Skip to main content
SUPERVISOR
Manouchehr Heidarpour,Esmaeel Landy,Sayed Hossein Saghaian nejad esfahani,Hossein AfzaliMehr
منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور) سیدحسین سقائیان نژاداصفهانی (استاد مشاور) حسین افضلی مهر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Somayeh Bakhshi
سمیه بخشی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Investigation of Geometric Shape and Vegetation Cover effects on Abutment Scouring
Failure of bridges due to scour at abutments is a common occurrence. Also, vegetation exists widely in natural river system, especially in flood plain. Investigation of shape and vegetation cover on flow structure in abutment scouring is the main goals of this study. So laboratory flume experimental detection were made by using Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) to determine velocity, Reynolds stress distribution and turbulent intensities in four runs: 1- vertical-wall abutment 2- wing-wall abutment 3- wing-wall abutment with circulate edge 4- wing-wall abutment with circulate edge and vegetated bank. Experiments were carried out in a horizontal re-circulating flume in the Hydraulic Laboratory at the Isfahan University of Technology in Iran. The flume had 7 m long, 0.33 m wide and 0.36 m deep. Uniformly graded sand of a median diameter, d, of 0.71 mm with the geometric standard deviation 1.2 was applied in this study. The rice stems with a median diameter of 2.7mm were used to simulate vegetation on the flume walls. In upstream, the time-averaged velocity vector and turbulent intensities show the existence of primary vortex associated with down-flow inside the scour hole and in downstream, the flow field is essentially ill defined, comprising irregularities due to the vortex shedding. Also, results reveal scouring depth and equilibrium time decrease 25% and 32% respectively, from vertical-wall abutment to wing-wall abutment run. These results have been happened as a result of stronger primary vortex in vertical-wall abutment in comparison with wing-wall abutment. the other run of this study compare flow structure in scouring hole around a wing-wall abutment with circulate edge for the vegetated and bare banks over a sand-bed flume. Results reveal that the vegetated banks in a flume changed the process of scouring as well as incipient motion of particles, decreasing the equilibrium time and scouring depth considerably. Comparison of bare banks and vegetated banks showed that the equilibrium time and scouring depth were reduced from 20 hours to 9 hours and from 8.4 cm to 3.2 cm, respectively. Vegetation increases the stream-wise velocity at the central line of flume and decreases it near the banks, causing a larger velocity gradient and faster movement of particles in compared with bare banks run. Also, investigation of velocity profiles and turbulent intensities at the upstream of abutment with vegetation cover on the flume walls shows that primary vortex decreases at upstream of abutment but the effect of vortex in downstream has not changed. Key words : scouring, cover vegetation, abutment, wing-wall abutment, wing-wall abutment with circulated edge, vertical-wall abutment.
مطالعات آماری چند دهه‌ی اخیر نشان می دهد که آبشستگی از جمله مهمترین علل هیدرولیکی تخریب پلهاست. اما مهمترین مشکل در حل این مسئله بررسی مکانیک سیالات و شناخت پروسه آبشستگی در اطراف پایه پل است. همچنین بسیاری از جریان ها با سطح آزاد در تعامل با‌پوشش گیاهی می باشند. برای مثال انتقال آب در مجاری طبیعی با‌پوشش گیاهی در حاشیه و در داخل کانال، الگوی کاملاً خاص جریان از نظر توزیع سرعت و توزیع تنش رینولدز را نشان می‌دهند که ضرورت توجه ویژه‌ای را در مطالعه‌ی تعامل آب، مواد رسوبی و پوشش گیاهی در بررسی هیدرودینامیک و مهندسی رودخانه ایجاب می‌کند. در این تحقیق از دستگاه سرعت سنج ADV به منظور برداشت داده‌های آزمایشگاهی استفاده شده و توزیع‌های سرعت، تنش‌های رینولدز و توربولانس مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در یک کانال به طول 7 متر، عرض 32 سانتی‌متر و عمق 36 سانتی‌متر با ذرات ماسه به قطر 71/0 میلی‌متر انجام شد. سری اول از آزمایشات بر روی سه شکل از تکیه‌گاه ها انجام شد که عبارت بودند از مستطیلی، ذوزنقه‌ای لبه‌تیز و ذوزنقه‌ای لبه‌گرد، هدف از این دسته آزمایشات بررسی و شناخت پروسه آبشستگی حول تکیه‌گاه ها و اثر شکل تکیه‌گاه بر این پروسه بود. مرحله‌ی دوم از تحقیق حاضر بررسی اثر پوشش گیاهی بر مشخصات جریان بود. بررسی آبشستگی در حضور پوشش گیاهی بر روی تکیه‌گاه ذوزنقه‌ای لبه‌تیز انجام شد. میزان برداشت پروفیل‌های سرعت در هر سری از آزمایشات بستگی به گسترش گودال آبشستگی داشت و در مجموع بیشتر از صد پروفیل سرعت و در هر پروفیل بسته به عمق آبشستگی بین 25-15 نقطه برداشت گردید. بررسی‌های انجام شده بر روی پروفیل‌های سرعت وتنش حول تکیه‌گاه ها نشان دهنده‌ی حضور توأمان گرداب‌های نعل اسبی و جریان‌های رو به پایین در بالادست جریان می باشد، در پایین دست جریان حضور گرداب‌های برخاستگی سبب به وجود آمدن نامنظمی‌های فراوان در ساختار جریان گردیده است. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی شکل تکیه‌گاه کاهش عمق و زمان تعادل آبشستگی با گرد شدن لبه‌های تکیه‌گاه را نشان می دهد به طوری که حداکثر عمق آبشستگی در تکیه‌گاه ذوزنقه‌ای لبه‌گرد 25 درصد نسبت به تکیه مستطیلی کاهش یافته است وزمان تعادل از 25 ساعت به 17 ساعت تقلیل یافته است که علت آن حضور گرداب‌های نعل اسبی قوی تر در بالادست جریان برآورد شده است. آزمایشات انجام شده برای بررسی اثر پوشش گیاهی بر عمق و زمان تعادل آبشستگی، نشان از کاهش حداکثرعمق آبشستگی از 4/8 سانتی‌متر به 2/3 سانتی‌متر و زمان تعادل از 20 ساعت به 9 ساعت را دارد. همچنین پوشش گیاهی آستانه‌ی حرکت ذرات را تغییر داده به طوری که ذرات در سرعت برشی کمتری شروع به حرکت نمودند. بررسی مشخصات جریان در حالت با‌پوشش نشان داد که پوشش گیاهی سبب تضعیف گرداب‌های اولیه در بالادست تکیه‌گاه گردیده است ولی اثرات برخاستگی جریان همچنان در پایین دست مشاهده می‌گردد. واژه‌های کلیدی : آبشستگی، پوشش گیاهی، تکیه‌گاه ذوزنقه‌ای لبه‌گرد، تکیه‌گاه ذوزنقه‌ای لبه‌تیز، تکیه‌گاه مستطیلی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی