نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشیارگروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

10.22034/nawee.2023.353101.1015

چکیده

آبشستگی موضعی پایه‌های پل یکی از مهمترین عوامل تهدید کننده پایداری پل‌های احداث شده بر رودخانه‌ها می‌باشد. این پدیده توسط جریان‌های گردابه‌ای برخاستگی و نعل اسبی اتفاق می‌افتد. یکی از عوامل مهمی که باعث تشدید عمق آبشستگی پایه‌های پل شده و مورد توجه محدودی قرار ‌گرفته است، تجمع اجسام شناور و شاخه و برگ درختان در اطراف پایه است. پل‌های زیادی به دلیل این عامل ناپایدار و تخریب شده‌اند. در این شرایط به دلیل کاهش سطح مقطع دهانه ورودی پل و افزایش سرعت جریان، عمق آبشستگی تا چند برابر شرایط عادی افزایش می‌یابد. تاکنون روابط و یا روش‌های محدودی برای تخمین عمق آبشستگی موضعی پایه پل ناشی از تجمع اجسام شناور ارائه شده است. در این تحقیق با استفاده از داده‌های آبشستگی پایه پل در دو کانال آزمایشگاهی و بر اساس رابطه معتبر CSU (ریچاردسون و دیویس، 2001)، روابط بدون بعد جدیدی به منظور تخمین عمق آبشستگی پایه پل ناشی از تجمع اجسام شناور مستطیلی و مثلثی ارائه شده است. مقادیر بهینه ضرایب و نماهای این روابط با استفاده از اصول بهینه-سازی محاسبه شده است. معادله اصلاحی CSU در این تحقیق در هر دو مرحله واسنجی و صحت‌سنجی، نتایج مناسب و قابل قبولی داشت. حداکثر خطای نسبی این معادله در این مراحل به‌ترتیب 1/10 و 4/8 درصد بود. همچنین متوسط خطای نسبی این معادله در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی به‌ترتیب 2/2 و 8/2 درصد بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Prediction of Maximum Scour Depth at Bridge Piers in Case of Debris Accumulation

نویسندگان [English]

  • Abdolreza Zahiri
  • Mahdi Meftah

Associate professor, Water Engineering Department, Water and soil Engineering Faculty, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran

چکیده [English]

Local scour at the bridge piers is one of the most important factors threatening the stability of the bridges constructed on the rivers. This issue is mainly due to wake and horse shoe vortices. One of the key factors which intensify the local scour depth in bridge pier and usually is not considered is the accumulation of wooden debris in front of the pier. Many bridges have been unstable or collapsed due to this problem. By accumulation of wooden debris in front of bridge piers, the effective flow area around the piers is decreased and hence the flow velocity will be increased which led to increasing of the scour depth to several times of the normal conditions. There are limited relationships or approaches for estimating the scour depth in the case of debris accumulation at the bridge piers. In this study using experimental data of two laboratory flumes and based on the well-known equation of CSU, dimensionless equations have been presented for prediction of the scour depth in the presence of rectangular and triangular wooden debris. The optimum values of the coefficients and exponents of these new equations have been determined using optimization techniques. The modified CSU equation has suitable and acceptable results in both calibration and validation phases. The maximum percentage of error for the proposed equation is 10.1 and 8.4 in calibration and validation phases, respectively. Also, the mean error of this equation is 2.2 and 2.8 percent, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Local scour
  • Bridge pier
  • Wooden debris
  • CSU equation
  • Optimization