مطالعه آزمايشگاهي فرآيند آبشستگي بر روي موجشكن هاي صندوقه اي

كارشناسي ارشد

پديدة آبشستگي يكي از دلايل مهم آسيب¬ديدگي سازه¬هاي ساحلي است كه سالانه باعث صرف هزينه قابل ملاحظه¬اي جهت نگهداري، تعمير و جايگزين كردن آن¬ها مي¬شود. ميزان قابل توجهي از اين آسيب¬ها به دليل عدم آشنايي كافي با فرآيند آبشستگي و هيدروديناميك منطقه نزديك به ساحل رخ مي¬دهد و از اين رو با تكميل مطالعات قابل پيشگيري است. به همين دليل در دهه¬هاي اخير مبحث آبشستگي در پاي سازه¬هاي ساحلي از مباحث بسيار مورد توجه در مهندسي سواحل و بنادر بوده است. در بين سازه¬هاي ساحلي، موج¬شكن¬ها از اهميت خاصي برخوردار هستند، آسيب¬ديدگي در موج¬شكن¬ها علاوه بر خسارت¬هاي مالي مي-تواند موجب خسارت¬هاي جبران ناپذير جاني نيز شود و همين موضوع بر اهميت حفظ پايداري و ثبات موج¬شكن¬ها مي¬افزايد. از اين بين موجشكن¬هاي كيسوني به دليل شرايط خاص سازه¬اي، نسبت به آبشستگي پي بسيار حساس¬تر از ديگر انواع موج¬شكن¬ها مي¬باشند. تشكيل امواج ايستا در مقابل سازه¬هاي ساحلي نظير موج¬شكن¬هاي كيسوني، اصلي¬ترين عامل بروز آبشستگي در پاي اين سازه¬ها مي¬باشد. خصوصيات امواج ايستا بستگي زيادي به شيب، زبري ديوار و شكل هندسي موج¬شكن كيسوني دارد و ممكن است امواج ايستا را به نيمه-ايستا تبديل كند. به عبارتي تشكيل موج نيمه¬ايستا در جلوي موج¬شكن موجب ضريب انعكاس و نيروي موج كمتر در مقايسه با كيسون متعارف(قائم، با سطح صاف و بدون لايه محافظ) مي¬شود. تاكنون مطالعات آزمايشگاهي و عددي بسياري در زمينه آبشستگي موج¬شكن¬هاي كيسوني انجام شده است، در حالي كه اثر شكل هندسي موج¬شكن كه پارامتر تأثيرگذار بر الگوي آبشستگي مي¬باشد، در نظر گرفته نشده است. از اين رو در اين مطالعه سعي شده تأثير توليد موج نيمه¬ايستا و كاهش ضريب انعكاس، با استفاده از انواع مختلف كيسون از نظر شيب، زبري، تخلخل و شكل هندسي برروي الگوي آبشستگي مقابل موج¬شكن¬هاي كيسوني به صورت آزمايشگاهي بررسي شود. در اين راستا، مدل آزمايشگاهي دو بعدي، در يك فلوم موج به طول 26 متر و ابعاد مقطع 1*1.3 انجام شده و جهت توليد امواج با ارتفاع و پريود¬هاي مورد نظر از يك دستگاه مولد موج از نوع پيستوني استفاده شده است. در اين مجموعه آزمايشات، دانه¬بندي رسوب با (d_50=0.55 mm) و عمق آب 30 سانتي¬متر، ثابت بوده ولي مشخصات موج قابل تغيير بودند و از اثرات جريان صرف نظر شده است. آزمايشات براي هفت نوع موج¬شكن كيسوني با ديوارة قائم، شياردار با انتها باز، شياردار با انتها بسته، نيمه شياردار با انتها بسته، مايل با شيب 1:2، استوانه¬اي و زبر شده انجام شده و در هر يك از آزمايشات، مجموعه عوامل مؤثر بر فرآيند آبشستگي، شامل مشخصات موج، تغييرات پروفيل بستر و عمق آبشستگي در جلوي موج¬شكن پس از تابش 10000 موج اندازه گيري شده است. نتايج حاصل از اين مدلسازي نشان دهندة آن است كه موج¬شكن¬هاي كيسوني شياردار به دليل داشتن ديوارة متخلخل، انرژي بيشتري از موج را مستهلك كرده و باعث ضريب انعكاس كمتري شده است و به دنبال آن عمق نسبي آبشستگي را كاهش داده است. در اين ميان موج¬شكن¬ كيسوني شياردار با نسبت تخلخل 16.2 درصد و با انتهاي بسته كه داراي يك محفظه مستهلك كنندة انرژي است، با كمترين مقدار Cr ، عمق نسبي آبشستگي را كاهش داده است. لذا مي¬توان آن دسته از موج¬شكن¬هاي كيسوني متخلخل، كه داراي كمترين ميزان انعكاس انرژي موج هستند را به عنوان طرح بهينه براي محافظت در برابر آبشستگي ارائه كرد. در حاليكه موج¬شكن¬هاي كيسوني با ديواره زبر شده و استوانه¬اي شكل، تقريباً رفتاري مشابه با موج¬شكن كيسوني قائم را نشان دادند. و وجود شيب در ديواره موج¬شكن كيسوني تا حدودي ميزان عمق گودال آبشستگي را كاهش مي¬دهد.

194291

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي سواحل، بنادر و سازه هاي دريايي

دكتر عباس يگانه بختياري