مطالعه آزمایشگاهی اثر برداشت مصالح پایین دست پایه پل بر نیمرخ آبشستگی با رویکرد بهینه یابی فاصله

سابقه و هدف: دست درازی انسان ها در رودخانه ها از جمله ساخت سازه (پل) و یا تغییر شکل بستر، بر جریان طبیعی آن اثر گذاشته که منجر به پدیده آب شستگی و ایجاد گودال هایی در بستر طبیعی رودخانه ها می شود. این حفره ها پس از تغییر شکل بستر در اثر رسوب گذاری و فرسایش می تواند تا فواصل طولانی در راستای طولی رودخانه گسترش پیدا کرده و آسیب های مختلفی بر سازه ها و تاسیسات موجود در بستر رودخانه ها هم چون پایه های پل ایجاد نماید. پل ها از مهمترین سازه های دسترسی بوده که خرابی آنها اثرات جبران ناپذیر اجتماعی دارد، لذا اثر حفره های برداشت مصالح بر پایه های پل اهمیت زیادی می تواند داشته باشد. پیشروی حفره های برداشت مصالح در طول بستر رودخانه و حرکت آن به سمت پایه های پل و همراه شدن با پدیده آبشستگی و جریان های آشفته شکل گرفته در اطراف پایه ها، باعث ایجاد اثر مخرب فرسایش و واژگونی پایه می شود. از این رو در این پژوهش به مطالعه آزمایشگاهی اثر برداشت مصالح در پایین دست پایه پل استوانه ای بر نیمرخ های آبشستگی اطراف آن با تغییرات عمق و فاصله حفره برداشت مصالح از پایه پرداخته می شود. مواد و روش ها: برای این منظور در مقیاس آزمایشگاهی و در شرایط آب زلال و جریان دائمی، تغییرات نیمرخ حفره برداشت شده و میزان اثر عمق حفره و فاصله آن از پایه بر نیمرخ آبشستگی اطراف پایه پل، با برداشت حفره هایی با ۸/۰ ، ۶/۱ H/D= (نسبت عمق حفره به قطر پایه) و با ۱۰ ، ۲۰ ، ۳۰I/D= (نسبت فاصله حفره از پایه به قطر پایه) در پایین دست پایه در بستر رسوبی با عمق ۱/۰ متر ارزیابی گردید.یافته ها: نتایج مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد، در حالت بدون حفره برداشت مصالح، کمترین میزان بیشینه عمق آبشستگی مربوط به آزمایش با عدد فرود ۲۶/۰ به میزان ۹ میلی متر به دست آمد؛ درحالی که بیشترین مقدار بیشینه عمق آبشستگی مربوط به آزمایش با عدد فرود ۴۶/۰ به میزان ۶۰ میلی متر بود. در مقایسه با حالت بدون حفره در عدد فرود ۴۳/۰، کمترین میزان افزایش بیشینه عمق آبشستگی در آزمایش با برداشت حفره با ۸/۰H/D= و در ۲۰I/D= و به مقدار ۸ درصد بوده است. درحالی که بیشترین میزان افزایش بیشینه عمق آبشستگی در آزمایش با برداشت حفره با ۶/۱H/D= و ۱۰I/D= به مقدار ۲۶ درصد بوده است. به منظور یافتن فاصله بهینه برای برداشت مصالح پایین دست، آزمایش های با ۳۰I/D=، مقادیر بیشینه عمق آبشستگی برابر با حالت بدون برداشت مصالح را نشان می دهد. لذا با افزایش فاصله از پایه از I/D برابر با ۱۰ به ۲۰ و سپس ۳۰، افزایش بیشینه عمق آبشستگی نسبت به حالت بدون حفره از ۲۶ درصد به ۱۵ درصد و سپس به صفر درصد کاهش یافت.نتیجه گیری: با مشاهده کلی نتایج می توان دریافت برداشت مصالح از بستر کانال در پایین دست پایه، بر میزان عمق آبشستگی تاثیر گذاشته و مقدار آن افزایش پیدا کرد و با افزایش عمق حفره برداشت شده از بستر و نزدیک تر کردن فاصله آن به پایه، بر میزان عمق آبشستگی اطراف پایه افزوده شد. همچنین برای پیش بینی میزان بیشینه عمق آبشستگی، رابطه هایی در حالت بدون حفره برداشت و نیز برای حالت با حفره برداشت بر مبنای تحلیل رگرسیون با استفاده از داده های حاصل پیشنهاد گردیده است. دقت این روابط با شاخص-های آماری بیان و دامنه کاربرد آن نیز ذکر گردیده است.

کلیدواژه ها:

برداشت مصالح ، جریان آشفته ، عمق آبشستگی ، پایه پل استوانه ای ، نیمرخ طولی حفره