بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی تاثیر احداث آبشکن بر آبشستگی عمومی بازه ای از رودخانه زهره
چکیده
کاهش عرض رودخانه باعث افزایش سرعت و تنش برشی شده و پدیده فرسایش کف بستر یا آبشستگی عمومی را در بازه فشرده شده، توسعه می دهد. اگر فشردگی بازه در طول زیاد و به طور دائمی باشد، آثار آن ممکن است به بازه طولانی تری از رودخانه گسترش یافته و باعث کاهش تراز بستر رودخانه گردد. در این تحقیق عمق آبشستگی عمومی رودخانه زهره پس از احداث آبشکن با استفاده از روش های مختلف محاسبه شده، سپس نتایج حاصل از روش های مختلف مقایسه شده است.
واژههای کلیدی آبشستگی، آبشکن، رودخانه زهره، Mike11
مقدمه
یکی از روش های غیرمستقیم و معمول در کنترل فرسایش کناری و حفاظت کناره های رودخانه ها استفاده از اپی یا آبشکن1 می باشد. در این روش یک سری آبشکن به طور متوالی و زاویه دار با مسیر جریان رودخانه ساخته می شوند. این آبشکن ها از یک سمت به ساحل رودخانه متصل شده و تا مسافتی در داخل بستر رودخانه به جلو می آیند. این سازه ها بر خطوط جریان تأثیر گذاشته و باعث تغییر در الگوی جریان رودخانه و انحراف جریان از دیواره های فرسایش پذیر به وسط رودخانه شده و دیواره ها را از خطر فرسایش محافظت می نماید. با ایجاد ناحیه سکون در بین دو آبشکن و کاهش سرعت جریان از شدت برخورد آن با دیواره ها کاسته و در حقیقت قابلیت رسوبگذاری جریان را در ساحل رودخانه افزایش می دهند .[1]
کاهش عرض رودخانه باعث افزایش سرعت و تنش برشی شده و پدیده فرسایش کف بستر یا آبشستگی عمومی را در بازه فشرده شده، توسعه می دهد. اگر فشردگی بازه در طول زیاد و به طور دائمی باشد، آثار آن ممکن است به بازه طولانی تری از رودخانه گسترش یافته و باعث کاهش تراز بستر رودخانه گردد.
مواد و روشها
آبشستگی عمومی
در اثر احداث آبشکن عرض رودخانه کاهش می یابد و سرعت جریان در این محدوده از رودخانه افزایش می یابد در نتیجه به ظرفیت حمل رسوب افزوده شده و سبب خواهد شد تا بستر رودخانه در این محل افزایش یابد. عمل فرسایش معمولاً آن قدر ادامه خواهد داشت تا این که سطح مقطع جریان آن قدر افزایش یابد تا ظرفیت حمل رسوب کاهش یافته و برابر با ظرفیت حمل رسوب در مقاطع بالا دست محل آبشکن ها شود. در این حالت فرسایش در این محل متوقف می گردد.[2]
رابطه کامورا(1966و (1971
برای شرایط فشردگی طولانی یک بازه با دیواره ساحلی، رابطه زیر توسط کامورا((1966 برای برآورد عمق آبشستگی عمومی ارائه شده است.[3]
که در آن مطابق شکل :(1)
عمق آب = d؛ عرض سطح آب = B؛عمق آبشستگی عمومی = d s؛ متوسط اندازه مواد بستری = D؛ متوسط تنش برشی جریان = می باشد. اندیس 1 و 2 به ترتیب مربوط به بازه اصلاح نشده (یا بازه بالادست) و بازه اصلاح شده است. آبشستگی جریان آب صاف برای شرایط جریان آب فاقد رسوبات قابل ته نشینی و یا بستر پایدار و آبشستگی متحرک برای شرایط جریان آب با رسوبات قابل ته نشینی و بستر فرسایشی تقسیم می شود.
تجربیات نشان داده که، حداکثر آبشستگی در جریان آب صاف و در شرایط آستانه مواد بستری (تنش برشی بحرانی) به وجود می آید .[4]در شکل (1) آبشستگی عمومی در یک بازه فشرده شده با آبشکن ها نمایش داده شده است.
شکل -(1)نمایش آبشستگی عمومی در یک بازه فشرده شده با آبشکن ها [3]
همچنین، کامورا (1971) رابطه زیر را برای برآورد عمق آبشستگی در بستر متحرک ارائه داد.[4]
که در آن، Fr1 = عدد فرود در بازه اصلاح نشده ( یا بازه بالا دست) است.
در شرایطی که فشردگی بازه رودخانه ناشی از احداث سری آبشکن ها است، به دلیل توسعه ناحیه جدایی جریان متاثر از هر آبشکن به داخل مجرای اصلی، عرض موثر جریان کمتر از عرض ظاهری فشردگی بازه است. سوزوکی و همکاران (1987) مطابق شکل (1)، ضریب تصحیح عرض موثر ( ( را برای تعدیل عرض B2 معرفی نمودند. ضریب برحسب نسبت فاصله به طول آبشکن ها ( ( S L به طور تجربی بررسی شده، که نتایج آن در شکل (2) ارائه گردیده است. مفهوم فیزیکی تاثیر ضریب در زیر تشریح گردیده است 4] و .[3
از این رو توصیه می شود تا در روابط (1) تا (4) به جای B2 عبارت B2 قرار داده شود.
شکل(2) -ضریب تصحیح عرض موثر برحسب نسبت فاصله به طول آبشکن ها s/l
شکل(3)نمایش آبشستگی عمومی در بازه تنگ شده از یک رودخانه سیلاب دشتی[5]
-2 رابطه گیل (1972)
گیل (1972) برای محاسبه عمق آبشستگی عمومی d s برای شرایط بستر متحرک در بازه آبشکن ها رابطه زیر را ارائه داد.[4]
