بررسی آزمایشگاهی فرسایش درونی در مجاورت سازه های متقاطع در کناره های رودخانه

رودخانه ها و نهرها زهکش طبیعی حوضه ی آبریزشان بوده، و معمولا به عنوان یک سیستم پویا شناخته شده اند؛ به این معنی که بطور مداوم در حال تغییرند. یکی از این تغییرات، فرسایش کناره های رودخانه هاست که می تواند دلایل متعددی از قبیل بالا و پایین رفتن سطح آب رودخانه، کشتیرانی، تغییرات جوی، بالا آمدن سطح آب زیرزمینی، نفوذ آب بارندگی یا آب ناشی از زهکش های کشاورزی، زهکشی زمین های اطراف رودخانه، جریان های زیر سطحی و غیره داشته باشد. فرسایش رودخانه ها در پی فرآیند مستمر عوامل فیزیکی و هیدرولیکی صورت می گیرد و باید توجه داشت که نوع، درجه و نرخ فرسایش، به شدت عوامل موثر در فرسایش و توانائی حمل ذرات خاک توسط نیروهای فرساینده از یک طرف و مقاومت مصالح بستر و کناره در مقابل نیروهای محرک از طرف دیگر، بستگی دارد. از بین فرسایش کناره، فرایند فرسایش نشتی یا زیرسطحی است که موجب زیرشویی در لایه ی نفوذپذیر کناره ی قرار گرفته شده در بین دو لایه ی نفوذناپذیر و ریزش توده ای لایه بالایی و شکست کناره می شود. فرسایش کناره ی رودخانه و رسوب سازی مربوطه و خطرهای از دست رفتن زمین ها یک مسئله ی مدیریتی منابع با اهمیت جهانی است. مسائلی همچون تغییرات جانبی رودخانه، در اثر فرایندهای فرسایش کناره هزینه های سنگینی را با عنوان اقدامات پایدار سازی کناره در بردارد. این فرایند از عوامل پیچیده در تغییر مورفولوژی رودخانه هاست. این نوع از فرسایش کناره پیامدهای رسوبی نامطلوبی را در پائین دست یک سیستم رودخانه به جای می گذارد ولی تشخیص رخداد آن در اغلب موارد امری پیچیده و مشکل است، هر چند اهمیت این نوع از فرسایش در سدهای خاکی و خاکریزها بسیار مورد توجه بوده و همواره پایش می شود ولی علیرغم فراگیر بودن آن در اکثر نقاط جهان، در زمینه کناره های رودخانه و اثرات آن در تغییر مورفولوژی آبراهه ها کمتر مورد توجه محققین بوده است. با وجود اینکه چنین مواردی در مجاورت لوله ها در سدها و کناره ی رودخانه ها و ترک های موجود در کناره های رودخانه ها و سدهای خاکی، قرارگیری یک سازه ی متقاطع در دیوار ه ی رودخانه تا کنون مطالعه نگردیده است. هدف این مطالعه بررسی این نوع فرسایش در حالت بدون لوله و با لوله ی متقاطع در دیواره ی رودخانه بوسیله ی مطالعات آزمایشگاهی می باشد. در تحقیق حاضر کناره رودخانه در یک فلوم آزمایشگاهی جهت بررسی فرسایش درونی و اندازه گیری وزن رسوب زیرشویی شده و عمق حفره ی تشکیل شده بعد از زیرشویی شبیه سازی شد. فرسایش نشتی در دو حالت با وجود لوله ی مدفون و بدون وجود لوله در لایه ی ماسه ای کناره ی رودخانه با نفوذپذیری بالا بین دو لایه با نفوذپذیری پایین بررسی شد. عمق چاله ی آبشستگی ناشی از این فرسایش در اطراف لوله در طول زمان و در گرادیان های هیدرولیکی مختلف اندازه گیری شد. با توجه به نتایج مشاهده شده چند رابطه ی تجربی جهت برآورد طول آبشستگی بی بعد کناره در اثر نشت پیشنهاد گردید. همچنین مشاهده شد که افزایش تراز، بزرگ شدن متوسط قطر ذرات لایه ی ماسه و وجود لوله عدد رینولدز و تلاطم جریان نشتی را افزایش داده و در نتیجه باعث افزایش فرسایش می شود.