بررسی وقوع امواج عمود بر جریان ناشی از ورتکس در محدوده دو پل پنجم و نادری اهواز بر رودخانه کارون

بر اثر وجود موانع موجود در مسیر عبور جریان همچون پایه های پل ، اسکله ، پوشش گیاهی و... ورتکس ایجاد می شود. از همپوشانی این ورتکس ها و در صورت یکسان بودن فرکانس ورتکس ها که باعث تشدید آن ها می گردد شرایط ایجاد امواج عرضی به وجود می آید. امواج عرضی ایجاد شده در اثر وجود موانع می تواند باعث خساراتی همچون فرسایش ساحل رودخانه ، فرسایش پایه های پل گردد. از این رو بررسی شرایط وقوع این امواج به خصوص در محل پل ها حائز اهمیت است و باید به آن توجه نمود. در مجاری روباز ، موارد زیادی وجود دارد که یک جریان پایدار از مجموعه ای از موانع ثابت موجود در مسیر جریان عبور می کند. این موانع ممکن است پایه های یک پل یا پایه های اسکله و یا پوشش گیاهی (درخت یا درختچه)در حریم سیل گیر رودخانه باشد.برخورد سیال با این موانع می تواند سبب ایجاد امواج عرضی در پایین دست آنها شود.در اثر عبور سیال از این موانع عمود بر مسیر جریان در لبه بالا دست موانع لایه مرزی شکل می گیرد و در لبه پایین دست آنها جداشدگی خطوط جریان رخ می دهد.وجود این موانع وشرایط جریان در عبور از این موانع می تواند سبب تشکیل امواج عمود بر جریان (امواج عرضی) شود. در این تحقیق وقوع امواج عمود بر مسیر جریان در محدوده دو پل پنجم و نادری اهواز بر رودخانه کارون در یک فلوم آزمایشگاهی به طول 6 متر وعرض 72 سانتیمتر و ارتفاع 60 سانتیمتر و با شیب ثابت 0.005 مدلسازی شده است. بدین منظور به کمک مدل فیزیکی وبا توجه به اصول حاکم بر مدل های فیزیکی پایه های پل های موجود به مدل آزمایشگاهی تبدیل شده و آزمایش هایی در محدوده متناظر با دبی های واقعی روی آنها انجام شد.از تقسیم عرض رودخانه به عرض فلوم مقیاس مدل به دست آمد همچنین قطر پایه های مدل شده 4 میلیمتر محاسبه شد.این مدل ها روی صفحات پلاکسی گلاس درون فلوم قرار داده شد. در ابتدا با مدل پل پنجم آزمایش ها آغاز شد که موجی مشاهده نشد به همین منظور یک شبکه 17 ردیفی مشابه آرایش پل پنجم ساخته شد و ارتباط کاهش ردیف با دامنه امواج تشکیل شده به دست آمد که با 3 ردیف از موانع استوانه ای موجی تشکیل نشد . به این ترتیب با توجه به این که مدل پل پنجم شامل یک آرایش 6 ردیفی بود وقوع امواج عرضی به اثبات رسید. پس از برقراری مدل پل پنجم درون فلوم با 4 دبی 2، 3، 4 و5 لیتر بر ثانیه آزمایشات آغاز شد. در حالتی که موانع مستغرق بودند موجی مشاهده نشد. با کاهش تدریجی عمق جریان که توسط دریچه کشویی در پایین دست فلوم صورت می گرفت(2 میلیمتر در هر گام) ابتدا موج نوع 2 و سپس موج 3 و در نهایت موج 4 مشاهده شد. در اینجا تنها به ازای دبی 5 لیتر بر ثانیه درون فلوم امواج عرضی مشاهده شد. سپس مدل پل نادری مورد بررسی قرار گرفت که در حالت موانع مستغرق باز هم موجی مشاهده نشد با کاهش تدریجی عمق امواج 2 ، 3 و 4 به ترتیب تشکیل شد. لازم به ذکر است موج نوع 1 در این آزمایش ها مشاهده نشد. سپس هر دو پل با فاصله 3.65 متر در مدل مورد آزمایش قرار گرفت مشاهده شد که قرار گیری همزمان هر دو پل تاثیری بر امواج عرضی ایجاد شده در هر پل ندارد و این احتمالا" به دلیل فاصله زیاد دو پل می باشد. بیشترین دامنه موج مشاهده شده در آزمایشات 8.3 درصد عمق جریان که مربوط به دبی 5 لیتر بر ثانیه در آرایش 17 ردیفی متراکم بود. کمترین دامنه موج مشاهده شده 1.2 درصد عمق متوسط جریان که مربوط به مدل پل پنجم بود به دست آمد. رژیم جریان در طول آزمایشها زیربحرانی وبیشترین مقدار عدد فرود 0.2 بود. عدد رینولدز در این آزمایشات بین حداقل 139 و حداکثر 365 اندازه گیری شد که در محدوده پیشنهادی لینهارد برای تشکیل امواج عمود بر جریان( یا ) قرار می گیرد.در نهایت معادله ای برای محاسبه دامنه با تعداد ردیف متغیر به دست آمد.