نشریه مهندسی و مدیریت ساخت
پیاپی 3 (پاییز 1395)

مسئله آبشستگی یکی از مهم ترین مسائل در بحث مهندسی رودخانه میباشد. سالانه تعداد بسیار زیادی از پل ها در سراسر جهان تخریب میشوند که عمدتا به دلیل سازه ای نیست. بلکه به دلیل در نظر نگرفتن نقش هیدرولیکی در طراحی آن ها میباشد. تعیین عمق آبشستگی از این جهت که بیانگر میزان پتانسیل تخریب جریان در اطراف سازه بوده دارای اهمیت است. ازاین رو پیشگویی الگوی آبشستگی برای ایجاد ایمنی در سازه هایی که در معرض آب قرار دارند امری ضروری است. از جمله روش های کنترل و کاهش آبشستگی موضعی میتوان از استفاده از زبری ها، طوق، صفحات مستغرق و شمعهای حفاظتی نام برد. در تحقیق حاضر به بررسی تاثیر شمع های حفاظتی در کنترل و کاهش آبشستگی در اطراف پایه های استوانه ای پرداخته شده است. در این مطالعه از شمع های حفاظتی با آرایش مثلثی و تعداد ثابت 5 شمع استفاده شده است. در این مطالعه با ثابت در نظر گرفتن اغلب پارامتر ها در آرایش شمع های مورد نظر، تنها با تغییر دو پارامتر اصلی زاویه راس و فاصله افقی شمع ها از یکدیگر متمایز می گردند. آرایشهای مورد آزمایش در دو زاویه راس 30 و 45 درجه و فاصله افقی شمع ها از یکدیگر 0.7، 1، 1.3 برابر قطر پایه، بر روی پایه با قطر 3 سانتیمتر مورد آزمایش و مقایسه قرار گرفته اند. نتایج آزمایشها نشان داد با کاهش زاویه راس و یا کاهش فاصله افقی شمعها راندمان شمعها افزایش می یابد.

شکل پذیری جریان در آستانه ورود به سرریز متاثر از شکل هندسی دیواره هدایت جریان بوده که در صورت طراحی مناسب می تواند موجب کاهش معنی دار ضریب دبی گردد. برای این منظور در تحقیق حاضر از مدل فیزیکی یک سرریز پلکانی و سه دیواره هدایت قوسدار با زوایای مختلف نسبت به امتداد جریان استفاده شد. نتایج به دست آمده در این تحقیق نشان داد با افزایش هد بالادست برای هر سه دیواره هدایت جریان، عرض مقطع انقباض کاهش می یابد. همچنین در یک هد بالادست ثابت، متوسط عرض مقطع انقباض در دیواره هدایت با زاویه 60 درجه دارای بیشترین مقدار بوده است. با افزایش هد بالادست ضریب دبی کاهش یافت، از سوی دیگر تغییرات ضریب دبی نسبت به دبی برای هر سه حالت دیواره هدایت قوسدار، از یک روند نزولی برخوردار بوده است. در نهایت مشخص شد در یک هد ثابت، میزان دبی عبوری از سرریز درهر سه دیواره هدایت، تفاوت معناداری با هم ندارند.

جهت بررسی تاثیر مخازن تاخیری در کاهش سیلاب حوضه مورد مطالعه این تحقیق (حوضه منتهی به شهر تهران)، ابتدا پس از ساخت سیلاب طراحی و روند یابی آن، تاثیر سیلاب در پایین دست بدون در نظر گرفتن مخازن بررسی می گردد، سپس با استفاده از نرم افزارHEC-HMS حوضه مورد نظر و مخازن در نظر گرفته شده دربالادست حوضه شهری، مدل و عملکرد این مخازن در کاهش هیدروگراف سیلاب ورودی بررسی می گردد. نتایج نشان داد با استفاده از سدهای تاخیری میزان دبی، خروجی از حوضه وردآورد به شدت کاهش می یابد. اثر کاهش دبی پیک سیل ناشی از احداث سدهای تاخیری در حوضه وردآورد برای سیلاب با دوره های بازگشت2، 5، 10، 25، 50، 100 ساله به ترتیب91.4 ،58.1 ،89.9 ،92.141.7 و 28.5 درصد میباشد. همچنین با افزایش دوره بازگشت سیل تاثیر این مخازن در کاهش سیلاب خروجی حوضه، کاهش می یابد.

به دلیل نقش موثر سد های خاکی در تامین نیاز های آبی و نیز ایجاد خطرات بالقوه برای جوامع پایین دست آنها، مسائل مربوط به ایمنی سدهای خاکی ضمن ساخت و نیز در دوران بهره برداری از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق به مطالعه و مقایسه کارایی استفاده از زهکش افقی، در کاهش اثرات سوء نشت از مقطع یک سد خاکی همگن فرضی پرداخته شده است. دبی نشت از پی و بدنه و نیز گرادیان خروجی حداکثر در پنجه سد با بهره گیری از نرم افزار Seep/W مبتنی بر روش اجزای محدود محاسبه گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که افزایش طول زهکش افقی متناسب با دبی نشتی از سد بوده و نسبت عکس با نیروی زیر فشار دارد. همچنین با افزایش طول زهکش افقی کمی بر گرادیان هیدرولیکی افزوده می شود، ولی افزایش آن در محل آب خروجی از پنجه نبوده و لذا خطر ساز نخواهد بود.

پیشینه تمدن ایران، در جهان شناخته شده است. وجود سازه های آبی در ایران مانند سدها، بندها، اشترگلوها، مقسم ها، آسیاب های آبی و آبانبارها، قرن ها قدمت داشته، و نشان از ژرفنگری ایرانیان و دانش فراوان آنان از مهندسی آب در آن دوران دارد. برخی از این آثار همچنان در حال بهره برداری هستند؛ برخی نیز بازسازی شده و بخوبی کار می کنند؛ و تعدادی نیز مرمت و حفاظت شده، ولی کاربری آنها به سازه های مشابه و جدید در جوار آنها واگذار گردیده است. هدف اصلی از مقاله حاضر، معرفی نمونه هائی از سازه های آبی شاخص ماندگار در قلمرو ایران، ضرورت حفاظت و مرمت برخی سازه های موجود، و نوسازی سازه های بدیع برای ماندگاری میراث تاریخی ایران است. همچنین نوآوری در طرح و ساخت سازه های آبی جدید بعنوان میراث تاریخی و فرهنگی عصر حاضر برای آیندگان این سرزمین، باید مورد نظر قرار گیرد. ساخت و نمایش مدل های فیزیکی از سازه های آبی ماندگار و یا بدیع، در میادین و پارک های شهرهای ایران پیشنهاد می گردد.

فیلترها در بسیاری از سازه های دریایی و هیدرولیکی برای جلوگیری از فرار مصالح و تامین زهکشی به کار میروند. فیلترها در حالت کلی از نظر مقاومت در برابر فرار مصالح بستر به سه دسته هندسه بسته، هندسه باز پایدار، هندسه باز ناپایدار تقسیم بندی میشوند. در فیلترهای هندسه بسته تحت هر مقدار بارگذاری هیدرودینامیکی، فرار مصالح رخ نمیدهد، اما در فیلترهای هندسه باز پایدار امکان فرار مصالح وجود دارد. در فیلترهای هندسه باز ناپایدار نیز مقداری فرار مصالح که مانع از وارد آمدن آسیب جدی به سازه می شود، قابل قبول است. به منظور عملکرد فیلترهای هندسه باز، مطالعات آزمایشگاهی گسترده ای تا به امروز صورت گرفته، اما هنوز هم دانش مختصری در این زمینه در دسترس است. به همین دلیل محققین حوزه هیدرولیک این روش طراحی را در سازه های ساحلی استفاده نمیکنند. لذا هم چنان در سازه های ساحلی، فیلترها به صورت هندسه بسته اجرا و طراحی میشوند. با توجه به اهمیت بسیار بالای لایه فیلتر در سازه های ساحلی، این نوشتار به بررسی پیشینه مطالعاتی در زمینه دسته بندی انواع فیلترها از نظر مقاومت در برابر فرار مصالح بستر و مقایسه آنها می پردازد.