کاربرد و نحوه کارکرد آبشکن‌ های رودخانه‌ ای در ساماندهی رودخانه‌ ها

آبشکن رودخانه‌ای

آبشکن‌ های رودخانه‌ای، از سازه‌های مهم ساماندهی رودخانه به شمار می‌آیند. آبشکن‌ ها مبتنی بر ساخت سازه‌های متقاطعی عرضی هستند که از دیواره طبیعی رودخانه با طول مناسب و با زاویه مناسبی نسبت به راستای عمومی جریان، توسعه یافته سبب انحراف حمله جریان از کناره‌ها و نواحی بحرانی شده و جریان را به سمت محور مرکزی رودخانه هدایت می‌نمایند.

با انحراف جریان کناره رودخانه در حد فاصل دیواره‌های طبیعی موجود با مرز راستای اصلاح شده به تدریج با ته‌نشست رسوبات توسعه یافته و با استقرار تدریجی پوشش گیاهی در دراز مدت تثبیت می‌یابد. بنابراین با گذشت زمان، جریان در بخش میانی بازه رودخانه متمرکز می‌گردد.

آبشکن‌ها به صورت منفرد یا به صورت یک سری متوالی در یک و یا در دو سمت رودخانه ساخته می‌شوند. از نظر طول و با توج به اهداف کاربری، آبشکن‌ها ممکن است خیلی کوتاه تا بلند باشند. نمونه هایی از آرایش آبشکن‌ها در ساماندهی رودخانه ها در شکل (۱) نشان داده شده است.

کاربرد آبشکن‌ها در ساماندهی رودخانه‌ها (نشریه 516)
کاربرد آبشکن‌ها در ساماندهی رودخانه‌ها (نشریه ۵۱۶)

ساختار آبشکن‌ های رودخانه ای

ساختار عمومی یک آبشکن مطابق شکل (۲) شامل اجزای زیر می‌باشد:

۱- دماغه یا پنجه که به علت مقاومت در برابر جریان و حفاظت در برابر آبشستگی بستر گسترده‌تر ساخته می‌شود.

۲- بدنه ی ساقه و تاج که بدنه اصلی آبشکن را تشکیل می‌دهد.

۳- ریشه یا تکیه‌گاه که نقش پایداری ساقه از طریق اتصال قفل شدگی آبشکن به دیواره رودخانه را به عهده دارد.

۴- حفاظت پنجه که جهت ایمنی آبشکن در برابر آبشستگی عمومی و موضعی در دماغه و پیرامون بدنه آبشکن حیاتی می‌باشد.

۵- حفاظت سطحی که پوشش حفاظتی آبشکن و دیواره طبیعی رودخانه از خطر فرسایش و تخریب است. نمونه یک آبشکن در پلان و مقاطع طولی و عرضی در شکل رو به رو نشان داده شده است.

شکل (2) نمایش ساختار عمومی یک آبشکن در پلان
شکل (۲) نمایش ساختار عمومی یک آبشکن در پلان

اهداف و کاربرد آبشکن های رودخانه ای

آبشکن‌ها در شرایط مختلف بازه‌های رودخانه‌ای (کوهستانی تا سیلابدشتی، مستقیم، شریانی تا مارپیچی در مجرای اصلی و یا در بستر  سیلابدشت رودخانه، در کناره‌های با راستای مستقیم یا منحنی و در دیواره‌های خارجی یا داخلی پیچ‌ها)، مورد استفاده قرار می‌گیرند. آبشکن‌ها برای اصلاح مسیر رودخانه‌های عریض و شریانی و به ویژه با بار رسوبی کف زیاد (از نوع ماسه، شن و درشت‌تر) و برای شرایط مختلف جریان مناسب و موثر هستند. هر چند که برای هدایت جریان در رودخانه‌های مارپیچی (حفاظت دیواره‌های مجرای اصلی و کنترل سیلاب در سیلابدشت رودخانه) نیز به طور گسترده‌ای از آبشکن‌ها استفاده می‌گردد.

به غیر از مجاری کوچک، بدون محدودیت کاربرد!

به جز در رودخانه‌های کوچک و کم عرض و در شرایط خاص کاربرد آبشکن‌ها محدودیت قابل توجهی نداشته و می‌تواند به عنوان یک گزینه در ساماندهی بازه رودخانه در نظر گرفته شود. آبشکن‌های رودخانه‌ای برای یک یا ترکیبی از اهداف زیر مورد توجه هستند.

  • اصلاح مسیر رودخانه به منظور کنترل سیلاب و یا کاهش خطر پیشروی رودخانه به اراضی ساحلی و فرسایش و تخریب دیواره‌ها و تاسیسات جانبی از طریق کاهش و یا تنظیم عرض رودخانه و تثبیت و حفاظت دیواره‌ها در راستای جدید
  • حفاظت دیواره‌های خارجی پیچ از طریق تعدیل انحنای نسبی پیچ، بهبود راستای دیواره و انحراف جریان از دیوار خارجی به میانه رودخانه
  • حفاظت موضعی بازه رودخانه در برابر تخریب سازه‌های آبی، تخریب پل‌ها و دیگر خطوط حیاتی تقاطعی (آب، برق، نفت و گاز) از طریق بهسازی راستای بازه و انحراف جریان از نواحی بحرانی و …

آبشکن‌ها بسته به مصالح و منابع موجود می‌توانند بصورت نفوذپذیر یا نفوذ‌ناپذیر طراحی و اجرا شوند.

زاویه جانمائی آبشکن نسبت به جریان

آبشکن‌ها از نظر آرایش و امتداد قرارگیری در رودخانه و تاثیر آنها بر روی جریان رودخانه ای، به سه نوع جاذب، عمدی و یا دافع تقسیم می‌گردند. شکل (۳) انواع آرایش آبشکن‌ها را نشان می‌دهد.

آبشکن های جاذب

آبشکن‌های جاذب آبشکن‌های جاذب از نظر سازه‌ای، به سمت پایین دست جریان رودخانه متمایل بوده و از نظر هیدرولیکی، جریان را به سمت خود جذب نموده و مانع از انحراف جریان به سمت دیواره مقابل می‌گردند. زاویه تمایل آبشکن به سمت پایین دست در حدود ۱۰ درجه پیشنهاد شده است. ولی ممکن است تا ۳۰ درجه نیز باشد.

آبشکن های عمودی

آبشکن‌های عمودی از نظر سازه‌ای، عمود بر راستای عمومی جریان رودخانه یا دیواره‌ها احداث شده و از نظر هیدرولیکی، سبب تغییر جهت جریان از سمت کناره رودخانه گردیده و در عین حال مانع از انحراف شدید جریان به سمت دیواره مقابل می‌گردند. آبشکن‌های عمودی معمولا کوتاه تر از انواع دیگر بوده و در بازه‌های مستقیم و نیز برای حفاظت موضعی در برابر فرسایش به کار می‌روند.

آبشکن های دلفع

آبشکن‌های دافع از نظر سازه‌ای، به سمت بالادست جریان رودخانه متمایل بوده و از نظر هیدرولیکی، جریان را با قدرت از کناره رودخانه و آبشکن دور نموده و سبب انحراف شدید جریان به سمت دیواره مقابل می‌گردند. با این آرایش، جریان حتی در شرایط سیلاب به میانه رودخانه منحرف می‌گردد. زاویه تمایل آبشکن به سمت بالا دست بین ۱۰ تا ۲۰ درجه پیشنهاد شده است ولی ممکن است بین ۵ تا ۳۰ درجه نیز باید.

شکل (۳) آرایش انواع آبشکن‌ها در پلان را نشان می‌دهد و در ادامه شکل (۴) مدلسازی انواع آبشکن‌ها  را در HEC-RAS نشان می‌دهد.

شکل (4) مدلسازی انواع آبشکن‌ها در محیط RAS Mapper مدل HEC-RAS
شکل (۴) مدلسازی انواع آبشکن‌ها در محیط RAS Mapper مدل HEC-RAS
انواع آرایش آبشکن‌های جاذب، عمودی و دافع (نشریه 516)
شکل (۳) انواع آرایش آبشکن‌های جاذب، عمودی و دافع (نشریه ۵۱۶)

شکل ظاهری آبشکن ها

آبشکن‌ها با شکل و نماهای مختلف در سطح افق ساخته می‌شوند. انواع شکل ظاهری آبشکن‌ها در پلان رودخانه مطابق شکل (۵) عبارتند از مستقیم، مستقیم با دماغه گرد، تی شکل (T)، ال شکل (L) چوگانی یا قلاب شکل یا چنگکی چوگانی معکوس و باله‌ای.

آبشکن مستقیم با راستایی مستقیم و زاویه مناسب نسبت به دیواره یا جریان رودخانه قرار گرفته و عموما دماغه آن برای حفاظت در برابر آبشستگی موضعی به صورت دایره‌ای و گسترده‌تر می‌باشد.

آبشکن L شکل یا سرکج نقش موثرتری داشته و میزان آبشستگی موضعی در دماغه آن کم‌تر بوده و همچنین قابلیت ته‌نشست رسوبات در حد فاصل آبشکن‌های متوالی بیش‌تر می‌باشد. زاویه سر کج آبشکن در دماغه آن کم‌تر از ۱۰ درجه توصیه شده است. شکل (۵) انواع شکل ظاهری آبشکن‌ها در پلان را نشان می‌دهد.

شکل (5) انواع شکل ظاهری آبشکن‌ها در پلان (نشریه 516)
شکل (۵) انواع شکل ظاهری آبشکن‌ها در پلان (نشریه ۵۱۶)

طول آبشکن ها

آبشکن‌ها از نظر طول موثر و تاثیر آن بر کارکرد جریان چرخشی، عرض رودخانه و ظرفیت انتقال جریان معمولا به سه گروه آبشکن‌های کوتاه، متوسط و بلند تقسیم می‌شوند.این تقسیم بندی قراردادی بوده و از دیدگاه‌های مختلف کمیت‌های متفاوتی را در بر می‌گیرد.

از دیدگاه حفاظت و تثبیت دیواره‌های رودخانه، آبشکن‌های کوتاه با طول موثر کم تر از ۳۰ متر و آبشکن‌های بسیار بلند با طول موثر بیش‌تر از یک سوم عرض بالای رودخانه هستند. آبشکن‌های کوتاه‌تر نیاز به فاصله کم‌تر بین آبشکن‌ها دارند و نه تنها در پدیده رسوب‌گذاری در کناره‌های رودخانه موثر نبوده، بلکه در مقایسه با روش‌های حفاظت مستقیم دیواره‌های رودخانه نیز اقتصادی‌تر نمی‌باشند.

همچنین آبشکن‌های بسیار بلند نیز ممکن است علاوه بر آبشستگی زیاد، حمله جریان را متوجه دیواره‌های ساحل مقابل نماید. آبشکن‌های بلندتر منجر به فاصله بیش‌تر بین آبشکن‌ها شده که ممکن است روند مارپیچی شدن را در رودخانه توسعه بخشد. در رودخانه‌های کوچک، حداقل عرض ۱۰ متر رودخانه باید تامین شده و یا عرض رودخانه نباید از دو سوم موجود آن کم‌تر گردد.

از دیدگاه آبشستگی، شاخص بلندای آبشکن با نسبت طول موثر آبشکن به عمق متوسط جریان بالادست (b/h) بیان گردیده است. در صورتی که (b/h <1) باشد، آبشکن کوتاه است. اگر (b/h >25) باشد، آبشکن بلند تشخیص داده می‌شود.

مکانیزم کارکرد آبشکن

نقش اصلی آبشکن‌های نفوذناپذیر، انحراف جریان از کناره به سمت میانه رودخانه است. نتیجه انحراف جریان، توسعه یک ناحیه چرخشی با تلاطم شدید پیرامون آبشکن است. این ناحیه از فاصله کم‌تری در بالادست تا فاصله بیش‌تری در پایین دست آبشکن ظاهر می‌گردد. در این ناحیه، مجموعه‌ای از گردابه‌های افقی و عمودی فعالیت داشته، که تلاطم شدیدی را در سطح آب پدید می‌آورد.

فرآیند هیدرولیکی این جریان، توسعه ناحیه آبشستگی موضعی در پیرامون آبشکن، ته‌نشست رسوبات به صورت یک باررسوبی طویل در پایین‌دست آبشکن و کناره رودخانه و تغییر فرم بستر در بازه پایین‌دست رودخانه می‌باشد. درحالی که آبشستگی یک خطر موضعی و جدی برای پایداری، دوام و کارکرد سازه آبشکن محسوب می‌شود، پدیده رسوب‌گذاری در کناره پایین‌دست رودخانه موجب توسعه و تثبیت طبیعی دیواره رودخانه در راستای مورد نظر خواهد بود.

مزایای استفاده از آبشکن های رودخانه ای

  • امکان استفاده از مصالح متنوع طبیعی (مصالح رودخانه ای، کوهی، زیستی و مصالح ساختمانی ساده و در دسترس)
  • سادگی ساخت و عدم نیاز به تکنولوژی پیچیده و سنگین، سابقه قدیمی و تجربیات مختلف در ساخت و ارزیابی کارکرد
  • امکان ساخت در شرایط مختلف بازه‌های رودخانه‌ای، کوهستانی تا سیلابدشتی، مستقیم تا مارپیچی، در کناره‌های با راستای مستقیم یا منحنی و در دیواره‌های خارجی یا داخلی پیچ‌ها
  • قابلیت توانمندی انحراف جریان به میانه رودخانه، مقاومت در برابر توان جریان رودخانه و هدایت راستای جریان برای اهداف مختلف
  • توسعه و یا تغییر ریخت‌شناسی بازه رودخانه (از شرایط ناپایدار مستقیم و یا شریانی به شرایط پایدار دینامیکی مارپیچی)
  • قابلیت احیا و بازیابی دیواره‌های فرسایش یافته رودخانه و توسعه رسوب‌گذاری طبیعی در کناره‌ها با قابلیت تثبیت زیستی
  • قابلیت کاربرد در مجرای اصلی رودخانه (برای کنترل فرسایش و بهسازی ریخ تشناسی رودخانه در شرایط جریانات کم‌آبی تا سیلاب های متناوب) و کاربرد در سیلابدشت رودخانه (برای کنترل سیلاب‌های بزرگ، کاهش خطرات پیشروی سیلاب در دشت سیلابی رودخانه، و یا حفاظت غیرمستقیم گوره ها)
  • و …

معایب و محدودیت‌های کاربرد آبشکن‌ها

  • تنها در دوره کم‌آبی رودخانه و فصل خشکی سال قابل احداث است. در شرایط دیگر به کارهای رودخانه‌ای سنگین و گسترده (انحراف جریان و…) نیاز دارد.
  • دشواری ساخت آبشکن‌ها در شرایطی که دیواره‌های طبیعی رودخانه با شیب تند یا قائم باشند.
  • عمق و گستره آبشستگی در پیرامون آبشکن‌ها در مقایسه با دیگر روش‌ها زیادتر بوده و بخش اعظم کار و هزینه‌ها به ایمنی و پایداری سازه در زیر سطح آب و عمق بستر معطوف است.
  • از دیدگاه زیست‌محیطی و ظرفیت انتقال جریان، حداقل عرض ۱۰ متر رودخانه باید حفظ گردد. بنابراین در رودخانه کم‌عرض، تنها آبشکن‌های کوتاه برای اصلاح جزئی در راستای دیواره مجاز خواهد بود
  • تاثیر قابل ملاحظه کارکرد آبشکن‌ها بر روی ظرفیت انتقال رسوب بازه رودخانه، امکان رسوب‌گذاری در بازه بالادست و فرسایش در بازه پایین‌دست را فراهم می‌سازد. این شرایط، برای بقای سامانه حیاتی رودخانه و یا قابلیت کشتیرانی رودخانه خطرآفرین خواهد بود
  • استغراق آبشکن، باعث آبشستگی شدید در طول بدنه آبشکن، شستشوی رسوبات ته نشستی در میدان تاثیر آبشکن و در نهایت سبب آسیب رسیدن به آبشکن و تخریب دیواره‌های رودخانه می‌گردد
  • برای شرایطی که آبشکن‌ها در یک سمت رودخانه احداث شوند، انحراف جریان از یک سمت رودخانه ممکن است خطر حمله آب به سمت دیگر را در سیلاب‌های بزرگ‌تر از انتظار طراحی سبب گردد
  • و …

طراحی آبشکن های رودخانه ای

مهم‌ترین عوامل در طراحی آبشکن‌ها به ترتیب زیر است.

  • شکل ظاهری آبشکن در پلان
  • امتداد آبشکن نسبت به راستای عمومی جریان
  • اتصال ریشه آبشکن در دیواره رودخانه
  • طول و فاصله آبشکن‌ها
  • آرایش آبشکن‌ها
  • ارتفاع تاج آبشکن
  • شکل مقطع طولی و عرضی آبشکن
  • عمق و گستره آبشستگی عمومی در بازه ساماندهی و آبشستگی موضعی پیرامون آبشکن‌ها
  • طرح پایدار سازه آبشکن (ریشه، بدنه، روکش و پنجه).

برخی از موارد بالا در ابتدای مقاله گفته شد و در ادامه به سایر عوامل طراحی آبشکن‌ها می‌پردازیم. همچنین برای مطالعه بیشتر می‌توانید به نشریه شماره ۵۱۶ نیز مراجعه نمائید که در انتهای مقاله فایل پی‌دی‌اف آن نیز در اختیار شما قرار گرفته است.

ریشه آبشکن

یکی از عوامل اصلی ناپایداری آبشکن‌ها تخریب دیواره در محل اتصال آبشکن به دیواره رودخانه است. ریشه آبشکن مطابق شکل‌ (۶) باید در دیواره طبیعی رودخانه یا دیواره ساحلی موجود به خوبی قفل شود تا یکپارچه عمل نماید. قفل شدگی آبشکن و پایداری دیواره ساحلی مانع از حمله جریان آب به ریشه آبشکن و تخریب دیواره‌‎ها و سامانه آبشکن‌های پایین دست خواهد شد.

برای پایداری آبشکن، دیواره رودخانه در محدوده طولی ۲۰ تا ۵۰ متر در بالادست و پایین دست محور آبشکن باید به طور طبیعی پایدار بوده و یا حفاظت گردد. طول ریشه آبشکن در دیواره رودخانه معادل ۴-۲ متر (و حداکثر یک چهارم طول موثر آبشکن) توصیه شده است.

شکل (6) نمایش قفل‌شدگی ریشه آبشکن در دیواره طبیعی رودخانه (نشریه 516)
شکل (۶) نمایش قفل‌شدگی ریشه آبشکن در دیواره طبیعی رودخانه (نشریه ۵۱۶)
شکل (7) نمایش ریشه آبشکن در محیط سه بعدی HEC-RAS
شکل (۷) نمایش ریشه آبشکن در محیط سه بعدی HEC-RAS

تراز تاج آبشکن

آبشکن‌ها بستگی به اهداف و شرایط رودخانه ممکن است مستغرق یا غیرمستغرق طرح گردند. به هرحال، هر آبشکن برای یک بده طراحی معین به صورت غیرمستغرق عمل می‌کند. به طورکلی، تراز تاج آبشکن از رابطه زیر تعیین می‌شود.

که در این رابطه:

hd : ارتفاع متوسط سطح آب در بده سیلاب طراحی در هندسه هیدرولیکی بازه اصلاح شده،

hb : افزایش ارتفاع سطح آب در دیواره خارجی پیچ 

hw :ارتفاع موج ناشی از باد و یا کشتیرانی و FB ارتفاع آزاد است.

برای حفاظت از دیواره، تراز تاج آبشکن باید حداقل تا ارتفاع دیواره بالای رودخانه ساخته شود. در رودخانه‌های با مشکل یخ زدگی سطح آب و با جریان یخ‌های شناور، ارتفاع تاج باید بالاتر از سطح احتمالی یخ باشد.

وقتی سری آبشکن‌های متوالی استفاده می‌شود بهتر است ارتفاع تاج آنها یکسان و یا در جهت پایین دست به تدریج کاهش یابد کاهش ارتفاع تاج آبشکن‌ها در طول رودخانه می‌تواند از نیمرخ سطح آب پیروی کند.

فاصله آبشکن ها

طول تاثیر آبشکن‌ها و یا فاصله بین آبشکن‌ها بستگی به اهداف ساماندهی، عرض بازه رودخانه، راستای رودخانه (مستقیم یا پیچ)، شدت انحنای پیچ رودخانه (نسبت انحنای نسبی)، سمت ساحلی پیچ رودخانه (پیچ خارجی یا داخلی)، طول موثر آبشکن‌ها، نوع  آبشکن، شکل ظاهری آبشکن در پلان و شکل مقطع عرضی آبشکن دارد.

طول تاثیر یک آبشکن در حفاظت دیواره رودخانه، حداکثر معادل (طول ناحیه جدایی جریان) در شکل‌ (۸) نمایش داده شده است. این طول بستگی کمی به زاویه امتداد آبشکن (θ)، ولی بستگی زیادی به انحنای نسبی رودخانه (R/B) و شکل مقطع عرضی آبشکن دارد.

گارد و چاندرا ( ۱۹۶۹ ) نشان دادند که نسبت طول دیواره حفاظت شده به طول موثر آبشکن، در بازه‌های مستقیم و یا با انحنای نسبی زیاد در حدود ۵ مناسب بوده و در دیواره خارجی پیچ های تند حدود ۱ تا ۲ مناسب است. ریچاردسون و همکاران ۹۷۵ ) این نسبت را در بازه نسبتا مستقیم بین ۷ تا ۱۱ گزارش نموده اند. مطالعات یاسی ( ۱۹۹۷ ) نشان داد که در بازه مستقیم، طول حفره آبشستگی دماغه آبشکن در جهت جریان در حدود ۳ برابر طول موثر آبشکن، و طول توسعه بار رسوبی برای حفاظت کناره رودخانه در پایین دست حداقل ۱۰ برابر طول موثر آبشکن است. به طورکلی، حداقل فاصله بین آبشکن‌ها معادل طول حفره آبشستگی دماغه آبشکن در جهت جریان، و حداکثر فاصله بین آبشکن‌ها معادل طول ناحیه جدایی جریان، در جریان‌های مختلف است.

شکل (9) نمایش ابعاد طولی و زوایا در انواع آبشکن‌ها
شکل (۹) نمایش ابعاد طولی و زوایا در انواع آبشکن‌ها

فاصله بین آبشکن‌ها عموما به صورت ضریبی از طول موثر آبشکن (b)، یا به صورت نسبت فاصله به طول آبشکن (S/b) بیان می‌شود. محققین مختلف براساس نتایج تجربی نسبت فاصله به طول آبشکن (S/b) را متفاوت پیشنهاد نموده‌اند.

ریچاردسون و همکاران (۱۹۷۵) نسبت s/b را حداقل (۳ تا ۴) و حداکثر (۱۰ تا ۱۲) گزارش نموده است. چارلتون (۱۹۸۲) نسبت s/b را برای بازه‌های نسبتا مستقیم حداکثر (۴ یا ۵/۴) پیشنهاد نموده، که برای دیواره‌های داخلی پیچ بیش‌تر و برای دیواره‌های خارجی کم‌تر خواهد بود. کینوری و مووراش ( ۱۹۸۴ ) نسبت s/b را برای حفاظت دیواره‌ها در محدوده (۱تا ۵)، یا (۱ تا ۲) برابر عرض رودخانه توصیه نموده است. پترسن ( ۱۹۸۶ ) نسبت S/b را برای حفاظت دیواره‌ها در محدوده (۲ تا ۶)، و برای کشتیرانی در محدوده (۵/۱ تا ۲) پیشنهاد نموده است.

فرانکو ( ۱۹۶۷ ) معادله زیر را برای محاسبه حداکثر فاصله بین آبشکن‌ها (جهت توزیع مناسب رسوبات در میدان دو آبشکن متوالی) ارائه نموده است.

 

که در این رابطه :

 

 

Smax : حداکثر فاصله بین آبشکن ها (متر)

d : عمق متوسط آب (متر)

g : شتاب ثقل

n : ضریب زبری مانینگ

k : ضریب ثابت کوچکتر از یک

روابط دیگری نیز در این خصوص وجود دارد که می‌توانید برای مطالعه بیشتر به نشریه ۵۱۶ مراجعه نمائید.

ارتفاع آزاد

ارتفاع آزاد (F.B) برای تامین ارتفاع لازم جهت نوسانات سطح آب، امواج ناشی از سیلاب و اطمینان از عبور سیلاب‌های بزرگ‌تر از سیل طراحی منظور می‌گردد. تاثیرات موج ناشی از باد و یا کشتیرانی (hw) نیز در ارتفاع آزاد منظور می‌گردد. به طور کلی، ارتفاع آزاد تابع اندازه رودخانه، بده سیلاب و شدت تغییرات سیلاب در رودخانه، شدت و دوام موج، اهمیت اراضی ساحلی و قضاوت مهندسی است. حداقل ارتفاع آزاد معادل ۰.۳ متر، برای حفاظت اراضی کشاورزی ۰.۵ متر و برای حفاظت مناطق مسکونی، شهری، صنعتی و مواضع مهم حدود ۱ متر پیشنهاد شده است.

در رودخانه‌های نیمه کوهستانی با بستر درشت‌دانه و یا شریانی، ارتفاع آزاد از سطح آب سیلاب طرح تا تراز مقطع پر (در مقطع اصلی و سیلابی) در نظر گرفته می‌شود. در رودخانه‌های مارپیچی و سیلابدشتی با بستر ماسه‌ای، ارتفاع آزاد در مقطع اصلی حداقل ۰.۳ متر یا تا بالای تراز دیواره و در مقطع سیلابدشتی و برای دیواره خاکریز ساحلی از ۰.۳ تا ۰.۶ متر پیشنهاد شده است.

بحث مهم دیگر آبشستگی است که با توجه به طولانی بودن در این مقاله نمی‌گنجد و برای مطالعه می‌توانید به نشریه شماره ۵۱۶ مراجعه کنید.

در تصاویر زیر نمونه‌ای از مدلسازی جریان حول آبشکن‌های رودخانه‌ای که توسط تیم هیدروسیویل با استفاده از مدل HEC-RAS طراحی شده آورده شده است.

شکل (9) مدلسازی جریان در اطراف آبشکن‌های رودخانه‌ای
شکل (۹) مدلسازی جریان در اطراف آبشکن‌های رودخانه‌ای

نکته مهم در مدلسازی جریان حول آبشکن‌ها این است که مدل یک بعدی ناحیه wake تشکیل شده بین آبشکن‌ها را نمی‌تواند به درستی ببیند و نیاز است که مدلسازی دوبعدی جهت درک صحیح از رفتار رودخانه حول آبشکن منفرد (اولین آبشکن) و آبشکن‌های سری انجام گیرد.

همانطور که در شکل (۹) ملاحظه می‌شود مدل دوبعدی HEC-RAS به درستی رفتار جریان حول آبشکن‌ها را دیده و از آنجایی که هدف ما از کاربرد آبشکن‌ها تثبیت کناره‌ها است، ناحیه wake بوجود آمده در اطراف آبشکن‌ها موجب رسوبگذاری در این ناحیه و تثبیت کناره می‌شود.

در شکل (۱۰) لایه تنش برشی حول آبشکن‌ها آورده شده است و همانطور که ملاحظه می‌شود تنش برشی در نواحی نزدیک دیواره‌ها تقریبا به صفر رسیده که نشان از رفتار درست آبشکن‌ها و تثبیت کناره‌ها بواسطه رسوبگذاری در این نواحی است.

شکل (10) نمایش تنش برشی در اطراف آبشکن‌ها
شکل (۱۰) نمایش تنش برشی در اطراف آبشکن‌ها

همانطور که در شکل (۱۰) پیداست، کانتور سبز رنگ مربوط به تنش برشی صفر بوده که در بیشتر نواحی کناره ها، حول آبشکن ها به چشم می خورد.

در ادامه فایل پی دی اف نشریه ۵۱۶ (راهنمای طراحی، ساخت و نگهداری آبشکن های رودخانه ای) برای دانلود در اختیار شما قرار داده شده است.

آموزش کاربردی مدلسازی دو بعدی رودخانه با نرم افزار HEC-RAS V6.1

کاملترین آموزش با جدیدترین ورژن هک رس
برای اولین بار در ایران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.