بررسی آزمایشگاهی و کنترل آبشستگی در رودخانه ها ناشی از جت افقی مستغرق

آبشستگی، پدیده ای است که بر اثر اندرکنش آب و خاک در رودخانه ها، مسیل ها و پایین دست سازه های هیدرولیکی رخ می دهد. این پدیده ممکن است پایداری سازه هایی را که در مجاورت جریان آب قرار دارند را تهدید کرده و حتی موجب تخریب آن ها شود. در مهندسی رودخانه، برای حفاظت سازه ها در مقابل آبشستگی، از تمهیداتی قبیل کف بند، سنگچین و یا ترکیبی از آن ها (محافظ مرکب) در پایین دست سازه ها استفاده می شود. اگرچه آبشستگی ناشی از جت افقی مستغرق خروجی از دریچه های کنترلی موضوع تحقیق بسیاری از محققیق قرار گرفته است، ولی نتایج و روابط ارائه شده توسط آنان در محدوده خاصی قابل کاربرد می باشد. بنابراین مطالعه بر روی پارامترهای این پدیده و برآورد ابعاد حفره آبشستگی و تاثیر تمهیدات حفاظتی بر آن همچنان ضروری می باشد. در این تحقیق، تاثیر پارامترهای موثر بر پدیده آبشستگی مانند زمان، سرعت جت خروجی از زیر دریچه، عمق پایاب و طول محافظ بستر مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های این تحقیق در آزمایشگاه هیدرولیک مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری کشور در فلومی به طول 8 متر انجام شدند. با استفاده از آنالیز ابعادی آزمایش ها دسته بندی و به 4 گروه تقسیم بندی شدند. در آزمایش های دسته اول، تاثیر پارامترهای موثر بر پدیده آبشستگی در شرایط هیدرولیکی مختلف در حالت بستر حفاظت نشده بررسی شد. در شرایط هیدرولیکی مشابه با دسته اول، تاثیر طول های مختلف کف بند، سنگچین و محافظ مرکب بر آبشستگی، به ترتیب در دسته های دوم سوم و چهارم مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق، قسمت عمده آبشستگی در 5 دقیقه ابتدای آبشستگی رخ می دهد، سپس روند آبشستگی به طور قابل ملاحظه ای کاهش پیدا می کند. همچنین افزایش سرعت جت (کاهش بازشدگی دریچه) منجر به افزایش ابعاد حفره آبشستگی می شود. به علاوه افزایش عمق پایاب تا حد معینی منجر به تغییرات ابعاد پروفیل طولی آبشستگی می گردد. نتایج تحقیق حاضر موْید این است که افزایش طول روش های مختلف حفاظت بستر، به طور قابل ملاحظه ای ابعاد پروفیل طولی آبشستگی را کاهش می دهد. اگر طراحی سنگچین به درستی انجام شود، در مقایسه با دیگر روش ها بیشتر می تواند باعث کاهش آبشستگی شود. در این تحقیق، سازه های هیدرولیکی براساس اهمیتشان به 3 دسته با اهمیت متوسط، زیاد و بسیار زیاد تقسیم-بندی شدند و برای محافظت از بستر پایین دست آن ها با استفاده از روش های مختلف طول هایی پیشنهاد شد. با استفاده از روش حداقل مربعات روابط تجربی مناسبی برای برآورد ابعاد اصلی پروفیل طولی آبشستگی پیشنهاد شد. مقایسه نتایج تحقیق حاضر با داده های اندازه گیری شده و روابط پیشنهادی دیگر محققین نشان دادند که از دقت نسبتا مناسبی برخوردار می باشند.