چکیده:یکی از مهمترین و موثرترین مباحث در پروژه های عمرانی رودخانه ای تخمین مقاومت جریان می باشد. مهمترین مسئله در استفاده از روابط مقاومت جریان تعیین ضرائب زبری این روابط می باشد. در مورد اثر شکل ذرات رسوبی بر ضریب زبری تاکنون مطالعه ای صورت نگرفته است. در این تحقیق با استفاده از سه نوع رسوب مختلف شکل که مجموعاً 11 دانه بندی می باشند ضریب مقاومت جریان برای شرایط هیدرولیکی مختلف در فلومی به طول 10 متر و عرض 25 سانتیمتر و ارتفاع 50 سانتیمتر با شیب کف ثابت 0005/0 تعیین شد. نتایج نشان می دهند که با بزرگتر شدن اندازه رسوبات بستر مقادیر فاکتور اصطکاکی ( ) رسوبات با اشکال مختلف به یکدیگر نزدیکتر می شوند و اثر شکل ذرات رسوبی بر روی ضریب زبری در اندازه های کوچکتر، نمایان تر و قابل توجه تر است.

فرسایش در ساحل بیرونی قوس رودخانه ها، باعث مهاجرت جانبی رودخانه ها و در نتیجه از بین رفتن زمین های کشاورزی، جاده ها، تأسیسات مجاور رودخانه ها، اکوسیستم های ساحلی و زیستگاه آبزیان رودخانه می شود. به منظور کاهش و کنترل فرسایش سواحل و همچنین ترمیم و توسعه زیستگاه ماهی ها و دیگر موجودات زنده آبزی، سازه های زیست محیطی پیشنهاد می شوند. صفحات متصل به ساحل از جمله سازه های زیست محیطی هستند که برای کنترل فرسایش سواحل، انحراف جریان از سواحل به طرف مرکز مجرا، بهتر شدن وضعیت انتقال رسوب، توسعه رودخانه جهت قایق رانی، ترمیم و توسعه زیستگاه آبزیان رودخانه استفاده می شوند. علیرغم مزایای فراوان صفحات متصل به ساحل اما اطلاعات دقیقی در رابطه با وضعیت فرسایش و رسوبگذاری و الگوی جریان در اطراف آنها تحت شرایط هیدرولیکی و هندسی مختلف وجود ندارد و تحقیقات بسیار اندکی صورت گرفته است. فرسایش بیش از حد در پنجه سازه هایی که جهت کنترل فرسایش سواحل استفاده می شوند موجب تخریب سازه و ساحل مجاور آنها خواهد شد. صفحات متصل به ساحل به دلیل مثلثی بودن شکل سازه، نسبت به آبشکن ها دارای عمق آبشستگی کمتری در پنجه سازه هستند. از طرف دیگر با حفاظت پنجه سازه ها، می-توان فرسایش پنجه آنها را کاهش و احتمال تخریب آنها و ساحل مجاور را کاهش داد. یکی از روشهای حفاظت پنجه سازه-ها استفاده از تیغه افقی می باشد. با توجه به مطالب ارائه شده، در تحقیق حاضر به بررسی اثرات زاویه، طول موثر (فاصله نوک سازه در بستر از ساحل بیرونی) و فاصله بین صفحات متصل به ساحل بر الگوی آبشستگی و رسوبگذاری در اطراف آنها در قوس ملایم 90 درجه تحت شرایط هیدرولیکی متفاوت پرداخته شده است. علاوه بر این تأثیر ترکیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر در قوس ملایم 90 درجه تحت شرایط هیدرولیکی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. جهت بررسی اثرات زاویه و طول موثر صفحات متصل به ساحل بترتیب از سازه های تکی با زوایای 23، 30، 40، 60 و 70 درجه و با طول های موثر یک سوم، یک چهارم، یک پنجم و یک هفتم عرض مجرا استفاده گردید. در ضمن به منظور مطالعه اثرات فاصله بین صفحات متصل به ساحل، فواصل 4، 5، 6 و 8 برابر طول موثر سازه مورد استفاده قرار گرفت. جهت بررسی تأثیر ترکیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر، فاصله بین صفحات 8 برابر طول موثر سازه انتخاب شد و تیغه افقی در بین صفحات، بصورت افقی، و بر روی بستر رسوبی نصب گردید. کلیه آزمایش ها در فلوم قوسی ملایم 90 درجه (r/b=4) به عرض 70 سانتیمتر و در شرایط آب زلال انجام شد. نتایج نشان دادند که صفحه متصل به ساحل یک جریان ثانویه پادساعتگرد نزدیک ساحل بیرونی ایجاد کرد که تا 5 برابر طول موثر سازه در پائین دست ادامه یافت و مانع از برخورد جریان ثانویه ساعتگرد اصلی قوس به ساحل بیرونی شد. از طرف دیگر صفحه متصل به ساحل باعث کاهش سرعت متوسط عمقی نزدیک ساحل بیرونی در مقاطع بالادست و پائین دست سازه شده است. بیشترین کاهش سرعت متوسط عمقی نزدیک ساحل بیرونی 44 درصد بود. نتایج داده های برداشت توپوگرافی حاکی از آن است که، زوایای 23 و 60 درجه بترتیب دارای کمترین و بیشترین، عمق و حجم آبشستگی می باشند. با افزایش زاویه صفحات متصل به ساحل، فاصله پشته رسوبگذاری شده از ساحل بیرونی و توزیع آن در عرض فلوم، افزایش یافت بطوریکه زوایای 23 و 70 درجه بترتیب دارای کمترین و بیشترین فاصله پشته رسوبگذار از ساحل بیرونی بودند. با کاهش طول موثر سازه، حداکثر عمق آبشستگی، حجم آبشستگی، فاصله پشته رسوبگذار و فاصله حداکثر عمق آبشستگی از ساحل بیرونی کاهش یافت. حداکثر عمق آبشستگی در سازه با طول موثر یک پنجم عرض فلوم کمترین مقدار را داشت. در ضمن نتایج نشان دادند که، با افزایش فاصله بین صفحات متصل به ساحل حداکثر عمق آبشستگی و گسترش آن تا ساحل بیرونی افزایش یافت. بررسی ها نشان دادند که فاصله 8 برابر طول موثر سازه، فاصله مناسبی برای صفحات متصل به ساحل نیست. استفاده از تیغه افقی در بین صفحات متصل به ساحل سبب کاهش حداکثر عمق آبشستگی در پنجه صفحات و مانع از گسترش آن تا ساحل بیرونی شده است. بطور متوسط استفاده از تیغه افقی 70 درصد حداکثر عمق آبشستگی را در پنجه صفحات کاهش داده است.