ارزيابي آزمايشگاهي پروفيل طولي و عرضي آبشستگي در بستر كانال با قوس 180 درجه: كاربرد آبشكن مثلثي نفوذپذير

زمينه و هدف: يكي از روش هاي جديد جهت كنترل فرسايش در ساحل خارجي قوس رودخانه ها استفاده از صفحات متصل به ساحل مي باشد. صفحات متصل به ساحل از جمله سازه هاي زيست محيطي هستند كه براي كنترل فرسايش سواحل، انحراف جريان از سواحل به طرف مركز مجرا، بهتر شدن وضعيت انتقال رسوب، توسعه رودخانه جهت قايقراني، ترميم و توسعه زيستگاه آبزيان رودخانه استفاده مي شوند. عليرغم مزاياي فراوان صفحات متصل به ساحل اما اطلاعات دقيقي در رابطه با وضعيت فرسايش و رسوب گذاري و الگوي جريان در اطراف آنها تحت شرايط هيدروليكي و هندسي مختلف وجود ندارد و تحقيقات بسيار اندكي صورت گرفته است. در تحقيق حاضر تأثير سناريوهاي مختلف نصب آب شكن هاي نفوذپذير مثلثي بر تغييرات پروفيل طولي و عرضي رسوب بستر در كانال آزمايشگاهي با قوس 180 درجه ارزيابي شده است.روش پژوهش: در اين تحقيق هدف اصلي بررسي الگوي رسوب گذاري و فرسايش در قوس رودخانه ها با استفاده از صفحات مثلثي متصل به ساحل مي باشد؛ كه در اين راستا در مورد تأثير فاصله بين صفحات مثلثي و طول مؤثر صفحات مثلثي و نيز عدد فرود جريان بر كنترل فرسايش ديواره خارجي قوس 180 درجه تمركز شده است. آزمايش ها در يك فلوم آزمايشگاهي با قوس 180 درجه ملايم با نسبت و مقطع عرضي مستطيلي به عرض 0.6 متر انجام مي پذيرد. زاويه نصب صفحات مثلثي ثابت برابر با 60 درجه نسبت به ساحل بالادست، ارتفاع صفحات مثلثي نفوذپذير از سطح رسوب ثابت برابر 10cm و نفوذپذيري صفحات مثلثي ثابت برابر 12 درصد در نظر گرفته شد. آزمايش-ها در حالت آب زلال انجام شد. طول مؤثر صفحات تهيه شده برابر با W/L=5، W/L=4 و W/L=3 (W= عرض مقطع جريان برابر 60 سانتيمتر ، L= طول مؤثر به ترتيب برابر 12 و 15 و 20 سانتيمتر) و با فواصل نصب برابر با D/L=5 ( D= فواصل نصب به ترتيب 60، 75 و 100 سانتيمتر براي 3 طول مؤثر) در نظر گرفته شد و در دو دبي ورودي مختلف اجرا گرديد.يافته ها: بررسي تأثير تغييرات فاصله قرارگيري صفحات مثلثي نفوذپذير بر توپوگرافي بستر نشان مي دهد در هر عدد فرود با افزايش فاصله صفحات از يكديگر، حداكثر عمق آبشستگي افزايش مي يابد، نتايج مطالعه نشان مي دهد استفاده از صفحات مثلثي نفوذپذير باعث انحراف جريان از قوس بيروني به طرف مركز و سپس قوس داخلي فلوم خواهد شد كه اين مزيت در عمل باعث كنترل فرسايش در قوس بيروني رودخانه ها مي شود. با افزايش دبي جريان ورودي و افزايش طول مؤثر صفحات مثلثي (طول عمود بر جريان) و فاصله صفحات مثلثي از يكديگر در قوس 180 درجه، حداكثر عمق آبشستگي و حجم آبشستگي افزايش پيدا كرده است، نصب صفحات مثلثي با طول مؤثر برابر و فاصله صفحات مثلثي برابر 5L، باعث انحراف جريان از ساحل بيروني به طرف دماغه صفحات و ميانه فلوم و در نتيجه تنش برشي بستر در ميانه فلوم كاهش مي يابد و اين امر سبب كاهش حداكثر عمق آبشستگي كانال فرسايشي و ايجاد خط القعر در دماغه صفحات خواهد شد.نتايج: نتايج نشان داد كه با نصب آب شكن، تپه هاي رسوبي در حدفاصل بين آن ها ايجاد مي شوند. بنابراين در طول مؤثر برابر با W/L=5 معادل 12 سانتيمتر حداكثر ارتفاع تپه رسوبي در ديواره خارجي برابر با 30 و 31 درصد عمق آب، به ترتيب بين زاويه هاي صفر تا 170 درجه و 68.7 تا 115 درجه معادل 11 برابر و 3 برابر فاصله بين صفحات به ترتيب براي دبي هاي 13.5 و 15.5 ليتر بر ثانيه بوده است. همچنين براي شرايط ذكر شده عرض تپه رسوبي در ديواره خارجي به ترتيب به 85 و 75 درصد طول مؤثر صفحات رسيد. آبشكن‫هاي مثلثي نفوذپذير شش پايه براي رودخانه‫هاي مئاندري مانند كارون و در قوس 90 و 180 درجه توصيه مي‫شوند. اين رودخانه‫ها داراي پيچش و انحناي زياد و همچنين عمق جريان زياد و سرعت جريان در آنها كم كه حاوي رسوبات معلق زياد مي‫باشند و شيب اين نوع رودخانه ها 0.001 يا كمتر بوده و به واسطه شيب كم پتانسيل حمل رسوب آنها كم و بار رسوبي عمدتاً ريزدانه دارند.