نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسنده
عضو هئیت علمی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
چکیده
به منظور ارزیابی میزان عمق فرسایش پیرامون شمع‌های استوانه‌ای سازه‌های حفاظت سواحل در برابر فشار ضربه‌ای ناشی از شکست موج در ساحل یک مطالعه آزمایشگاهی طراحی و در نظر گرفته شده است تا بر اساس تغییر در مشخصه‌های موج شامل ارتفاع و پریود موج به اهداف تحقیق دست یافت. لازم به توضیح است که تحقیق حاضر متمرکز بر موج در حال شکست است که در حین شکست به سازه برخورد می‌کند.
در این مطالعه از کانال دو بعدی موج آزمایشگاه بخش مهندسی سواحل پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری استفاده شد. به منظور ایجاد شرایط آب کم عمق و رخداد شکست در محل شمع و همچنین ارزیابی میزان عمق فرسایش ناشی از آن، یک سطح شیبدار و مخزن رسوب در بخش میانی کانال اصلی ساخته شد. مخزن رسوب به عمق 35/0 متر در بالادست سطح شیبدار فلزی نصب و با رسوبات ماسه پر شد. یک شمع استوانه‌ای پلی کربناتی در وسط مخزن رسوب قرارداده شد. کانال آزمایشگاهی تا عمق 4/0 تا 5/0 متر آبگیری شد و امواجی با ارتفاع و دوره تناوب متفاوت توسط دستگاه مولد موج تولید گردید. سپس با سعی و خطا محل دقیق شکست موج و موقعیت شمع نسبت به آن مشخص شد. پس از آن 34 آزمایش در کانال موج در شرایط عمق آب اولیه 4/0 تا 5/0 متر انجام گردید. با استفاده از دستگاه مولد موج، امواجی با ارتفاع 05/0 تا 14/0 متر و دوره تناوب ( پریود) 2 تا 7 ثانیه تولید گردید. پس از پایان هر آزمایش، میزان عمق فرسایش در محل شمع تصویربرداری و اندازه‌گیری شد.
نتایج مطالعه حاضر نشان داد که شکست موج موجب افزایش 37/2 برابری میزان عمق فرسایش و آبشستگی نسبت به عبور یک شرایط عبور موج عادی دریایی از کناره یک سازه شمع استوانه ای می شود.
بنابراین طراحان سازه‌های دریایی می‌بایست به این مسئله توجه نمایند که برآورد ناصحیح میزان عمق آبشستگی بستر ساحل در محدوده پایه استوانه ای سازه های حفاظت ساحل بر اساس تئوری عبور موج عادی، منجر به تعیین نادرست عمق پی و شالوده سازه خواهد شد. در صورت عدم توجه به نتایج این تحقیق، شرایط ناپایداری برای سازه دریایی در مواجه با امواج شکسته شد در نزدیکی سازه بوجود خواهد آمد.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Experimental Study on the Effect of Changing ُ Sea Wave Behavior on Scour Depth at Coastal Protection Structures
نویسنده [English]
- mohammad Rostami
Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]
To evaluate the scour depth around cylindrical piles of coastal protection structures under wave impact pressure caused by wave breaking, an experimental study was designed. The study aimed to analyze how variations in wave characteristics, including wave height and period, influence scour depth. It is important to note that this research focuses on breaking waves that directly impact the structure.
In this study, a two-dimensional wave channel at the Coastal Engineering Laboratory of the Soil Conservation and Watershed Management Research Institute was used. To create shallow water conditions and ensure wave breaking at the pile location, as well as to assess the resulting scour depth, a sloped surface and a sediment reservoir were constructed in the middle section of the main channel. The sediment reservoir, with a depth of 0.35 meters, was installed upstream of the metal sloped surface and filled with sand sediments. A polycarbonate cylindrical pile was positioned at the center of the sediment reservoir.
The wave channel was filled with water to depths ranging from 0.4 to 0.5 meters, and waves of varying heights and periods were generated using a wave paddle system. Through trial and error, the exact wave breaking location and the pile’s position relative to it were identified. A total of 34 experiments were conducted under initial water depths ranging from 0.4 to 0.5 meters. Wave heights varied between 0.05 to 0.14 meters, and wave periods ranged from 2 to 7 seconds. After each experiment, scour depth at the pile location was captured and measured using imaging techniques.
The findings of this study revealed that wave breaking resulted in a 2.37-fold increase in scour depth and erosion compared to the passage of a regular wave near a cylindrical pile structure.
Therefore, marine structure designers must carefully consider this issue.
کلیدواژه‌ها [English]
- Wave break
- coastal protection structure
- pile
- scour depth
)