بررسی آزمایشگاهی و کنترل آبشستگی ناشی از جت افقی با مصالح چسبنده

آبشستگی پدیده ای است که در بعضی مواقع به تخریب سازه های هیدرولیکی منجر شده و پیامدهای جبران ناپذیری را به همراه دارد. برای حفاظت این سازه ها و بستر در مقابل آبشستگی موضعی، از تمهیداتی نظیر ایجاد کف بند در پاییندست آن استفاده می شود. تاکنون تحقیقات بسیاری برای بررسی فرآیند آبشستگی موضعی انجام شده که در آنها اغلب محققین به منظور سهولت، آزمایشهای خود را بر بستر متشکل از رسوبات غیر چسبنده متمرکز کرده اند. حال آنکه بستر رودخانه ها در شرایط طبیعی، حاوی ترکیبی از رسوبات چسبنده و غیرچسبنده بوده و دارای طیف وسیعی از ذرات با اندازه های مختلف هستند. همچنین میزان رس در رودخانه های شاخه ای و مصب ها قابل ملاحظه می باشد. تحقیقات معدود قبلی نشان داده است در شرایطی که بستر متشکل از ذرات ریزدانه چسبنده باشد، کاربرد معیارهای مبتنی بر ذرات دانه ای ابعاد حفره آبشستگی موضعی را بیش از واقعیت برآورد نموده و هزینه های بیش از اندازه به طرح تحمیل می کند. در این تحقیق، آبشستگی موضعی ناشی از جت افقی مستغرق خروجی از دریچه کشویی قائم در شرایط وجود مصالح چسبنده (رس بنتونیت) در بستر فرسایش پذیر به صورت آزمایشگاهی مطالعه شد. در ابتدا پارامترهای اصلی موثر بر این پدیده شناسایی گردیده و مجموعاً 156 آزمایش در شرایط هیدرولیکی یکسان و در قالب 3 دسته در یک فلوم مستطیلی در آزمایشگاه پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، انجام گردید. دسته اول شامل (12 آزمایش) در بستر متشکل از مصالح غیرچسبنده (ماسه استاندارد) به عنوان آزمایشهای شاهد انجام شد تا بعنوان مبنایی برای مقایسه اثر اضافه نمودن مصالح چسبنده به مصالح غیرچسبنده پایه، استفاده گردد. دسته دوم شامل (36 آزمایش) با اضافه نمودن 3 میزان درصد رس به مصالح غیرچسبنده بوده تا تأثیر چسبندگی مشخص شود. دسته سوم (شامل 108 آزمایش) می باشد تا تأثیر طولهای مختلف کف بند در شرایط هیدرولیکی مختلف و میزان رسهای متفاوت بررسی گردد. نتایج نشان داد با افزایش میزان رس، حداکثر عمق آبشستگی کاهش چشمگیری می یابد. بنحوی که در شرایط وجود 20 درصد رس بنتونیت در بستر بطور متوسط 76 درصد کاهش در حداکثر عمق آبشستگی نسبت به مصالح غیر چسبنده رخ می دهد. اگر کف بند اضافه گردد، حداکثر عمق آبشستگی تا 53 درصد کاهش خواهد یافت که این میزان کاهش نسبت به استفاده از مصالح چسبنده، کمتر می باشد. در این شرایط چند رابطه کلی برای برآورد حداکثر عمق آبشستگی چه در شرایط وجود رس و چه در غیاب آن، (با کف بند و بدون آن) ارائه گردید. علاوه براین، حساسیت پارامترهای موجود در رابطه برآورد حداکثر عمق آبشستگی سنجیده و با رابطه محققین پیشین مقایسه شد. همچنین در انتها دو نوع پروفیل آبشستگی تعریف و صحت روابط برازش شده به آنها با پژوهشهای پیشین مقایسه گردید.