بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن مستغرق بر پایداری ریپ رپ اطراف آن در قوس 90 درجه

تغییرات بستر و سواحل رودخانه ها امر بسیار مهمی بوده و تحقیقات زیادی را به خود اختصاص داده است. این تغییرات به ویژه در قوس رودخانه ها مشهودتر است. یکی از راه های تثبیت دیواره در قوس خارجی استفاده از سازه آبشکن می باشد. آبشکن ها می توانند مستغرق و یا غیر مستغرق باشند، آبشکن های مستغرق بیشتر در مسائل کشتیرانی و آبشکن غیر مستغرق در مسائل آبخیزداری کاربرد دارند. کارایی اصلی آبشکن های رودخانه ای، انحراف جریان از کناره رودخانه و هدایت آن به سمت مجرای اصلی است. نتیجه انحراف جریان، توسعه یک ناحیه چرخشی با تلاطم شدید در پیرامون آبشکن است که به صورت گسترده تری در پایین دست آبشکن ظاهر می گردد .فرآیند هیدرولیکی این جریان، توسعه حفره آبشستگی در پیرامون آبشکن، و ته نشست بار رسوبی در پایین دست و کناره رودخانه است. آبشستگی یک خطر جدی برای سازه آبشکن محسوب می شود. تاکنون در خصوص جنبه های مختلف آبشکن ها تحقیقات گوناگونی صورت گرفته است ولی تاکنون در خصوص پایداری آبشکن ها تحقیقات زیادی صورت نگرفته است و تحقیقات اندک موجود غالباً در مسیر مستقیم بوده است در حالی که عمده ترین کاربرد استفاده از آبشکن ها در قوس ها می باشد. یکی از رایج ترین و در عین حال اقتصادی ترین روش ها، استفاده از سنگ چین می باشد. هدف از این تحقیق بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن بر روی پایداری سنگ چین های بکار برده شده جهت محافظت از آبشستگی دماغه آبشکن مستغرق در قوس است تا بتوان طراحی مناسبی از سنگ چین های محافظ آبشکن انجام داد. به همین منظور در یک فلوم آزمایشگاهی 90 درجه ملایم آزمایش ها صورت گرفت. در این آزمایش ها برای بررسی اثر پارامترهای آبشکن در پایداری سنگ چین از 3 طول آبشکن برابر 15%، 20% و 25% عرض فلوم، سه نسبت فاصله به طول آبشکن معادل 3، 4 و 5 ، چهار دبی جریان معادل 25، 29، 32 و 36 لیتر در ثانیه، سه ارتفاع آبشکن معادل 6.5، 8.5 و 10.5 سانتی متر و شش اندازه سنگ چین برابر 5.5، 7.9، 11.1، 14.3، 17.9 و 22.2 میلی متر استفاده شد. رسوب بستر با قطر متوسط 1.5 میلی متر در تمامی آزمایش ها ثابت بود. پس از ایجاد شرایط شکست، برداشت داده ها صورت گرفت. تحلیل نتایج نشان داد که با افزایش طول آبشکن در مقطع پایداری سنگ چین کاهش یافته و در عدد فرود پایین تری در بالادست شکست رخ می دهد. پایداری سنگ چین با افزایش نسبت فاصله بین آبشکن ها از 3 به 5 کاهش می یابد و با افزایش ارتفاع نسبی آبشکن با تغییر در الگوی جریان و ایجاد تلاطم، شکست سریع تر رخ داد. بنابراین تغییرات تمامی پارامترهای آبشکن بر پایداری سنگ چین تأثیر گذار می باشند. سه نوع حالت شکست سنگ چین شناسایی شد که پارامترهای آبشکن در نوع شکست پیش آمده تأثیر گذار بودند. با استفاده از تحلیل های آماری روابطی برای تعیین اندازه سنگ چین و پایداری آن در شرایط مختلف جریان و پارامترهای متغیر هندسی آبشکن داده شد. در نهایت نیز فاکتوری به نام فاکتور شکست معرفی گردید تا بتوان با دانستن شرایط آبشکن نوع شکست احتمالی را پیش بینی نمود.