کنترل و کاهش آبشستگی موضعی در پایه های پل با استفاده از شکاف

در این تحقیق کنترل آب شستگی موضعی در پایه پل با استفاده از بیست مدل آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است . مدلها شامل یک پایه استوانه ای بدون شکاف ، سه پایه مستطیلی پیشانی گرد بدون شکاف ، با نسبت طول به عرض 2 ، 3 و 4 همچنین شانزده پایه شکافدار بود. شکافها دارای دو ارتفاع مساوی عرض (قطر) پایه و دو برابر آن بودند. به علاوه در دو موقعیت نزدیک بستر و بالاتر از بستر قرار داشتند. آب شستگی در شرایط زلال بررسی گردید. برای هر پایه 5 آزمایش و در مجموع 100 آزمایش بر اساس سرعت جریان ترتیب داده شد و اثر شکاف روی پارامترهای مختلف آبشستگی مانند عمق های آب شستگی بالادست و پایین دست و شعاع حفره آب شستگی در جهت جریان و عمود بر آن و همچنین الگوی آب شستگی پایین دست پایه بررسی گردید. آزمایشها در کانال آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام پذیرفت. بسته به سرعت جریان زمان ، اندازه و موقعیت شکاف ،درصد کاهش پارامترهای آب شستگی پایه شکافدار به پایه بدون شکاف از 100 تا 0 درصد و حتی منفی متغیر بود. نتایج نشان دادند که شکافهای بالای بستر به جز در حالت مجاور سطح آب نه تنها بر پارامترهای فوق بی اثر بودند بلکه در اغلب اوقات باعث افزایش آنها شدند . شکافها مجاور سطح آب با توجه به سرعت بالای جریان در این حالت دارای اثر کاهشی اندک به میزان حداکثر 5 درصد در پایه استوانهای و 13 در صد در پایه مستطیلی بودند. شکافهای نزدیک بستر در کلیه پایه ها و در کلیه سرعتها در ساعت اول آزمایش که بین 50 تا 60 درصد آب شستگی رخ می دهد تا 100 درصد کاهش در پارامترهای آب شستگی ایجاد می کنند که با افزایش سرعت و گذشت زمان این میزان کاهش می یابد. با افزایش طول پایه از استوانه ای به مستطیلی اثر افزایشی و یا کاهشی شکافهای پایه بر پارامترهای آب شستگی تا پایه ‏‎9*3‎‏ بیشتر شده و در پایه ‏‎12*3‎‏ کاهش می یابد.ارتفاع شکاف بستر پارامتر مهمی در فرایند کاهش است به طوریکه شکاف بزرگ بستر تاثیر بسیار بیشتر از شکاف کوچک بستر (بین 20 تا 100 درصد بیشتر) در کاهش آب شستگی داشت. بر خلاف آب شستگی بالادست که پس از گذشت زمانی (ولوطولانی) به تعادل می رسد، روند تغییرات الگوی پایین دست پایه به هیچ وجه قطع نشده و به تعدل نمی رسد. شکاف های نزدیک بستر با از بین بردن منطقه کم فشار پایین دست پایه و ایجاد جت جریان مانع از تشکیل تپه در مجاورت پایه می شوند. و محل تشکیل آن را به نقطه ای پایین تر از پایه منتقل می کنند. همچنین وجود شکافهای نزدیک بستر به عنوان عامل تاخیر تشکیل الگوی پایین دست پایه هستند.