مطالعه آزمايشگاهي پايداري مصالح سنگچين بستر در محل تلاقي رودخانه ‌ها

Laboratory Study of Stability in the Riprap Materials of bed at the Confluence of Rivers

اتصال كانال ها به همديگر پديده اي است كه در اكثر سيستم هاي رودخانه اي و كانال هاي آبياري و زهكشي ديده مي-شود و در آن دو جريان كانال اصلي و فرعي با هم برخورد مي كنند. به دليل تغيير در مقدار و جهت سرعت، مقدار دبي جريان و دبي رسوب پديده هايي چون فرسايش در بستر، فرسايش سواحل و بالاخره رسوبگذاري در پايين دست محل تلاقي اتفاق مي افتد. اين امر باعث ايجاد خسارت به ابنيه مجاور و همچنين تغيير ريخت شناسي رودخانه مي شود. يكي از راه هاي جلوگيري و كنترل فرسايش استفاده از ريپ رپ يا سنگچين در محل تلاقي مي باشد كه تا كنون در اين زمينه معيار طراحي ارايه نشده‌است. از اين رو در اين مطالعه آزمايش‌هايي با اندازه ذرات سنگ مختلف (D50) و تحت شرايط هيدروليكي مختلف به منظور تعيين عوامل موثر بر پايداري سنگچين ها در شرايط آستانه حركت ذرات و آستانه شكست (حالتي كه تقريبا تمامي ذرات سنگچين شروع به حركت مي كنند) انجام شده است. عدد پايداري (S.N)، كه عامل تعيين پايداري سنگچين مي باشد به ازاي چند اندازه ذره با چگالي هاي مختلف (Gs)، و در نسبت دبي هاي (Qr) مختلف (نسبت دبي كانال فرعي به دبي كانال اصلي قبل از تلاقي)، مورد بررسي قرار گرفته است. مشخص گرديد كه با افزايش نسبت دبي، عدد پايداري كاهش پيدا مي كند و به ازا مقادير يكسان نسبت دبي، با كاهش اندازه ذرات سنگچين عدد پايداري كاهش مي-يابد.همچنين با كاهش چگالي صرف نظر از تاثير ساير متغيرها عدد پايداري افزايش مي يابد. در نهايت رابطه اي با دقت قابل قبول (86/0=R2 ) براي برآورد عدد پايداري استخراج گرديد.

Channel confluence is a common feature of the most irrigation and drainage channels and river systems, where tributary conflicts the main channel. Due to complex flow patterns - because of variation of magnitude and direction of flow velocity, flow and sediment discharge -bed erosion, shoreline erosion and accumulation of sediment at the downstream of river confluence are common processes. This phenomenon causes damage of the adjacent structures and changes river morphology. A common practice to prevent and control bed erosion at river confluence is to use a cover of stone or rip rap. Criterion for design of stone has not been developed in the past, therefore in this study, some stone sizes (D50) with different specific gravity under different hydraulic conditions have been tested to determine the factors that affect the stability of riprap at the threshold and failure conditions. The stability number (SN), which is a decisive factor for riprap stability has been studied for some different stone sizes (D50), specific gravity (Gs) and flow discharge ratio (Qr). It was found that with increasing flow rate, the stability number decreased; also it revealed that the stability number decreased by decreasing particle size of riprap for a constant discharge ratio (Qr). Apart from the effects of the other variables, the stability number (SN) increased, as the specific gravity of stone (Gs) decreased. Finally, a relationship with an acceptable accuracy (R2 = 0.86) was determined to estimate the stability number (SN).