بررسی و کنترل آبشستگی زیر لوله های مستغرق تحت جریان یک سویه

لوله های انتقال آب و سایر سیال ها که در بستر دریاها و رودخانه ها قرار می گیرند، الگوی جریان را در اطراف خود تغییر می دهند. این تغییرات باعث افزایش تنش برشی بستر و شدت آشفتگی در اطراف لوله شده و حفره ی آبشستگی را در زیر لوله ایجاد می کنند. در این وضعیت وقوع آبشستگی در زیر لوله ها ممکن است منجر به ناپایداری، خمش و حتی شکستگی شده و در نهایت موجب خسارات اقتصادی و زیست محیطی بسیار شدیدی شود. جنبه مثبت فرآیند آبشستگی زیر لوله این است که لوله به طور خود به خودی دفن می-گردد و لذا در هزینه های اجرایی به شدت صرفه جویی می شود. در تحقیق حاضر علاوه بر بررسی آبشستگی زیر لوله، از آبپایه نیز به عنوان راهکاری نوین جهت کاهش و کنترل آبشستگی استفاده گردیده است. بدین منظور، 4 لوله (صاف و زبر) با قطرهای متفاوت در کانالی به طول 10 متر و عرض 25 سانتی متر و عمق 50 سانتی متر با شرایط جریان u?u_c =0/8-0/9، مدل سازی شد. آزمایش ها در 4 حالت: 1) آبشستگی زیر لوله صاف بدون آبپایه 2) آبشستگی زیر لوله صاف همراه با آبپایه 3) آبشستگی زیر لوله زبر بدون آبپایه 4) آبشستگی زیر لوله زبر همراه با آبپایه، انجام گردید. در حالت دوم و چهارم آبپایه در 4 فاصله مختلف (l=0,d?4,d?2,d) از مرکز لوله و در پایین دست لوله قرار داده شد. در آزمایش ها آبپایه مانعی برای انتشار گرداب های برخاستگی شد و فرسایش پایین دست لوله را کنترل نمود. نتایج این تحقیق نشان داد که هر چه فاصله آبپایه از مرکز لوله کمتر باشد، بیشترین تأثیر را در کاهش عمق آبشستگی در زیر لوله دارد. در حالتی که آبپایه درست در زیر مرکز لوله (l=0) قرار گرفت، عمق آبشستگی زیر لوله حدود 100% کاهش یافت. همچنین در این حالت با گذر مدت زمان طولانی از ابتدای آزمایش، به دلیل گردابه فکنی های ایجاد شده در پایین دست و جابه جا شدن ذرات به سمت لوله، فرآیند دفن طبیعی لوله به وقوع پیوست.