یکی از مهم ترین عوامل تخریب پل ها، آبشستگی اطراف آنها است. لذا به منظور جلوگیری و کاهش اثرات آن، شناخت مکانیزم آن لازم و ضروری است. مواد بستر رودخانه ها فرسایش پذیر هستند، اما شدت این فرسایش به زمان بستگی دارد.
به طوری که بستر رودخانه های پوشیده از گرانیت سال های زیادی طول می کشد تا فرسایش یابد، در حالی که رودخانه هایی با بستر ماسه ای در فاصله زمانی بسیار کوتاه حداکثر عمق آبشستگی را دارا است. علاوه بر ساختار زمین و رودخانه ها که یکی از عوامل مهم در فرسایش است، عوامل هیدرولیکی نیز نقش بسزایی در وقوع این پدیده ایفا می کنند.
تعریف آبشستگی
به فرسایش بستر و کناره آبراهه در اثر عبور جریان آب، فرسایش بستر در پایین دست سازه های هیدرولیکی به علت شدت جریان زیاد و یا به فرسایش بستر در اثر به وجود آمدن جریان های متلاطم موضعی، آبشستگی گویند. عمق ناشی از فرسایش بستر نسبت به بستر اولیه را عمق آبشستگی می نامند.
کف کنی و بالا آمدن بستر
چنانچه مقدار رسوب وارد شده به رودخانه و یا قسمتی از آن، از مقدار رسوب خارج شده کمتر باشد، فرسایش در کف یا دیواره رودخانه صورت می گیرد. در اثر این عمل، کف رودخانه به تد ریج گود می شود، که آن را کف کنی می گویند.محل هایی که به طور کلی تحت تأثیر کف کنی می باشند، پایین دست ساز ه های هیدرولیکی مانند سدها هستند. زیرا سدهای مخزنی مقدار زیادی از رسوبات حمل شده توسط رودخانه را در پشت خود ته نشین کرده و در نتیجه آب تقریباً بدون رسوب از سد خارج می شود
از آنجائیکه این آب قدرت فرسایش و حمل رسوب بالایی را دارد، در صورت عدم وجود تمهیدات لازم، فرسایش صورت گرفته و در نتیجه با حمل مواد رسوب به پایین دست، به تدریج بستر رودخانه گود خواهد شد و کف کنی اتفاق می افتد. بر عکس معمولاً در پشت سدها به علت کاهش سرعت جریان آب، مقدار زیادی از رسوبات ته نشین می شوند که این پدیده را افزایش یا بالا آمدن بستر می گویند.
آبشستگی در اثر کاهش مقطع
کاهش سطح مقطع رودخانه به علت وجود تأسیسات یا علل دیگر موجب آبشستگی می شود. تنگ شدن مسیر جریان د ر محل احداث پل، باعث بالا آمدن سطح آب در بالا دست پل و افزایش سرعت جریان می شود. در نتیجه این عمل، پتانسیل حمل رسوب و یا شدت فرسایش بستر افزایش می یابد.
معمولاً در این گونه موارد، عمل فرسایش آنقدر ادامه خواهد داشت تا اینکه سطح مقطع جریان باندازه ای افزایش یابد تا ظرفیت حمل رسوب کاهش یافته و برابر با ظرفیت حمل رسوب در مقاطع بالا دست محل پل شود و در این حالت فرسایش تقریباً متوقف می شود. هر چند این فرسایش موجب می شود که تأثیر پس زدگی آب در بالا کاهش یابد ولی به خاطر این موضوع نباید اجازه داده شود فرسایش صورت گیرد.
آبشستگی طبیعی
پدیده آبشستگی طبیعی در بسیاری از رودخانه ها با بستر متحرک به وجود می آید. مواردی نظیر فرسایش ناپذیر بودن کناره های رودخانه و یا یک انحنا از رودخانه باعث تشد ید آبشستگی طبیعی در بستر رودخانه می شود، زیرا در محل پیچ رودخانه، جریان آب مواد بستر و کناره ها را از قسمت خارجی پیچ شسته و در قسمت داخلی پیچ رسوب می دهد.
آبشستگی موضعی
به طور کلی این نوع آبشستگی در پایین دست سازه های هیدرولیکی، در محل پایه های پل و به طور کلی هر مکانی که شدت جریان های در هم به طور موضعی افزایش یابد، به وجود می آید. وجود پایه های پل در مسیر جریان باعث تغییر الگوی جریان و ایجاد یک حفره آبشستگی در اطراف پایه ها می شود. این نوع آبشستگی را آبشستگی موضعی می گویند.
برای تخمین آبشستگی موضعی پایه پل به دلیل پیچیدگی مسئله و فاکتورهای متعددی که در مسئله دخیل هستند، انجام آزمایشات آزمایشگاهی ضروری است. ولی جواب هایی که از این فرمول ها به دست می آید متفاوت است. یکی از دلایل عدم تطابق جواب ها، انتخاب فاکتورهای متعدد به عنوان فاکتورهای موثر و عدم تشخیص شرایط متفاوت انتقال رسوبات است. بنا به شرایط انتقال رسوب و بر اساس میزان رسوباتی که به حفره آبشستگی وارد یا خارج می شوند دو حالت وجود دارد.
آبشستگی آب زلال
آبشستگی آب زلال مو قعی اتفاق می افتد که مواد بستر بالادست محل پل هیچ گونه حرکتی ندارند. یعنی اینکه شرایط جریان در بستر افقی به آستانه حرکت نرسیده است، اما شتاب جریان و گرداب های ایجاد شده در محل پایه های پل سبب حرکت مواد از جای خود می شوند. هنگامی که سرعت جریان و یا نیروی برشی از حد بحرانی گذشت عمق آبشستگی نسبت به زمان، تغییرات تقریباً نوسانی حول عمق تعادل آبشستگی خواهد داشت و علت این تغییرات حرکت توده های شنی است که از بالادست شروع می شود.
آبشستگی بستر زنده
در این حالت، شرایط جریان در بستر افقی از آستانه حرکت عبور کرده و در نتیجه حرکت عمومی مواد رسوبی بستر وجود دارد. در این نوع آبشستگی حفره ایجاد شده به طور متوسط با رسوباتی که از بالا دست منتقل می شوند پر می شود. البته به دلیل وجود جریان های گردابی تولید شده در محل پایه های پل، مقدار فرسایش در ابتدا زیاد است و پس از مدتی آبشستگی به حالت تعادل می رسد.
حالت تعادل در آبشستگی آب زلال زمانی اتفاق می افتد که عمق آبشستگی به حدی برسد که نیروهای بالابرنده توانایی بلند کردن ذرات و خارج کردن آنها از گودال حفر شده را ندارند. در حالی که حالت تعادل در آبشستگی بستر زنده موقعی اتفاق می افتد که میزان رسوبات وارد شده به حفره مساوی رسوبات خارج شده باشد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
