بررسی آزمایشگاهی تاثیر درصد رس بنتونیت موجود در مصالح بر ابعاد حفره آبشستگی بعد از دریچه

سابقه وهدف: یکی از عمده‌ترین مشکلات سازه‌هایی از قبیل سرریزها، دریچه‌ها و حوضچه‌های آرامش که در بالادست بسترهای فرسایش‌پذیر قرار دارند، آبشستگی در مجاورت سازه است که علاوه‌ ‌بر تأثیر مستقیم بر پایداری سازه، ممکن است باعث تغییر مشخصات جریان و در نتیجه تغییر در پارامترهای طراحی سازه شود. اهمیت بررسی پدیده آبشستگی زمانی آشکار می‌گردد که عمق آبشستگی قابل ملاحظه باشد به‌گونه‌ای که این عمق به پی سازه‌های رودخانه‌ای برسد و پایداری این سازه‌ها را در معرض خطر قرار دهد. این امر یک مشکل جدی در طراحی‌ها به‌وجود می‌آورد. اگر حداکثر عمق آبشستگی قابل پیش‌بینی نباشد، طراحان سازه‌های هیدرولیکی قادر به ارائه تمهیدات لازم برای کاهش خسارات ناشی از آبشستگی نیستند. بررسی دقیق این پدیده نیازمند آزمایش‌های بیشتر و دقیق‌تر است. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی تاثیر درصد کانی رس بنتونیت در میزان و شکل پروفیل مصالح بستر حاصل از پدیده آبشستگی می‌باشد. مواد و روشها: بدین منظور 87 آزمون در شرایط مختلف بر روی یک فلوم آزمایشگاهی واقع در آزمایشگاه هیدرولیک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری انجام شد. برای بررسی ابعاد حفره ناشی از پدیده آبشستگی در پشت دریچه 29 آزمون در شرایط مختلف و دریچه‌های متفاوت به عنوان شاهد برروی مصالح غیر چسبنده ماسه ریزدانه با قطر متوسط21/0 میلی‌متر انجام شد. همچنین 58 آزمون برروی مصالح با چسبندگی 2و 5و 8و20 درصد انجام شد. سه دریچه هلال‌دار به قطرهای 5،7.45،10.82سانتی‌متر، با عمق پایاب متفاوت در محدوده 5 تا 21 سانتی‌متر و چهار بازشدگی 1،2،3،4سانتی-متر، سه دبی در محدوده 1تا5 لیتر بر ثانیه انجام گردید. برای اندازه‌گیری عمق پایاب از ژرف‌سنج و اندازه‌گیری دبی جریان از یک سرریز مثلثی لبه تیز استاندارد با زاویه 90 درجه استفاده شد. یافته‌ها: با بررسی پروفیل‌های طولی حاصل از پدیده آبشستگی مشاهده شد پروفیل‌های بی‌بعد حفره آبشستگی و تپه‌های ایجاد شده در سه دریچه هلالی به قطرهای 5،7.45،10.82 سانتی‌متر و کشویی ساده، که با گذشت زمان شکل خود را حفظ کرده و تقریباً برهم منطبق‌اند و دارای منحنی‌های متشابه می‌باشند. لازم به‌ذکر است که در پروفیل‌های آبشستگی که بعد از دریچه‌های کشویی هلال‌دار در نسبت عمق پایاب به بازشدگی دریچه کشویی هلال‌دار به اندازه 3،5،9 ایجاد می‌شود تپه ثانویه‌ای در حفره ملاحظه شد ولی در نسبت عمق پایاب به بازشدگی دریچه بیشتر از 10 تاثیر هلال به اندازه‌ای کم می-شود که عملاً پروفیل ایجاد شده همانند پروفیل حاصل از آبشستگی در پشت دریچه کشویی ساده است و تپه ثانویه مشاهده نگردید. با استفاده از ژرف‌سنج ابعاد حفره برداشت شد و شکل شماتیک از سطح حفره آبشستگی با استفاده از نرم‌افزار surfer ارائه گردید. نتایج نشان دادند با افزودن درصد کانی رس بنتونیت ابعاد حفره حاصل از پدیده آبشستگی کاهش یافته است. با افزایش 5 درصدی رس بنتونیت حداکثر عمق حفره آبشستگی 80 درصد و با افزایش 8 درصدی رس به مصالح بستر حداکثر عمق حفره آبشستگی به اندازه 84 درصد کاهش می‌یابد. همچنین رابطه بی‌بعد برای پارامترهای موثر در پدیده آبشستگی ارائه گردید، خط لگاریتمی برازش داده شده همبستگی نسبتاً خوبی با نقاط اندازه گیری شده دارد و دارای ضریب همبستگی0.76 می‌باشد. نتیجه‌گیری: بررسی‌های انجام شده در این تحقیق نشان دادند که دریچه‌های هلالی تاثیر کمّی بر ابعاد حفره آبشستگی دارد و در اکثر حالت‌های بررسی شده در پروفیل آبشستگی در پایین دست دریچه‌های هلالی تپه ثانویه دیده می‌شود.