بررسی آزمایشگاهی اثر طول آبشکن های نفوذپذیر بر روی ابعاد چاله آبشستگی در شرایط غیر مستغرق در قوس 90 درجه ملایم

یکی از روش‌های متداول کنترل فرسایش کناری در قوس رودخانه‌ها استفاده از آبشکن است. آبشکن با تغییر الگوی جریان و منحرف کردن جریان به سمت محور رودخانه مانع از فرسایش ساحل رودخانه می‌گردد و از سوی دیگر الگوی جدید جریان که با سرعت بالاتری تشکیل شده، باعث آبشستگی در اطراف آبشکن می‌شود. طول آبشکن یکی از پارامترهای مهم موثر بر آبشستگی در اطراف آبشکن است. به‌منظور بررسی اثر طول آبشکن با نفوذپذیری 33% در قوس بر فرایند آبشستگی، آزمایش‌هایی در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 90 درجه ملایم با 4=r/b و مقطع عرضی مستطیلی انجام پذیرفت. در این تحقیق با قرار دادن سری آبشکن‌های نفوذپذیر با سه طول 5/10، 14 و 5/17 سانتی‌متر معادل 15/0، 2/0 و 25/0 عرض فلوم، با اعداد فرود 21/0، 23/0، 26/0 و 28/0 و عمق ثابت 14 سانتی‌متر در شرایط آب زلال، پدیده آبشستگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد با افزایش طول آبشکن‌های نفوذپذیر، میزان بیشینه عمق چاله‌ آبشستگی در اطراف آبشکن‌ها در عدد فرود ثابت جریان افزایش می‌یابد، به‌طوری‌که بیشترین عمق آبشستگی در آبشکن با طول 5/17 سانتی‌متر می‌باشد که 71/10 درصد بیشتر از آبشکن با طول 14 سانتی‌متر و 86/42 درصد بیشتر از آبشکن با طول 5/10 سانتی‌متر است. بیشترین مقدار آبشستگی، در ناحیه انتهایی قوس خارجی به وقوع پیوسته است. هم چنین با افزایش عدد فرود در هر سه مقدار طول آبشکن، نیز بیشینه عمق آبشستگی و ابعاد چاله‌ آبشستگی افزایش می‌یابد.

Laboratory Investigation on the Effect of Permeable Spur Dike Length on ScourHole Dimensions in a Mild 90 Degrees Bend under NonSubmerged Conditions

One of the common ways for bank protection against erosion along rivers’ bends is spur dikeapplication. Spur dike changes the flow pattern and diverts it towards the river centerline and as aresult protect the river bank from erosion. However, a new flow pattern is formed with highervelocities and this phenomenon causes the local scour around the structure nose to be increased. Thelength of spur dike is one of the important parameters affecting the local scour around the structure.In order to investigate the effect of the permeable spur length (permeability was 33%) on local scour,experiments were conducted in a rectangular laboratory flume with a mild 90 degree bend (R/B=4;where R=radius and B=flume width). In this research a series of spur dikes with three different spurlength including 10.5, 14.0 and 17.5 cm, corresponding to 0.15, 0.2 and 0.25 of flume width,respectively, was installed along the bend for each experiment. Four Froude number values including0.21, 0.23, 0.26 and 0.28 with a constant flow depth of 14cm under clear water condition were appliedfor each spur length. The results show that the maximum scour depth increased with increasing thespur length for a constant Froude number; so that the maximum scour depth was happened for thelength of 17.5cm with a Froude number of 0.28, which was 10.71% and 42.86% more than the spurswith 14.0m and 10.5cm length, respectively. The maximum local scour was observed to happen atthe end part of the outer bank of the bend. It was generally found that with increasing Froude numberand the spur length the scour hole dimensions increased.