نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

بررسی آزمایشگاهی تأثیر فاصله برخورد جت‌های متقاطع متقارن تا سطح آب روی حفره آب‌شستگی در بستر رسوبی چسبنده

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
چکیده
در این پژوهش، پدیده آب‌شستگی ناشی از جت‌های متقاطع متقارن روی بستر رسوبی چسبنده مورد بررسی قرار گرفته است. آب‌شستگی به دلیل افزایش تنش برشی دینامیک جریان نسبت به تنش برشی بحرانی مقاومت بستر رخ می‌دهد که منجر به ایجاد حفره‌های فرسایشی در بستر می‌شود. این تحقیق به بررسی تأثیر سه متغیر اصلی شامل زاویه برخورد بین جت‌ها، فاصله برخورد جت‌ها تا سطح آب، و مقاومت بستر بر ابعاد حفره آب‌شستگی پرداخته است. برای این منظور، آزمایش‌های مختلفی انجام شد و تأثیرات هر یک از متغیرهای مورد نظر بر ابعاد حفره شامل عمق، طول و عرض آن بررسی گردید. نتایج نشان داد که افزایش فاصله برخورد جت‌ها تا سطح آب، زاویه برخورد جت‌ها و مقاومت بستر، منجر به کاهش ابعاد حفره آب‌شستگی گردید به گونه‌ای که این کاهش حداقل 16 درصد در عمق، 8 درصد در طول و 10 درصد در عرض حفره شد. علاوه بر این، با افزایش مقاومت بستر در شرایط یکسان هیدرولیکی، عمق حفره حداقل 12 درصد و طول و عرض حفره حداقل 50 درصد کاهش یافت. شکل حفره ایجاد شده بیضوی بوده که با افزایش زاویه برخورد جت‌ها، ابعاد حفره بیش از 67 درصد کاهش یافته است. این یافته‌ها نشان می‌دهند که تغییرات در زاویه و فاصله برخورد جت‌ها و همچنین مقاومت بستر، تأثیر مستقیم و مهمی بر ویژگی‌های آب‌شستگی و شکل‌گیری حفره‌ آب‌شستگی دارند.
کلیدواژه‌ها

Ahmad, Q. & Ghani, U. (2024). Experimental investigation of local scour around inclined bridge piers on clay-sand mixed cohesive sediment bed in clear-water conditions. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 49, 2013-2033.
Ansari, S.A., Kothyari, U.C. & Raju, K.G.R. (2003). Influence of cohesion on scour under submerged circular vertical jets. Journal of Hydraulic Engineering, 129(12), 1014-1019.
Bollaert, E.F.R. (2002). The influence of plunge pool air entrainment on the presence of free air in rock joints. Proc. Int. Workshop on Rock Scour, Lausanne, Swets & Zeitlinger, Lisse, Switzerland, 137–149.
Choi, S.U. & Choi, S. (2022). Prediction of local scour around bridge piers in the cohesive bed using support vector machines. KSCE Journal of Civil Engineering, 26(5), 2174-2182.
Dong, C., Yu, G., Zhang, H. & Zhang, M. (2020). Scouring by submerged steady water jet vertically impinging on a cohesive bed. Ocean Engineering, 196, 106781, https://doi.org/10.1016/j.oceaneng. 2019.106781.
Ghodsian, M. & Nazarimehr, F. (2022). Experimental study of scouring of cohesive sediments caused by free fall jets. Journal of Hydraulics, 17(3), 1-14. (In Persian)
Hassan, Z.F., Karim, I.R. & Al-Shukur, A.H.K. (2020). Effect of interaction between bridge piers on local scouring in cohesive soils. Civil Engineering Journal, 6(4), 659-669.
Link, O., Klischies, K., Montalva, G. & Dey, S. (2013). Effects of bed compaction on scour at piers in sand-clay mixtures. Journal of Hydraulic Engineering, 139(9), 1013-1019.
Lodhi, A.S., Jain, R.K. & Sharma, P.K. (2016). Influence of cohesion on scour around submerged dike founded in clay–sand–gravel mixtures. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 22(1), 70-87.
Mirzaee, R., Mohammadi, M., Mousavi, S.F., Bagherzadeh, M. & Hosseini, K. (2023). Application of soft computing techniques to estimate the scouring depth formed by crossing jets. Water Science and Technology, 87(8), 1853-1865.
Naini, S., Karami, H. & Hosseini, K. (2022). Experimental investigation and determination of scour dimensions due to symmetric crossing jets. Journal of Hydraulics, 17(2), 107-125. (In Persian)
Pagliara, S., Hager, W.H. & Minor, H.E. (2006). Hydraulics of plane plunge pool scour. Journal of Hydraulic Engineering, 132(5), 450-461.
Pagliara, S. & Palermo, M. (2008). Plane plunge pool scour with protection structures. Journal of Hydro-environment Research, 2(3), 182-191.
Pagliara, S., Roy, D. & Palermo, M. (2011). Scour due to crossing jets at fixed vertical angle. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 137(1), 49-55.
Pagliara, S., Palermo, M. & Roy, D. (2012). Stilling basin erosion due to vertical crossing jets. Journal of Hydraulic Research, 50(3), 290-297.
Pagliara, S. & Palermo, M. (2017). Scour process caused by multiple subvertical non-crossing jets. Water Science and Engineering, 10(1), 17-24.

  • تاریخ دریافت 06 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 28 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش 29 اسفند 1403