بررسی آزمایشگاهی اثر صفحات مثلثی شکافدار بر تغییرات بستر آبراهه‌ها

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد بازنشته گروه عمران، دانشکده مهندسی دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استادیار گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز

چکیده

تحقیقات نشان داده است که سازه‌های زیست‌محیطی در زمینه هزینه، اجرا، نگهداری، تعمیر و کارایی محیط زیست و کمک به حفظ سواحل در رودخانه‌های مئاندری نسبت به سازه‌های جایگزین نظیر پوشش سنگچین و آبشکن‌ها عملکرد بهتری دارند. صفحات مثلثی شکافدار ازجمله سازه‌های زیست‌محیطی است. این مطالعه با هدف بررسی اثر صفحات مثلثی شکافدار بر تغییرات بستر آبراهه‌های رسوبی در فلوم قوسی 90 درجه با نسبت (R/B=4 و R و B به‌ترتیب شعاع قوس و عرض فلوم) انجام شد. بدین منظور آزمایش‌ها با سه فاصله چهار، شش و هشت برابر طول مؤثر (Le) در اعداد فرود 287/0، 304/0 و 322/0 و در شرایط آب زلال انجام گردید. مصالح بستر از جنس ماسه با قطر متوسط (d50) معادل 5/1 میلی‌متر و ضریب انحراف معیار هندسی (σ) معادل 22/1 انتخاب شد. زاویه صفحات نسبت به ساحل بالادست ثابت در نظر گرفته شد. در پایان آزمایش‌ها توپوگرافی بستر و اطلاعات لازم برداشت شد. نتایج نشان داد که با تعبیه صفحات به قوس خارجی فلوم، در دماغه‌ی صفحات آبشستگی موضعی رخ داد. با افزایش فاصله‌ی بین صفحات عمق آبشستگی موضعی حول دماغه‌ی صفحات افزایش یافت. به‌طوری‌که فاصله‌ی 4Le نسبت به فواصل 6Le و 8Le عملکرد بهتری در کنترل آبشستگی موضعی حول صفحات داشت. مصالح شسته شده بستر در پشت صفحات و نزدیک به ساحل خارجی ترسیب یافتند. با افزایش فاصله‌ی بین صفحات و با توجه به بیشتر شدن فضای بین صفحات، مصالح شسته شده بستر طول بیشتری از فلوم را به خود اختصاص دادند و درنتیجه بیشینه ارتفاع پشته ترسیبی کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation on the Effect of Slotted Triangular Vanes

نویسندگان [English]

  • Mohsen Dorosti 1
  • Mohammad Mahmoodian Shoshtari 2
  • Ahmad Fathi 3
1 M.Sc. Student of Water Structures, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
2 Emeritus Professor, Department of Civil, Faculty of Engineering, Shahid Chamran University, Ahvaz, Iran
3 Assistant Professor, Department of Water Structures, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Investigations have indicated that in-stream structures have better performance rather than alternative structures such as rip-rap revetment and spur-dikes in term of cost, performance, maintenance, and environmental enhancement and help preserve the environment on the banks of meandering rivers. The slotted triangular vanes are among the in-stream structures. This study aimed at investigating the effect of slotted triangular vanes in sedimentary channels bed variation in 90 degrees bend flume (R/B=4, R and B, bend radius and width of the flume, respectively). The experiments were performed by three distances of four, six, and eight times the effective length (Le) in Froude numbers of 0.287, 0.304, and 0.322 under clear water conditions. The bed materials used were sand with an average diameter (d50) of 1.5 mm and a geometric standard deviation ratio (σ) of 1.22. The vanes angle to the upper bank was constant. After conducting analysis, the bed topography and required data were collected. The results showed that by installing the vanes attached to the outer bend flume, local scour occurred at the tips of vanes. By increasing distance between the vanes, the average depth of scour around the tips of vanes increased so that the distance of 4Le presented better performance than the distance 6Le and 8Le in scour protection around vanes. The Scouring bed materials were precipitated on the back of vanes and near outer bank. By increasing distance between the vanes and increasing space between the vanes, scouring bed materials allocated more flume along the length; hence, the maximum mound height decreased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bed Topography
  • Instream Structures
  • Sediment
  • Banks Protection
Amini A., Melville B., Mohd Th. and Ghazali H. (2012). Clearwater local scour around pile groups-shallow water. J. Hydraul. Eng., 138 (2), 177-185.

 

Amini A., Mohd Th., Ghazali H., Huat B. and Aziz A. (2011).  A local scour prediction method for pile cap in complex piers. ICE-Water Manag., 164(WM1), 73-80

 

Badri P., Shafai Bajestan M., kashefi Poor S. M. and Bahrami Yarahmadi, M. (2016). Experimental investigation of bed topography of a 90 degree mild bend with triangular vane attached to the bank. J. Irrig., Sci. Eng., 39(1), 45-54 [In Persian].

 

Bahrami Yarahmadi M. and Shafai Bajestan M. (2015). The effect of triangular vanes in a 90 degree mild bend on bed topography. J. Civ. Environ. Eng., 45 (3), 1-14 [In Persian].

 

Bahrami Yarahmadi M. and Shafai Bajestan M. (2016). Sediment management and flow patterns at river bend due to triangular vanes attached to the bank. J. Hydro. Environ. Res., 10, 64–75.

 

Bhuiyan F., Hey R. D. and Wormleaton P. R. (2010). Bank-attached vanes for bank erosion control and restoration of river meanders. J. Hydraul. Eng., 136(9), 583–596.

 

Bhuiyan F., Hey R.D. and Wormleaton, P. R. (2009). Effects of vanes and w-weir on sediment transport in meandering channels. J. Hydraul. Eng., 135 (5), 339–349.

 

Chiew Y. M. (1992). Scour protection at bridge piers. J. Hydraul. Eng., 118(9), 1260-1269.

 

Dorosti M., Amirsalari F., Fathi A. and Mahmoodian-shoshtari M. (2016a). The effect of bank attached triangular vanes series on local scouring in 90 degree mild bend. 6th National Water Sour. Manage. Kurdistan University, Iran [In Persian].

 

Dorosti M., Amirsalari F., Fathi A. and Mahmoodian-shoshtari M. (2016b). The effect of sacrifice vane on first vane bed topography in bank attached triangular vanes in 90 degree mild bend. 2nd International Conference in New Research on Civil, Architectural & Urban manage. Amirkabir University, Iran [In Persian].

 

Hosseini. (2016). The effect of slot location on reduction of local scouring of the submerge triangular vanes attached to the bank. MSc. Thesis. Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran. [In Persian]

 

Radspinner R. R., Diplas P., Lightbody A. F. and Sotiropoulos F. (2010). Rivertraining and ecological enhancement potential using in-stream structures. J. Hydraul. Eng., 136 (12), 967–980.

 

Shaker E., Kashefipour S. M. and Moltaji A. A. (2013). Experimental investigation on the effect of series of groynes on the secondary currents in a 90 degree mild bend. 9th International River Engineering Conference. Shahid Chamran University Ahwaz, Iran (In Persian).

 

Zahiri J., Kashefipour S. M., Shafai Bajestan M. and Gomeshi M. (2012). The effect of riprap parameters on spur dikes protection in 90 degree bend. J. Irrig. Sci. Eng., 35(4), 49-58 [In Persian].