شبیه سازی آبشستگی پای پل در حالت تجمع شاخ و برگ درختان به کمک مدل ssiim

پل ها یکی از مهمترین اجزاء سیستم حمل و نقل جاده ای می باشند ولی در زمان وقوع سیلاب، پایداری این سازه ها در اثر پدیده ی آبشستگی موضعی مورد تهدید قرار می گیرد. در این پدیده، مصالح اطراف پایه ی پل شسته شده و یک گودال اطراف پایه ی پل ایجاد می شود. از این رو قرار دادن شالوده پایه ی پل در عمقی بیش از عمق آبشستگی متناظر با سیل طرح، به عنوان یکی از گزینه های مقابله با این پدیده مخرب مطرح بوده است. یکی از عوامل مهمی که باعث تشدید میزان عمق آبشستگی شده و معمولاً مورد توجه قرار نمی گیرد، تجمع اجسام شناور و شاخه و برگ درختان در اطراف پایه پل می باشد. در این تحقیق، آبشستگی اطراف پایه پل در حالت تجمع شاخه و برگ درختان (مواد شناور) و در شرایط آب زلال با استفاده از مدل ریاضی ssiim شبیه سازی شده است. در این مدل ریاضی، معادلات سه بعدی ناویه- استوکس به همراه مدل آشفتگی k-? حل شده و از حل همزمان معادلات جریان و پیوستگی رسوب، الگوی آبشستگی اطراف پایه پل در حالت تجمع مواد شناور در جلوی پایه شبیه سازی می شود. ابتدا با انجام محاسبات لازم، ابعاد بهینه شبکه محاسباتی مشخص شد و سپس به کمک داده های آزمایشگاهی، این مدل ریاضی واسنجی شد. در این تحقیق تأثیر تغییر طول، ارتفاع، عرض و محل قرارگیری توده شاخه و برگ در شرایط مختلف هیدرولیکی بر مقدار حداکثر عمق آبشستگی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مدل ریاضی نشان داد که تجمع مواد شناور در جلوی پایه پل، عمق بیشینه آبشستگی را تا 50 درصد افزایش می دهد. افزایش عرض، طول و ارتفاع توده شناور باعث افزایش عمق حفره آبشستگی شده و افزایش عمق جریان باعث کاهش عمق حفره آبشستگی می شود. همچنین در حالت قرارگیری توده شناور در میانه عمق جریان، آبشستگی بیشتری نسبت به کف و سطح جریان ایجاد می شود. مقایسه نتایج بدست آمده با داده های آزمایشگاهی نشان داد که نتایج مدل ریاضی ssiim با ضریب تعیین 991/0 = r2 و مجذور مربعات خطای 00063/0 rmse= مطابقت خوبی با واقعیت داشته و این مدل قابلیت خوبی برای شبیه سازی الگوی آبشستگی پایه پل در حالت تجمع مواد شناور دارد.