اثر طول پایه پل مستطیلی شکل بر روی فراآب

با احداث یک پل در مسیر رودخانه معمولا عرض طبیعی جریان کاهش می یابد و لذا مانعی در برابر جریان به وجود می آید. برای اینکه عبور جریان از میان پایه های پل با حداقل انرژی مخصوص ممکن گردد، عمق آب در بالا دست پل افزایش پیدا خواهد کرد. این افزایش عمق را فراآب می نامند و تغییرات آن با فاصله از بالادست پل را پروفیل برگشت آب می نامند. تحقیقات نشان می دهد که هر چقدر پهنای دهانه پل نسبت به عرض مجرا کمتر باشد، میزان فراآب و برگشت آب بیشتر خواهد بود. به عبارت دقیق تر آب بیشتر بالا خواهد آمد و همچنین این اثر تا فاصله دورتری از بالادست پل ادامه پیدا خواهد کرد. اهمیت موضوع هنگامی مشخص می گردد که بخواهیم مناطق خاص و مهمی در بالادست پل را از سیلاب محافظت نماییم. قبل از احداث پل باید برآورد مناسبی از میزان فراآب بدست آید و براساس این میزان فراآب پیش بینی شده، هزینه عملیات ساماندهی در بالادست پل بررسی گردد. یکی از پارامترهای بسیار مهم در طراحی پل ها، همین میزان فراآب می باشد. بررسی مطالعات انجام گرفته در زمینه فراآب گویای این واقعیت است که اطلاعات جامع و کاملی در این زمینه وجود ندارد و در اکثر تحقیقات انجام شده، پارامترهای موثر بر روی فراآب بطور کامل و دقیق در نظر گرفته نشده اند. با توجه به این موضوع مطالعات آزمایشگاهی حاضر به منظور بررسی دقیقتر پارامترهای موثر بر روی فراآب و نحوه ارتباط آنها با فراآب انجام گرفته است. باتوجه به مطالعات گذشته در مورد فراآب، می توان نشان داد که پارامترهایی نظیر عدد فروید، ضریب تنگ شدگی، زاویه محور پایه پل با جهت جریان و شکل پایه پل در میزان فراآب موثر می باشند. در این تحقیق آزمایشگاهی، پایه پل مستطیلی شکل انتخاب گردید. با انجام آزمایشات مربوطه، هدف اصلی تحقیق پیرامون نحوه ارتباط نسبت طول به عرض پایه پل و مقدار فراآب می باشد. در کنار این هدف، نحوه ارتباط دیگر متغیرها با میزان فراآب نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج حاصله نشان می دهند که با افزایش عدد فروید، مقدار فراآب زیاد می شود و با افزایش زاویه محور پایه پل با جهت جریان، فراآب بیشتری خواهیم داشت. علاوه بر این در شرایط برابر هر چه ضریب تنگ شدگی کمتر باشد، یا به عبارت دیگر تعداد پایه های پل واقع در مسیر جریان بیشتر باشد، فراآب بیشتری ایجاد می گردد و نیز پایه مستطیلی با نسبت طول به عرض بزرگتر، فراآب بیشتری تولید می کند. علاوه بر موارد فوق با استفاده از داده های آزمایشگاهی، بررسی لازم بر روی میزان افت انرژی ناشی از احداث پل، منجر به ارائه رابطه تجربی مناسب جهت برآورد میزان افت انرژی گردیده است. در قسمت دیگری از مطالعه، بررسی ها بر روی ضریب دراگ ‏‎cd‎‏‏ در حالات خاصی انجام گرفت و رابطه مناسبی ارائه گردید. علاوه بر این مطالب، تجزیه و تحلیل داده های آزمایشگاهی منجر به ارائه رابطه جدیدی جهت برآورد مقدار فراآب شد. نتایج حاصل از این معادله با مقدار فراآب برآورد شده توسط روابط محققین دیگر نیز مقایسه گردید.