بررسی اثر فواصل طولی و عرضی صفحات مستغرق بر آبشستگی موضعی ابجاد شده در محل تکیه گاه پل

کنترل آب شستگی تکیه گاه پل از دیرباز مورد مطالعه محققین قرار داشته است که روشهای مختلفی همچون سنگ فرش، بلوک بتنی، گابیون یا توری سنگی، کیسه های ماسه ای، لحاف بتنی، دیواره موازی، طوقه تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است. صفحات مستغرق نیز از جمله روشهایی است که در سایر کارهای مهندسی رودخانه از جمله کنترل فرسایش ساحل، کنترل رسوب ورود به آبگیر، عمیق کردن بستر رودخانه، تغییر جهت و الگوی جریان و کاهش فرسایش در محل پایه های پل مورد مطالعه قرار گرفته است. در خصوص استفاده از صفحات مستغرق برای تکیه گاه مستطیلی کوتاه تاکنون مطالعه ای منتشر شده است که هدف اصلی این پایان نامه است. در این پایان نامه ضمن مروری بر منابع، اقدام به ساخت مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران گردید تا بتوان با آزمایشهای متعددی معیارهای طراحی صفحات مستغرق استخراج گردد. فلوم مورد استفاده دارای طول 8 متر، عرض یک متر، ارتفاع 6/0 متر و شیب ثابت 0003/0 می باشد. از تکیه گاه مستطیلی کوتاه به طول پیشروی 20 سانتی متر در کناره فلوم استفاده شد و در محدوده ای از بستر فلوم رسوب یکنواخت با اندازه متوسط 76/0 میلیمتر استفاده شد. صفحات مستغرق از جنس ورق گالوانیزه به ضخامت یک میلیمتر به شکل مستطیلی و به ارتفاع و طول برابر 5، 10 سانتی متر مطابق با توصیه ادگارد انتخاب گردید. عمق آب در تمام آزمایشها برابر 15 سانتی متر ثابت نگه داشته شد تا معیار ادگارد رعایت گردد. در این مطالعه ابتدا آزمایشهای شاهد بدون حضور صفحه برای چهار عدد فرود مختلف به مدت طولانی 13 ساعت انجام گرفت. نتایج این آزمایشها نشان داد که نزدیک به 83 درصد آب شستگی پس از زمان 2 ساعت از شروع آزمایش انجام می شود، از این رو برای کوتاه کردن زمان آزمایشها و با توجه به اینکه هدف اصلی تحقیق مقایسه گزینه های مختلف بوده است و نه استخراج رابطه ای، برای سایر آزمایشها از جمله آزمایش های شاهد، زمان دو ساعت منظور شد.. پس از انجام آزمایش های شاهد، گزینه های مختلفی از نحوه قرارگیری صفحات و تعداد آن ها مورد آزمایش قرار گرفت. میزان درصد کاهش عمق آب شستگی نسبت به آزمایش شاهد محاسبه شد. نتایج نشان داد که تعداد صفحات تأثیری بر کاهش عمق آب شستگی ندارد و تک صفحه متصل به دیواره بالادست تکیه گاه بیشترین کاهش را دارد. آزمایشهای با صفحه به طول 2h و تغییر دادن زاویه نصب آن انجام و بهترین زاویه 40 درجه انتخاب گردید. همچنین آزمایشهایی با افزایش طول صفحه به سه برابر ارتفاع آن انجام گردید که نشان داد این صفحه تا 89 درصد عمق آبشستگی را کاهش می دهد. آزمایشها نیز با تغییر ابعاد صفحات نیز به عمل آمد و در نهایت صفحه بهینه به ارتفاع یک سوم عمق آب، طول سه برابر ارتفاع صفحه و زاویه 40 درجه نسبت به جهت جریان نصب شده در محل گوشه بالادست تکیه گاه تعیین گردید. آزمایشهای تکمیلی نیز نشان داد که صفحه نصب شده باعث تغییر ناچیزی در پروفیل سطح آب بالادست ایجاد می کند. برداشت الگوی سه بعدی سرعت نیز نشان داد که صفحات باعث جابجایی خطوط جریان از محل تکیه گاه به وسط رودخانه می شود به طوری که ناحیه سکونی در بالادست تکیه گاه و پایین دست صفحه شکل می گیرد که عامل اصلی کاهش عمق آب شستگی است.