پایان نامه دوره کارشناسی ارشد سازه های هیدرولیکی عنوان: بررسی آزمایشگاهی اثر طوقه های لبه ...
کریمیسینوف و همکاران(۱۹۸۷) در یک تقســیم بــــندی دیگــــر آب شســتگی را به دو نوع کلی آب شستگی کلی و آب شستگی ناحیه ایی[۲] تقسیم بندی کرده است که این تقسیم بندی در دیاگرام ۲-۱ نشان داده شده است.آب شستگی کلی
این نوع از آب شستگی باعث تغییر در ارتفاع و تراز بستر رودخانه بخاطر علل انسانی یا طبیعی و همچنین باعث پایین رفتن پروفیل طولی در کل رودخانه می‌شود. این نوع از آب شستگی در اثر تغییر در رژیم رودخانه به وجود می آید. همان طور که از دیاگرام ۲-۱ پیداست آب شستگی کلی به دو نوع طولانی مدت وکوتاه مدت تقسیم می‌شود که آب شستگی کوتاه مدت در اثر یک یا چند سیلاب نزدیک به هم و در مدت زمان کوتاه به وقوع می پیوندد در حالیکه آب شستگی طولانی مدت در زمان طولانی تر (معمولاً در حدود چند سال) به وقوع می پیوندد و شامل فرسایش سواحل کناری رودخانه می‌شود.
آب شستگی ناحیه ایی
بر خلاف آب شستگی کلی، آب شستگی ناحیه ایی در اثر حضور پل یا هر سازه دریایی و رودخانه ای دیگر به وجود می آید. این نوع آب شستگی به دو نوع آب شستگی انسدادی و آب شستگی موضعی تقسیم می‌شود.
آب شستگی انسدادی
این نوع آب شستگی در اثر تنگ شدگی جریان ( که ممکن است بصورت طبیعی یا در اثر فعالیت های انسانی به وجود آید) رخ می دهد. در اثر این تنگ شدگی فضایی که جریان آب می تواند از آن عبور کند کاهش می‌یابد و در نتیجه سرعت متوسط جریان آب افزایش می‌یابد. در اثر این افزایش سرعت، نیروی فرساینده ای که از طرف جریان آب به بستر وارد می‌شود افزایش می‌یابد در نتیجه بستر رودخانه تحت فرسایش قرار می‌گیرد و سطح آن پایین تر می رود. آب شستگی در اطراف پایه های پل که بر روی بستر رودخانه قرار می گیرند نمونه خوبی از آب شستگی انسدادی می باشند.
آب شستگی موضعی
این نوع از آب شستگی به فرسایش قسمتی از بستر رودخانه که در مجاورت پایه پل قرار گرفته است اطلاق می‌شود. در اثر برخورد جریان آب با پایه پل، شتاب جریان آب افزایش می یابد و باعث به وجود آمدن گرداب های کوچک می‌شود که در اثر تشکیل این گردابه ها ذرات از اطراف پایه های شسته می‌شوند و آب شستگی موضعی به وجود می آید. آب شستگی در مجاورت پایه های پل نمــونه خوبی از آب شســتگی موضعی می باشد که در شکل ۲-۱ این نوع از آب شستگی به وضوح نمایان می باشد.
از آنجایی که موضوع اصلی این تحقیق راجع به آب شستگی موضعی می باشد، این نوع از آب شستگی در قسمت های بعدی بیشتر مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ادامه این رساله منظور از آب شستگی، آب شستگی موضعی می باشد.
۴-۲- مکانیزم های آب شستگی موضعی
بر اساس تحقیقات انجام گرفته مکانیزم های اصلی که باعث به وجود آمدن آب شستگی درپایه های پل می‌شود شامل جریان رو به پایین (که در وجه بالا دست پایه پل رخ می دهد) و گردابه ها[۱] (که در بستر تشکیل می‌شوند) می باشد.[۲۸]گردابه ها به دو گونه گردابه های پشت پایه[۲] و ورتکس نعل اسبی[۳] تقسیم می شوند که هر
یک به تفصیل توضیح داده می‌شوند.
زمانی که پایه یک پل در رودخانه و یا پایه یک سازه دریایی در ساحل دریا قرار می‌گیرد، جریان آب هر چه قدر به پایه نزدیک تر می‌شود سرعت آن کاهش می‌یابد تا هنگامی‌که به وجه بالادست پایه برخورد می کند و سرعت آن به صفر می رسد که نتیجه آن افزایش فشار در وجه بالادست پایه می باشد. افزایش فشار در نقاط نزدیک به سطح بیشتر از افزایش فشار در نقاط نزدیک به بستر می باشد چون کاهش سرعت جریان در نقاط نزدیک به سطح آب بیشتر از کاهش سرعت در نقاط نزدیک به بستر می باشد. علت این امر شکل پروفیل سرعت جریان آب می باشد که در نقاط نزدیک به سطح سرعت جریان آب بیشتر از نقاط نزدیک به بستر می باشد. به عبارت دیگرهمان طور که سرعت جریان از بالا به پایین کاهش می‌یابد فشار ایستایی هم متناظراً از بالا به پایین کاهش می‌یابد که این به معنای به وجود آمدن یک گرادیان فشار رو به پایین می باشد که در اثر این گرادیان فشار یک جت آب قائم رو به پایین تشکیل می‌شود. در نتیجه برخورد جت به وجود آمده با بستر رودخانه یک گودال در اطراف پایه پل به وجود می آید که به گودال آب شستگی معروف است. برخورد جریان رو به پایین با بستر مکانیزم اصلی ایجاد آب شستگی می باشد[۲۳]. در شکل ۲-۲ الگوهای آب شستگی دراطراف یک پایه دایره ای شکل به نمایش در آمده است. همان طور که در شکل نشان داده شده است یک حرکت گردابی قوی ذرات را از اطراف پایه پل به آرامی دور می کند[۲۰]. زمانیکه جریان رو به پایین به بستر می رسد شروع به ایجاد حفره ای در نزدیکی پایه می کند. در اثر برخورد جریان رو به پایین با جریان نزدیک شونده
مطلب دیگر :
دانلود پایان نامه بررسی عامل توان و دانش فنی برای انتخاب تامین کنندگان کالاهای صنعتی و پالایشگاهی
به سمت پایه، یک سیستم گردابی به وجود می آیدکه با گذشت زمان از بالادست پایه و از طریق طرفین پایه به سمت پایین دست کشیده می‌شودکه بخاطر شباهتش به نعل اسب به ورتکس نعل اسبی معروف است. پس ورتکس نعل اسبی نتیجه جدایی جریان در بالادست حفره آب شستگی (که بوسیله جریان رو به پایین ایجاد شده است) می باشد. نقش اصلی ورتکس نعل اسبی انتقال ذرات جدا شده از بستر به پایین دست پایه پل می باشد. ورتکس نعل اسبی نتیجه پدیده آب شستگی می باشد و نه دلیل به وجود آمدن آن.[۳] هر چه قدر عمق گودال آب شستگی بیشتر می‌شود قدرت ورتکس نعل اسبی کاهش می‌یابد که در نتیجه باعث کاهش سرعت جدایی رسوبات از بستر پایه پل می‌شود. همان طور که در شکل ۲-۲ نمایش داده شده است علاوه بر ورتکس نعل اسبی که در پیرامون بستر پایه پل اقدام به جابجایی ذرات بستر می کند، گردابه هایی در پایین دست پایه پل نیز اقدام به جابجایی ذرات بستر می کنند که به این گردابه ها،گردابه های پشت پایه گفته می‌شود. گردابه های پشت پایه در نتیجه جدایی جریان در سمت چپ و راست پایه پل به وجود می‌آیند. گردابه های پشت پایه پایدار نمی‌باشند و متعاقباً از یک سمت پایه به سمت دیگر آن منتقل می‌شوند. به این نکته باید توجه شود که ورتکس نعل اسبی و گردابه های پشت پایه دو مکانیزم اصلی در فرسایش ذرات بستر می‌باشند.
قدرت گردابه های پشت پایه با دور شدن و فاصله گرفتن از پایه پل به شدت کاهش می‌یابد به طوری که از یک فاصله معین به بعد ذرات شسته شده بارگذاری می‌شوند[۳۴].۵-۲- آغاز حرکت ذرات بستر
اطلاع از شرایط هیدرولیکی که در آن ذرات بستر با یک اندازه معلوم در آستانه فرسایش و جابجایی قرار می‌گیرند در مطالعات مربوط به آب شستگی از اهمیت خاصی برخوردار است. به این شرایط، آستانه حرکت ذرات[۱] گفته می‌شود. بیشترین عمق آب شستگی در شرایط جریان آب صاف زمانی حاصل می‌شود که ذرات در آستانه حرکت یا فرسایش قرار بگیرند. مرسوم است که نوع آب شستگی موضعی بر اساس اینکه آیا ذرات بستر در بالادست پایه پل در حالت سکون قرار دارند یا خیر تعیین می‌شود که در این زمینه آستانه فرسایش ذرات نقش مهمی را بازی می‌کند. روش های مختلفی برای تعیین آستانه حرکت ذرات وجود دارد که از مهم‌ترین آنها می‌توان به روش نیروی کششی بحرانی اشاره کرد.
[۱] : Threshold of Motion
[1] : vortices
[2] : lee vortices (wake vortices)
[3] :Horse shoe vortex
[1] : Contraction scour
[2] : Localized Scour
