وبلاگ

آبشستگی (Scouring) پدیده ای است طبیعی که بشر از چندین قرن پیش موفق به کشف آن شده است. این پدیده فیزیکی یکی از مسائل اساسی و بنیادی در علم هیدرولیک است که محققین بسیاری در طی سالیان گذشته به تحقیق، آزمایش و بررسی آن پرداخته اند. در طی فرایند آبشستگی که وابسته به پارامترهای هندسی هیدرولیکی بوده که در اثر عبور جریان آب از روی دانه های رسوبی و یا برخورد به آن این ذرات شروع به حرکت کرده و همراه جریان به پایین دست منتقل شده و فرسایش بستر به زمان به وجود می آید. هرچند نوع آبشستگی که در هریک از سازه های هیدرولیکی ممکن است پدید آید متفاوت است ولی فرایند فوق تقریبا در تمامی آنها مشترک است.
فرایند آبشستگی بسیار پیچیده بوده و درک آن احتیاج به دانستن و اشراف کامل به اصول مکانیک سیالات، هیدرودینامیک جریان و هیدرولیک رسوب دارد. به طور کلی بررسی پدیده آبشستگی اندر کنش جریان و رسوب از مباحث اساسی در تحلیل و پیش بینی میزان و مقدار آبشستگی در سازه های هیدرولیکی است.

به دلیل وجود این پیچیدگی ها هرچند تحقیقات گسترده ای توسط دانشمندان و محققین علم هیدرولیک و رسوب به صورت آزمایشگاهی

، تحلیل های عددی، شبکه های عصبی و منطق فازی صورت گرفته است ولی هنوز به ارائه روابط کاملی که بتواند همه پارامترهای موثر در آبشستگی را در خود جای دهد منجر نشده است. بنابراین مطالعات در این زمینه همچنان تداوم دارد. نتایج آزمایش های صورت گرفته در فلوم ها با وجود مشکلات ناشی از مقیاس مدل های هیدرولیکی و محدودیت های اندازه گیری پارامترهای موثر آبشستگی برخی معادلات تجربی به دست آمده که همگی مبین این است که فرایند آبشستگی تابعی از زمان و مکان است. درک فرایند و مکانیسم آبشستگی و پیش بینی هندسه نهایی گودال آبشستگی از این رو اهمیت دارد که حفاظت کامل بستر در مقابل با صرف هزینه های گزاف ممکن می گردد. در برخی مواقع حفاظت کامل نیز ممکن نیست. بنابراین پیش بینی دقیق و نزدیک به واقعیت عمق پیشینه و هندسه گودال آبشستگی می تواند باعث صرفه جویی در هزینه های اجرایی حفاظت بستر گردد.

جریان های خروجی از سازه های هیدرولیکی با سرعت زیاد را می توان در مجموعه جت ها طبقه بندی کرده و آبشستگی ناشی از آنها را تحت عنوان آبشستگی پایین دست جت ها مورد بررسی قرار داد. تاکنون مطالعات متعددی برروی آبشستگی ناشی از انواع مختلف جت (جت های افقی، قائم، مایل پرتابی) صورت گرفته است که هریک از انواع آن تحت شرایط جت های آزاد و مستغرق مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند و روابطی تجربی نیز توسط هریک از محققین ارائه گردیده است. هیچ یک از روابط به طور کامل نمی توانند جزئیات فرایند آبشستگی را تحت یک رابطه ریاضی مدل کنند و هنوز نیاز به تحقیقات بیشتر احساس می شود.
به دنبال تحقیقات آزمایشگاهی آبشستگی انجام شده تعدادی از محققین به بررسی آبشستگی به صورت حل عددی معادلات حاکم بر آشفتگی جریان و انتقال رسوب پرداخته اند که می توان (Ushijima et.al. -1993) و (Olsen and Melauen -1993) و Heffmans & and Boaj -1992) و صالحی نیشابوری و همکاران نام برد.
پیش بینی عمق بیشینه گودال آبشستگی و تخمین پروفیل نهایی بستر به وسیله ساخت فلوم ها و مدل های هیدرولیک در آزمایشگاه ها اگرچه می تواند منطقی برسد ولی ساختن مدل های آزمایشگاهی مستلزم صرف وقت و هزینه های زیادی است و در ضمن نمی توان نتایج حاصل از آزمایشات را به راحتی برای شرایط واقعی تعمیم داد. بنابراین لزوم وجود مدل های عددی که بتواند از طریق گسسته سازی معادلات حاکم بر میدان جریان و رسوب و اعمال یک سری فرضیات ساده کننده مسئله روابط پیچیده حاکم بر پدیده آبشستگی را به معادلات ساده تر و قابل حل تبدیل کند، به وضوح احساس می شود.