بررسی تاثیر پیگیبک لاین برآبشستگی موضعی زیر خطوط لوله افقی

عبور خطوط لوله انتقال آب- فاضلاب و یا مواد سوختی، روی بستر فرسایشی دریا و رودخانه سبب بوجود آمدن اندرکنشی بین لوله و بستر فرسایشی می شود و تغییراتی را در هیدرودینامیک جریان اطراف لوله بوجود می آورد. در نتیجه، زیرخط لوله، آبشستگی موضعی ایجاد شده، که سبب ناپایداری، خمش و حتی شکست لوله می شود. برای محافظت از این خطوط لوله در برابر خطرهای احتمالی، لازم است شناخت درستی از مقدار و نحوه آبشستگی اطراف لوله پیدا کرد.
پژوهش حاضر، به بررسی آبشستگی زیر خط لوله افقی در فلوم آزمایشگاهی با سه قطر لوله مختلف (2، 2/3، 8/3 سانتی-متر)، واقع بر بستر فرسایشی با دو اندازه متوسط رسوب (3/0، 18/1 میلی متر) و سه شکل مقطع متفاوت از پیگیبک لاین (تیغه، دایره، مثلث)، تحت جریان یکنواخت، ماندگار و با برقراری شرایط آب زلالV⁄V_c ≈0/9)) انجام شده است. در ابتدا به روش پای-باکینگهام تمامی پارامترهای بعد دار تاثیرگذار بر ابعاد آبشستگی موضعی زیر خطوط لوله را تحلیل ابعادی نمودیم. سپس در آزمایش های مختلف، تاثیر پارامترهای بدون بعد مهم تر، شامل؛ قطر لوله، عدد فرود جریان، عمق جریان، اندازه متوسط دانه های رسوبی بستر، و شکل پیگیبک لاین، که با آنالیز ابعادی مشخص شده اند را بر حداکثر عمق آبشستگی بررسی کردیم.
نتایج آزمایشگاهی حاکی از آن است که مساحت سطح مانع در مسیر جریان در مقدار آبشستگی نهایی موثر است و با افزایش قطر لوله، عمق حداکثر آبشستگی و همچنین زمان رسیدن به تعادل نهایی آبشستگی، افزایش می یابد. نتایج نشان داد، با افزایش عدد فرود و با ثابت بودن قطر لوله و دانه بندی ذرات بستر حداکثر عمق آبشستگی در عدد فرود 3/0 اتفاق می افتد. استنباط کلی از مجموعه نتایج بدست آمده حاکی از آن است؛ تاثیر عمق جریان در مقادیر y_n⁄D کمتر از 5/3 تقریبا بر میزان حداکثر آبشستگی ناچیز است. بعبارت دیگر در مقادیر کم این نسبت، می توان عمق آبشستگی را مستقل از عمق جریان دانست. از سوی دیگر مشاهده می شود با تغییر اندازه متوسط دانه-های رسوبی بستر، تغییر چندانی در حداکثر عمق آبشستگی ایجاد نمی شود. ولی بدلیل اینکه دانه بندی رسوبات با اندازه متوسط 18/1 میلی-متر، دارای انحراف معیار کوچکتر از 4/1 (یکنواختی بالا) بودند، انحراف معیار نقش بسزایی در ایجاد مقدار و محل تشکیل حداکثر عمق آبشستگی داشته است و شکل نیمرخ آبشستگی را بصورت چشمگیری تغییر داده است. با بکارگیری شکل های متفاوتی از مقطع پیگیبک لاین در شرایط ارتفاعی برابر، نتایج طول گودال آبشستگی بطور تقریبی برای همه شکل مقطع های پیگیبک لاین برابر است و در نتیجه فقط به ارتفاع جسم انسداد کننده جریان بستگی دارد و به شکل آن بستگی ندارد. اما مشاهده عینی نشان داد که طول موج رسوبی پیشرو و عمق آبشستگی تحت تاثیر شکل پیگیبک لاین می باشند و برای حالت پیگیبک لاین تیغه ای (باله) 42/2 ، پیگیبک لاین مثلثی 25/2 و برای پیگیبک لاین دایره ای نصب شده روی لوله اصلی 9/1 برابر بیشتر از حالتی است که لوله بصورت منفرد روی بستر رسوبی نصب شده باشد. اختلاف عمق حداکثر آبشستگی بین پیگیبک لاین تیغه ای و مثلثی، کم و در مقایسه با پیگیبک لاین لوله ای زیاد است.
نتایج نشان داد که تغییر در شکل پیگیبک لاین نصب شده روی لوله اصلی بر مشخصات الگوی آبشستگی زیر خط لوله افقی تاثیر گذار است. پیگیبک لاین مثلثی برای افزایش مقدار عمق حداکثر آبشستگی و همچنین عبور کابل های برق و تلفن و حتی آب-فاضلاب به همراه لوله اصلی، گزینه بهتری برای جایگزینی با باله(اسپویلر) بکار برده شده در حال حاضر می باشد.