ارزیابی آبشستگی عمومی اطراف پایه پل با نرم افزار HEC-RAS (مطالعه موردی پل سیمینه رود میاندوآب)

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، آذربایجان شرقی، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، آذربایجان شرقی، ایران

3 دانشجوی دکترا، گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، میزان عمق آبشستگی اطراف پایه‎های پل سیمینه­رود میاندوآب با مدلHEC-RAS  با استفاده از دو روش CSU و فروهلیچ برای دبی­های با دوره برگشت مختلف، تعیین شد. برای این منظور، ابتدا با استفاده از داده‎های صحرایی، یک مدل هیدرولیکی از بازه رودخانه که پل در آن قرار دارد، در نرم­افزار ایجاد شد. سپس با وارد کردن داده‎های مربوط به آبشستگی پایه‎های پل برای دبی‎های با دوره برگشت 5 تا yr 1000، تغییر دبی جریان بر آبشستگی اطراف پایه‎های میانی و کناری پل بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش دبی ­(افزایش سرعت جریان) میزان برخورد خطوط جریان بیش­تر شده و از مقدار آبشستگی در پایه­های میانی نسبت به پایه­های کناری پل کاسته می­شود. همچنین برای دبی­ با دوره برگشت­های 5 تا yr 40 هیچ‌گونه آبشستگی در تکیه­گاه­های پل دیده نمی­شود. در حالی که از دبی با دوره برگشت­های 50 تا yr 1000 میزان آبشستگی تکیه­گاه­ها به‌شدت افزایش می‎یابد. برای دوره برگشت­های مختلف در هر دو روش CSU و فروهلیچ پایه شماره 7 بیش­ترین میزان آبشستگی و پایه شماره 1 کم­ترین مقدار را دارد. روش فروهلیچ به‌اندازه روش CSU در محاسبه عمق آبشستگی نسبت به افزایش دبی حساس نیست و تقریباً 20 درصد نسبت به هم در محاسبه عمق آبشستگی اختلاف دارند. دلیل این امر نیز به­کاربردن ضرایب شکل پایه، شرایط بستر و همچنین ضریب مسلح بودن بستر توسط ذرات رسوبی در روش  CSUاست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Scour Depth around Bridge Piers with HEC-RAS (Case study: Bridge of Simineh Rood, Miandoab, Iran)

نویسندگان [English]

  • Rasoul Daneshfaraz 1
  • Mehdi Dasineh 2
  • Amir Ghaderi 3
1 Assoc. Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, East Azerbaijan, Iran
2 M.Tech. Alumnus, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, East Azerbaijan, Iran
3 PhD Scholar, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

In the present study, the scour depth around bridge piers of Simineh Rood Miandoab was investigated through HEC-RAS model using with two of CSU and Froehlich method (two methods of HEC-RAS software) for the discharge with a different return period. For this purpose, first, using a field data, a hydraulic model of the river range, where the bridge is located was created in the software medium. Then for discharges with the return period of 5 to 1000 years, the change in flow discharge for scouring around the middle and lateral sides piers of the bridge was investigated. The results showed that with increasing the discharge (increasing the flow velocity), the flow interference are increased and the amount of scouring in the middle of the piers is reduced relative to the sides. Moreover, for the discharge with a return period of 5 to 40 years, no scouring is observed in the bridge sides. Whereas for the discharge with a return period of 50 to 1000 years, the scouring around the the bridge sides increases significantly. For different return periods, in both CSU and Frohlich methods, pier number 7 has the highest scour and pier number 1 has the lowest value. The Frohlich method is not as sensitive as the CSU in calculating the scour depth compared with increase discharge, and approximately 20% are different in calculating the scour depth. Such difference could be attributed to the applying the pier shape coefficient, the bed conditions, as well as the coefficient of sediment particles in the CSU method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • bridge piers
  • CSU Method
  • Froehlich Method
  • Simineh Rood
  • Scour Depth
Breusers H. N. C. and Raudkivi A. J. (1991). Scouring. A. A. Balkema Rotterdam, Brookfield.

 

Brunner G. W. (2010). HEC-RAS, Hydrological Engineering Center-River Analysis System, Hydraulic Reference Manual (Version 4.1). US Army Corps of Engineers, USA.

 

Dahe P. D. and Kharode S. B. (2015). Evaluation of scour depth around bridge piers with various geometrical shapes. Int. J. Innov. Res. Adv. Eng., 2(7), 41-48.‏

 

Daneshfaraz R., Chabokpour J. Desineh M. Ghaderi A. (2019). The experimental study of the effects of the river mining holes on the bridge piers. Iran. J. Soil Water Res., (In Press).

 

Ettema R., Melville B. W. and Constantinescu G. (2011). Evaluation of bridge scour research: Pier scour processes and predictions. Washington. DC: Transportation Research Board of the National Academies.

 

Ismail S. (2009). Evaluation of local scour around bridge piers (River Nile Bridges as case study). In Thirteenth International Water Technology Conference, IWTC, 13, 1249-1260.

 

Kardan N., Hassanpour N. and Hoseinzade-Dalir A. H. (2018) Experimental and Numerical Investigation of Bed Erosion around Bridge Piers with Different Cross-Sections. Irrig. Drain. Struc. Eng. Res., 19(71), 19-36 [In Persian].

 

Moussa A. M. A. (2017(. Evaluation of local scour around bridge piers for various geometrical shapes using mathematical models. Ain Shams Eng. J.‏, 9(4), 2571-2580.

 

Mousavi F. and Daneshfaraz R. (2013). Evaluating various factors in calculation of scour depth around bridge piers using HEC-RAS Software, CSU2001 and Froehlich equations. ‏ J. Civil Eng. Urban., 3(6), 398-402.

 

Richardson E. V. and Davis S. R. (1995). Evaluating scour at bridges. Hydr. Eng. Circular No. 18, FHWA-IP-90-017. Fairbank Turner Hwy. Res. Ctr. McLean. Va.

 

Roshangar K. and Rouhparvar B.  )2012(.  Evaluation of artificial intelligence systems for simulation of bridge piers scouring in cohesive soils. Water Soil Sci., 23(3), 169-181 [In Persian].

 

Sheppard D. M., Demir H. and Melville B. W.)2011(. Scour at wide piers and long skewed piers (Vol. 682). Transportation Research Board.

 

Shahrokhnia M. A., Javan M. and Keshavarzi A. (2008). Application of Models HEC-RAS and MIKE-11 in simulating flow in irrigation channels. J. Agri. Eng. Res., 9(1), 49-62 [In Persian].

 

Tseng M. H., Yen C. L. and Song C. C. (2000). Computation of three‐dimensional flow around square and circular piers. Int. J. Numer. Method. Fluid., 34(3), 207-227.

 

Yu X. and Yu X. B. (2008). 1D and 2D Hydraulic Simulations for Bridge Scour Prediction: A Comparative Study. In The Fourth International Conference on Scour and Erosion. 5-7.