (2002). "Analysis of coherent flow structures in a bend based on instantaneous –velocity profiling", Third International Symposium on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Mechanics and Fluid Engineering EPFL.

Blanckaert, K. Buschman, F. A. Schleiss, A. and Wijbenga, J. H. A. (2008). "Redistribution of velocity and bed-shear stress in straight and curved open channels by means of air bubble screen: Laboratory experiments". J. Hydraulic. Eng-ASCE.134,(2),PP.184-195.

Blankart, K., and Graf, W. H. (2001). "Mean flow and turbulence in open channel bend", Journal of Hydraulic Engineering. Vol. 127, No. 10., pp. 835-846.

Dugue, V. Blanckaert ,K. and Schleiss, A. (2012). "Flow patterns induced by a bubble screen in a sharply curved flume based on Acoustic Doppler Velocity Profiler measurements". 8th Int  Symp. on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Mechanics and Fluid Engineering, Dresden, Germany, 19-21 September .

Dugue,V. Blanckaert, K. and Schleiss, A. (2011). "Influencing bend morphodynamics by means of an airbubble screen - Topography and velocity field". Proc. of the 7th IAHR Symp. on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, Beijing, China.

Dugue, V. Blanckaert, K. and Schleiss, A.(2012). "An Air-Bubble Screen used as a countermeasure to Reduce Erosion in Open-Channel bends". ICSE6-204, 27-31 August, Paris.

Dugue, V. Blanckaert, K. Chen Q. and Schleiss A.(2015). "Influencing flow patterns and bed morphology in open channels and rivers by means of an air-bubble screen". J. of Hydraulic Eng-ASCE.141(1), pp. 1–13.

Dugue, V. Blanckaert, K. Chen, Q. and Schleiss, A.(2013). "Reduction of bend scour with an airbubble screen: Morphology and flow pattern". Int  J. of Sediment Res. 28(1), pp. 15–23.

Fazli, M. Ghodsian, M. and Salehi Neyshabouri, S.AA. (2008). ".Scour and flow field around a spur dike in a 90° bend". International Journal of Sediment Research 23, pp. 56-68.

Ghodsian, M. and Vaghefi, M. (2009). "Experimental study on scour and flow field in a scour hole around a T-shape spur dike in a 90° bend". Int .J .of Sediment Res .24(2), pp. 145-158

Giri, S. and Shimizu, Y. (2004). "Observation on bed variation in a meandering like flume with river training structures ". JSCE, Vol. 48.

Ikeda, S. (1975). "On secondary flow and bed profile in alluvial curved open channel. Proc.16th congr. Of IAHR. Vol. 2, pp. 105–112.

Izadinia, E. and  Heidarpour, M. (2015). " Comparison of Different Configurations of Air-bubble Screens around the Pier to Control Scour". International Congress on Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran.

Mehraein, M . Ghodsian, M.  Khosravi, M. and Vaghefi, M.(2016). "Experimental Study on Flow Pattern And Scour Hole Dimensions Around a T-Shaped Spur Dike in a channel bend under Emerged and Submerged Conditions". Int J Civ Eng. DOI 10.1007/s40999-017-0175-x.

Novak, P. Moffat, A.I.B. Nalluri, C. Narayanan, R. (2004). Hydraulic structures. Taylor & Francis, London.

Odgaard, A. J. (1984). "Flow processes in alluvial channel bend". Journal of Water Resources research, Vol. 24, No. 1, pp.5-46.

Rozovskii, I. L. (1957). "Flow of water in bend of open channel". Academy of sciences of the Ukrainin SSR, Institute of Hydrology and Hydraulic Engineering.

Sharma, K. Mohapatra, P. (2012). "Separation Zone In Flow Past a Spur Dyke on Rigid Bed Meandering Channel" .Journal of Hydraulic Engineering, 138(10). pp. 897–901.

Shukry, A. (1950). "Flow around bends in an open flume". Trans. ASCE, 115.

Wijbenga, J.H.A. Schielen, R. Blanckaert, K. and Buschman, F. (2006). "Secondary flow and velocity redistribution by bubble screens in open channel bend". Int Conf. on Fluvial Hydraulics, LISBON, PORTUGAL, 6–8 September.

Zimmermann, C. and Kennedy, J. F. (1978). "Transverse bed slopes in curved alluvial stream". Journal of Hydraulic Division, ASCE. Vol. 104, No. 1, pp. 33-48.