بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن و عمق کارگذاری ریپ رپ جهت محافظت از آبشکن در قوس 90 درجه

مکانیزم رودخانه ها به گونه ای است که مقطع یک رودخانه به مرور زمان دچار تغییرات شدید می گردد. این تغییرات بویژه در قوس رودخانه ها مشهودتر است. در قوس رودخانه، نیروهای هیدرودینامیکی جریانهای ثانوی را بوجود می آورند که خطوط جریان سطحی را به سمت ساحل بیرونی و خطوط جریان نزدیک به بستر را به سمت ساحل داخلی منحرف می سازند. در مقطع جریان درامتداد قائم، خطوط جریان مجاور ساحل بیرونی بطرف پایین و خطوط جریان پشته متمرکز داخلی به طرف بالا هستند در نتیجه پایداری ذره در نزدیکی ساحل خارجی بهم می خورد و بستر رودخانه گود می شود و از طرف دیگر در مجاورت پشته متمرکز داخلی به پایداری ذره اضافه می شود و تراز بستر افزایش پیدا می کند. استفاده از آبشکن یا اپی از جمله بهترین و اقتصادی ترین روش جهت محافظت سواحل در اغلب شرایط بوده و در اکثر نقاط دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. اما مسئله ای که وجود دارد این است که باید خود آبشکن ها نیز ایمن گردند تا بتواند سواحل را از خطر فرسایش محافظت نمایند. جهت مقابله با آبشستگی ایجاد شده در اطراف آبشکن ها و سازه های مشابه مانند تکیه گاهها و پایه های پل روش های متعددی ارائه شده که یکی از ساده ترین و در عین حال اقتصادی ترین روشها، استفاده از پوشش سنگ چین می باشد.علی رغم مزایای عنوان شده در فوق، چنانچه طراحی ریپ رپ به دقت صورت نگیرد، پس از مدتی به تدریج تخریب شده و اثر خود را از دست خواهد داد. بر همین اساس هر گونه طراحی موفقیت آمیزی می بایستی جهت حالتهای مختلف شکست مورد بررسی قرار گیرد. نظر به کاربرد بسیار زیاد استفاده از آبشکن جهت محافظت سواحل بخصوص در قوس ها و لزوم محافظت از این سازه تحقیق حاضر صورت پذیرفت. در این تحقیق هدف، بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن و همچنین عمق کارگذاری پوشش سنگ چین بر روی پایداری آنها جهت محافظت از آبشکن ها در قوس می باشد. به منظور دست یابی به اهداف این تحقیق آزمایش ها در چهار بخش تعریف و انجام پذیرفت. در آزمایش های بخش اول هدف، شناسایی الگوی فرسایش در قوس و تعیین محدوده مورد نیاز جهت محافظت بوده است. در آزمایش های بخش دوم که آزمایش های اصلی این تحقیق می باشد با استفاده از سه طول مختلف آبشکن، چهار فاصله طولی، سه زاویه قرارگیری آبشکن و سه عمق کارگذاری ریپ رپ به بررسی اثر پارامترهای هندسی آبشکن و همچنین وضعیت قرارگیری ریپ رپ بر روی پایداری ریپ رپ پرداخته شده است. به منظور تفسیر نتایج بدست آمده از آزمایش های بخش اول و دوم اقدام به برداشت پارامترهای سه بعدی سرعت در قالب آزمایش های بخش سوم گردید. نتایج حاصل از بخش اول با توزیع ارائه شده برای تنش برشی در قوس های ملایم مطابقت داشته و نشان می دهد ماکزیمم عمق آبشستگی در انتهای قوس خارجی رخ می دهد همچنین نتایج حاصل از این بخش نشان دهنده نیاز قوس خارجی جهت محافظت توسط آبشکن می باشد. نتایج حاصل از آزمایش های بخش دوم نشان داده است افزایش در طول و فاصله نسبی آبشکن ها از یکدیگر موجب کاهش پایداری ریپ رپ و افزایش در زاویه و عمق کارگذاری ریپ رپ موجب افزایش پایداری آنها شده است. همچنین در این بخش مقایسه بین پارامترهای مختلف موثر در طراحی آبشکن و همچنین ریپ رپ در شرایط قوس و مسیر مستقیم صورت پذیرفت. نتایج بدست آمده حاکی از کاهش پایداری ریپ رپ در قوس نسبت به مسیر مستقیم می باشد. همچنین بررسی های صورت گرفته نشان می دهد روابط ارائه شده جهت طراحی ریپ رپ در مسیر مستقیم قابل کاربرد در قوس نمی باشد ولی با در نظر گرفتن ضرایب ایمنی می توان از برخی از این روابط از جمله رابطه پاگان - اورتیز(1991) و لاگاس و همکاران (2001) استفاده نمود. با در نظر گرفتن نتایج حاصل از آزمایش های بخش دوم و استخراج اثر پارامترهای هندسی آبشکن بر پایداری ریپ رپ آزمایش های بخش چهارم انجام پذیرفت. در این بخش با استفاده از رابطه شیلدز که برای شناسایی اصل آستانه حرکت رسوبات قابل کاربرد در مسیرهای مستقیم می باشد تلاش گردید اثر هندسه مسیر و آبشکن بر روی آستانه حرکت رسوبات بررسی و رابطه ای جهت پایداری ریپ رپ ها با در نظر گرفتن پارامترهای موثر از جمله پارامترهای هیدرولیکی جریان، هندسه آبشکن و ریپ رپ استخراج گردد با استفاده از نتایج حاصل شده از آزمایش های این بخش دو پارامتر فاکتور بالا آمدن هیدرولیکی و حالت شکست ریپ رپ استخراج گردید که در این پارامتر ها اثر پارامترهای هندسی و هیدرولیک جریان به عنوان عوامل موثر در شکست ریپ رپ دخالت داده شد و در پایان اثر این دو پارامتر بر روی یکدیگر بررسی و مقایسه میان حفاظت از آبشکن در مسیر مستقیم و قوس صورت پذیرفت که نتیجه این بررسی نشان داد که تخریب برشی و زیر سطحی دارای بیشترین مقدار وقوع بوده است که همین روند برای آبشکن در مسیر مستقیم نیز رخ داده است.