Effect of the openings dimensions on scour around permeable spur dike

Document Type : Original Article

Authors

Dept. of Water Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran.

Abstract
Objective: Spur dikes are one of the important structures for organizing rivers. A spur dike is a structure that is designed to prevent the erosion of the river banks. The height, length and permeability of the spur dike are among the factors that affect scour around the spur dike. The purpose of this research is to investigate the effect of the dimensions of the openings in the permeable spur dike on scour in the non-submerged state.
Methods: The experiments of this research were carried out in a rectangular flume with a length of 10 meters, a width of 30 cm and a height of 50 cm. All the experiments were conducted in steady flow and clear water conditions (U/Uc = 0.95), with flow rate and flow depth adjusted to the sediment movement threshold. In the present research, spur dike with a length of 23% of the flume width (7 cm), perpendicular to the flume wall (90 degrees), with four permeability (P) of 10, 20, 30 and 40% and four S/LS (ratio of spur dike openings dimensions to spur dike length) equal to 0.014. 0.025, 0.033, and 0.05 have been used.

Keywords


اکبری، س. 1393. بررسی آزمایشگاهی کنترل آبشستگی در شرایط وجود پایه پل و آبشکن با سنگچین، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز، ایران.
اهدایی، پ. و کاشفی پور، س. م. 1394. بررسی آزمایشگاهی اثر زاویه و نفوذپذیری تک آبشکن بر روی ابعاد چاله آبشستگی در شرایط غیر مستغرق. علوم و مهندسی آبیاری، 38(4)، 24-15.
چام پور، م.،کاشفی پور، س. م. 1397. بررسی آزمایشگاهی اثر نفوذپذیری و طول سری آبشکن‌ها بر ابعاد چاله‌ آبشستگی در شرایط غیر مستغرق در قوس 90 درجه‌ ملایم. علوم و مهندسی آبیاری، 40(3)، 48-35.
چراغچی، س.، شفاعی بجستان، م. 1399. بررسی آزمایشگاهی تاثیر نفوذپذیری سازه ترکیبی آبشکن و صفحه مثلثی بر تغییرات توپوگرافی بستر در قوس 180 درجه ملایم. علوم و مهندسی آبیاری، 45(4)، 30-15.
دهقانی، ا.ا.، برزعلی، م.، فضل اولی، ر.، ضیاء تباراحمدی، م. خ. 1388. مطالعه آزمایشگاهی آبشستگی موضعی اطراف سری آبشکن­های L شکل. پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 16(3)، 162-141.
رمضانی، ی.، قمشی، م. موسوی جهرمی، س. ح. 1391. اثر طول تکیه‌گاه بر آبشستگی تکیه‌گاه پل در کانال‌های با مقطع مرکب. دانش آب و خاک، 22(3)، 103-114.
رمضانی، ی.، قمشی، م.، موسوی جهرمی، س. ح.، خزیمه نژاد، ح. 1393. تأثیر پوشش گیاهی دشت سیلابی بر آبشستگی تکیه گاه پل در مقطع مرکب. آب و خاک، 28(3)، 512-503.
رمضانی، ی.، قمشی، م.، موسوی جهرمی، س. ح. 1393. پیش‌بینی عمق آبشستگی تکیه‌گاه پل در کانال‌ها با مقطع مرکب. پژوهش آب ایران، 8(1)، 117-109.
شریعتی، ح. 1388. بررسی عملکرد طوق و شکاف در کاهش آبشستگی پایه پل، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.
شهابی، م. 1394. بررسی آزمایشگاهی اثر نفوذپذیری و فاصله بر روی ابعاد آبشستگی اطراف آبشکن نفوذپذیر در قوس ملایم 90 درجه، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران.
صانعی، س. م. 1389. بررسی کاربرد آبشکن فرعی در کاهش آبشستگی در جلوی آبشکن­ها. پژوهش­های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، 23(88)، 11-16.
قانعی گزل آباد، ن.، منصوری، م. 1398. بررسی عمق، طول و عرض آبشستگی آبشکن نفوذپذیر در رودخانه. فصلنامه علمی و تخصصی مهندسی آب، 7(1)، 30-45.
کریمی، م.، قمشی، م.، رمضانی، ی. 1394. اثر احداث دیوار موازی بر کاهش آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه پل در مقطع مرکب. پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 22(3)، 164-151.‎
نظری، ح. 1400. بررسی عددی و آزمایشگاهی تاثیر نفوذ­پذیری آبشکن چوگانی بر میزان آبشستگی و مقایسه آن با آبشکن L شکل، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه بوعلی سینا همدان، ایران.
یباره پور، ا.، کاشفی پور، س. م. 1393. مقایسه توپوگرافی بستر برای سری آبشکن‌های نفوذپذیر و نفوذناپذیر. علوم و مهندسی آبیاری، 37(4)، 86-77.
Akbari, S. 2014. Laboratory study of scour control in the presence of bridge pier and spur dike with riprap. M.Sc. thesis, University of Tabriz, Iran (in Persian).
Barbhuiya, A. K., Dey, S. 2004. Local scour at abutments: A review. Sadhana, 29, 449-476.
Champour, M., Kashefipour, S. M. 2018. Laboratory study of the effect of permeability and length of spur dike series on scour hole dimensions in non-submerged conditions in a mild 90-degree bend. Irrigation Sciences and Engineering, 40(3), 35-48 (in Persian).
Cheraghchi, S., Shafai Bejestan, M. 2020. Laboratory study of the impact of the permeability of a combined spur dike and triangular plate structure on the topographic changes of the bed in a mild 180-degree bend. Irrigation Sciences and Engineering, 45(4), 15-30 (in Persian).
Dehghani, A. A., Barzali, M., Fazlola, R., Zia Tabar Ahmadi, M. K. 2009. Laboratory study of local scour around L-shaped spur dike series. Water and Soil Conservation, 16(3), 141-162 (in Persian).
Dey, S., Barbhuiya, A. K. 2005. Time variation of scour at abutments. Journal of Hydraulic Engineering, 131(1), 11-23.
Ehdaei, P., Kashefipour, S. M. 2015. Laboratory study of the effect of angle and permeability of single spur dike on the dimensions of scour hole in non-submerged conditions. Irrigation Sciences and Engineering, 38(4), 15-24 (in Persian).
Esmaeli, P., Boudaghpour, S., Rostami, M., Mirzaee, M. 2022. Experimental investigation of permeability and length of a series of spur dikes effects on the control of bank erosion in the meandering channel. Ain Shams Engineering Journal, 13(4), 101701.
Ezzeldin, R. M. 2019. Numerical and experimental investigation for the effect of permeability of spur dikes on local scour. Journal of Hydroinformatics, 21(2), 335-342.
Farshad, R., Kashefipour, S. M., Ghomeshi, M., Oliveto, G. 2022. Temporal scour variations at permeable and angled spur dikes under steady and unsteady flows. Water, 14(20), 3310.
Garde, R. J., Subramanya, K., Nambudripad, K. D. 1961. Study of scour around spur-dikes. Journal of the Hydraulics Division, 87(6), 23-37.
Gill, M. A. 1972. Erosion of sand beds around spur dikes. Journal of the Hydraulics Division, 98(9), 1587-1602.
Karimi, M., Ghomeshi, M., Ramezani, Y. 2015. The effect of constructing parallel wall on reducing scour around bridge abutment in compound channels. Water and Soil Conservation, 22(3), 151-164 (in Persian).
Khozeymehnezhad, H., Ghomeshi, M., Ramezani, Y. 2016. Laboratory Investigation of Performance of L-shaped Collar on Reduction of Local Scour Around Bridge abutment. Ferdowsi Civil Engineering, 27(2), 43-56.
Kumar, V., Raju, K. G. R., Vittal, N. 1999. Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. Journal of Hydraulic Engineering, 125(12), 1302-1305.
Melville, B. W., Chiew, Y. M. 1999. Time scale for local scour at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 125(1), 59-65.
Melville, B. W. 1992. Local scour at bridge abutments. Journal of Hydraulic Engineering, 118(4), 615-631.
Nasrollahi, A., Ghodsian, M., Neyshabouri, S. S. 2008. Local scour at permeable spur dikes. Journal of Applied Sciences, 8(19), 3398-3406.
Nath, D., Misra, U. K. 2017. Experimental study of local scour around single spur dike in an open channel. International Research Journal of Engineering and Technology, 4(6), 2728-2734.
Nazari, H. 2021. Numerical and laboratory study of the impact of permeable hockey stick spur dike on scour depth in comparison with L-shaped spur dike. M.Sc. thesis, Bu-Ali Sina University, Iran (in Persian).
Pandey, M., Valyrakis, M., Qi, M., Sharma, A., Lodhi, A. S. 2021. Experimental assessment and prediction of temporal scour depth around a spur dike. International Journal of Sediment Research, 36(1), 17-28.
Qanei Gozal Abad, N., Mansouri, M. 2019. Study of depth, length, and width of scour around permeable spur dike in river. Quarterly Journal of Water Engineering, 7(1), 30-45 (in Persian).
Ramezani, Y., Ghomeshi, M., Mousavi Jahromi, S. H. 2012. The effect of abutment length on bridge abutment scour in compound channels. Water and Soil Science, 22(3), 103-114 (in Persian).
Ramezani, Y., Ghomeshi, M., Mousavi Jahromi, S. H. 2014. Prediction of bridge abutment scour depth in compound channels. Iranian Water Research, 8(1), 109-117 (in Persian).
Ramezani, Y., Ghomeshi, M., Mousavi Jahromi, S. H., Khozeymehnezhad, H. 2014. The impact of vegetation cover in floodplains on bridge abutment scour in compound channels. Water and Soil, 28(3), 503-512 (in Persian).
Sadeghi, F., Ramezani, Y., Khozeymehnezhad, H. 2018. Effect of submergence ratio of parallel wall on bridge abutment scour. Alexandria engineering journal, 57(4), 2659-2665.
Sanei, S. M. 2010. Investigation of the application of secondary spur dike in reducing scour in front of spur dikes. Watershed Management Research (Research and Construction), 23(88), 11-16 (in Persian).
Shahabi, M. 2015. Laboratory study on the effect of permeability and spacing on the dimensions of scour around permeable spur dike in a mild 90-degree bend. M.Sc. thesis, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran (in Persian).
Shariati, H. 2009. Investigation of the performance of collar and slot in reducing bridge pier scour. M.Sc. thesis, Ferdowsi University of Mashhad, Iran (in Persian).
Teraguchi, H., Nakagawa, H., Muto, Y., Baba, Y., Zhang, H. 2008. Flow and sediment transport around impermeable or permeable groins. Proceedings of hydraulic Engineering, 52, 175-180.
Vittal, N., Kothyari, U. C., Haghighat, M. 1994. Clear-water scour around bridge pier group. Journal of Hydraulic Engineering, 120(11), 1309-1318.
Yebareh Pour, A. Kashefipour, S. M. 2014. Comparison of bed topography for permeable and impermeable spur dike series. Irrigation Sciences and Engineering, 37(4), 77-86 (in Persian).