ارزیابی تاثیر نانو‌ولاستونیت بر پایداری هیدرولیکی خطوط لوله در برابر آبشستگی: مطالعه موردی آزمایشگاهی

آبشستگی موضعی اطراف خطوط لوله عبوری از بستر رودخانه‌ها یکی از چالش‌های اساسی در مهندسی هیدرولیک محسوب می‌شود که می‌تواند پایداری و ایمنی زیرساخت‌های انتقال سیال را به مخاطره اندازد. در این پژوهش، به‌منظور ارزیابی نقش نانومواد در کنترل این پدیده، آزمایش‌های تجربی در فلوم آزمایشگاهی دانشگاه مراغه انجام شد. بستر رسوبی با ابعاد مشخص و ذرات غیریکنواخت (d50=0.78mm) تهیه گردید و لوله‌ای به قطر 9 سانتی‌متر در مرکز آن قرار گرفت. آزمایش‌ها در دو حالت شاهد (بدون افزودنی) و با استفاده از 0/5 درصد وزنی نانوماده ولاستونیت (casio₃) و در دبی‌های مختلف 20، 25 و 30 لیتر بر ثانیه انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که حضور نانو ولاستونیت موجب کاهش قابل‌توجه عمق نهایی آبشستگی نسبت به حالت شاهد شد، به‌طوری‌که میزان کاهش در شرایط مختلف بطور میانگین بین 5 تا 8 درصد متغیر بود. تحلیل پروفیل‌های طولی بیانگر آن است که نانومواد با بهبود انسجام بین‌دانه‌ای، افزایش مقاومت برشی بستر، و کاهش شدت گردابه‌های نعل‌اسبی و برخاستگی، از گسترش فرسایش جلوگیری کرده و الگوی رسوب‌گذاری یکنواخت‌تری ایجاد می‌کنند. همچنین، حضور نانومواد موجب پایداری سریع‌تر بستر گردید. یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهد که به‌کارگیری نانوماده ولاستونیت می‌تواند راهکاری موثر و پایدار برای کنترل آبشستگی موضعی خطوط لوله در محیط‌های رودخانه‌ای و دریایی باشد.