بررسی تأثیر سری صفحات مستغرق در جلوگیری و کنترل آبشستگی ناشی از تنگ شدگی آبراهه

آبشستگی پدیده ای است که در اثر فرسایش بستر توسط جریان آب و حمل مواد بستر توسط نیرویی که این جریان به مواد بستر وارد می کند، به وجود می آید. هنگامی که سازه ای در بستر رودخانه یا در طرفین یک آبراهه قرار می گیرد یک تنگ شدگی در مقطع رودخانه ایجاد می شود. در چنین شرایطی زمینه لازم برای وقوع پدیده آبشستگی انقباضی که اصطلاحا به آبشستگی تنگ شدگی نیز موسوم است فراهم می گردد. این پدیده به مرور زمان باعث می شود اطراف پی سازه خالی و در نهایت سبب تخریب سازه شود. بنابراین بررسی آبشستگی کنار سازه های آبی و به کاربردن روش ها و تجهیزاتی برای کاهش آبشستگی اطراف سازه بسیار حائز اهمیت است. از جمله روش های مدرنی که به منظور اصلاح الگوی جریان در رودخانه صورت می گیرد، استفاده از صفحات مستغرق می باشد. این صفحات در جهت جریان رودخانه و با زاویه کمی نسبت به آن و به شکل پره مانند در کف بستر رودخانه ها برای اهداف مختلف نصب می شوند. مطالعه حاضر نیز با هدف بررسی تأثیر صفحات مستغرق در جلوگیری و کنترل آبشستگی ناشی از تنک شدگی آبراهه صورت گرفته است. برای این منظور، آزمایش های متعددی در فلومی به طول 20 متر و عرض 6/0 متر و ارتفاع 6/0 متر انجام گرفت. به منظور ایجاد تنگ شدگی در کانال مورد نظر از آهن گالوانیزه به ضخامت 1 میلیمتر استفاده گردید و چهار تنگ_شدگی متفاوت به عرض های 20، 30، 40 و 50 سانتی متر در کانال ایجاد شد. رسوبات استفاده شده در بستر، غیر چسبنده و با دانه بندی یکنواخت با قطر متوسط 78/0 میلیمتر انتخاب گردید. در این تحقیق از سه جفت صفحه مستغرق از جنس پلاستیک فشرده با ضخامت 10 میلیمتر و طول 9 سانتی متر استفاده شد. صفحات در سه زاویه 10، 20 و 30 درجه نسبت به جهت جریان به صورت چسبیده به دیواره و با فواصل 50 سانتی متر واقع شدند. کلیه آزمایش ها با سه دبی 20 ، 30 و 40 لیتر بر ثانیه تکرار شدند. هر آزمایش هفت ساعت به طول انجامید و حداکثر عمق آبشستگی در بازه های زمانی متفاوت اندازه-گیری و ثبت گردید. نتایج این آزمایش ها مبین موثر بودن کاربرد صفحات مستغرق تحت هر سه زاویه در کاهش میزان آبشستگی در محل تنگ شدگی آبراهه می باشد. از میان سه زاویه مورد آزمایش، زاویه حمله 20 درجه، بیشترین تأثیر را نسبت به زوایای دیگر در تمامی آزمایش ها داشت. حداکثر کاهش آبشستگی به میزان 75 درصد برای عرض ثابت 50 سانتی متر در دبی 20 لیتر بر ثانیه ملاحظه گردید. در ضمن بیشترین کاهش در میزان آبشستگی در یک دبی ثابت در عرض تنگشدگی 50 سانتی متر تحت زاویه 20 درجه رخ داد که مقدار این کاهش نیز برابر با 75 درصد می باشد.