مکانیک انتقال رسوبات چسبنده متفاوت از رسوبات غیرچسبنده است. در تعیین نرخ فرسایش رسوبات غیرچسبنده از پارامتر¬های فیزیکی استفاده می‌گردد، در حالی‌که به علت ماهیت رسوبات چسبنده نرخ فرسایش آن‌ها به صورت رابطه‌ای با تنش برشی بستر با ضرایب ثابت مربوط به ویژگی هر نوع رسوب تعریف می‌گردند. در این تحقیق از اطلاعات آزمایشگاهی رسوبات چسبنده مصب رودخانه لویر استفاده شده است که پس از صحت‌سنجی نتایج در نرم افزار مایک ، داده‌های آزمایشگاهی توسعه داده شدند تا بتوان با داده‌های بیشتر و شرایط هیدرولیکی متفاوت‌تری، پدیده فرسایش رسوبات را مورد مطالعه قرار داد. در ادامه نظر به تعداد پارامترهای متعدد مؤثر در پدیده فرسایش رسوبات، از شبکه عصبی برای ایجاد ارتباط میان داده‌ها استفاده گردید. پارامترهای استفاده شده در مدل شامل مؤلفه‌های جریان و مشخصه‌های رسوبات و سیال می‌باشند. به علت عملکرد بهتر شبکه عصبی این داده‌ها پس از بی‌بعدسازی مورد استفاده قرار گرفتند. ضریب همبستگی و میانگین قدر مطلق خطای داده‌ها در شبکه عصبی مورد استفاده به ترتیب 98/0 و 0036/0 به دست آمدند که بیان‌گر عملکرد مناسب شبکه بودند. در نهایت پس از انجام تحلیل حساسیت وزنی، پارامترهای   و   به ترتیب بعنوان مؤثرترین پارامترهای افزایش و کاهش نرخ فرسایش معرفی شدند.
کلید¬واژه¬ها: تنش برشی تسلیم، رودخانه لویر فرانسه، ویژگی‌های سیال و رسوب، تحلیل حساسیت فرسایش، مدل عددی Mike، شبکه عصبی MLP.

پایداری سازه­های هیدرولیکی یکی از مسائل مهمی است که همواره مورد توجه محققین می­باشد. تغییرات بستر ناشی از جریان عبوری اطراف سازه­های هیدرولیکی یکی از عوامل تأثیرگذار بر این پایداری است. در مطالعه حاضر آبشستگی و رسوب­گذاری در پایین­دست دریچه کشویی با زوایای مختلف (30، 45، 60 و 75 درجه) با استفاده از مدل عددی Flow-3D مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است. نتایج این مدلسازی نشان داد که مدل عددی Flow-3D علاوه بر پیش­بینی مقادیر حدی عمق و ارتفاع رسوب­گذاری با شاخص آماری 9/0 R²=، در شبیه­سازی شکل این تغییرات نیز نتایج قابل قبولی را ارائه می­دهد. تغییرات بستر نشان داد که با افزایش زاویه تا 45 درجه عمق آبشستگی تا 4/3 برابر ضخامت جت جریان افزایش یافته، در حالی که برای زاویه 60 درجه با 8/2 برابر بازشدگی دریچه، حداقل مقدار را داراست. فاصله مقادیر حدی آبشستگی و رسوب­گذاری برای زاویه 60 درجه در حدود 12 برابر ضخامت جت جریان و همچنین عرض و طول گردابه تشکیل شده در پایین­دست دریچه به ترتیب برابر با بزرگای عمق جریان و 16 الی 17 برابر ضخامت جت جریان است. چرخش این گردابه در ناحیه  بین خط جدایی جریان و دریچه، با سرعتی در حدود 10 درصد سرعت جت جریان به صورت پادساعتگرد محدود است. لذا دریچه 60 درجه با در نظر گرفتن عمق آبشستگی و ارتفاع رسوب­گذاری، بهترین زاویه جهت طراحی است.

واژه‌های کلیدی:  جت جریان، آبشستگی، رسوب­گذاری، تغییرات زمانی آبشستگی، Flow-3D.

در مسأله اندرکنش جسم صلب و سیال از روش­ها و تکنیک­های مختلفی برای شبیه­سازی برخورد جسم متحرک به سیال­ها استفاده شده است. برخورد گوه با توجه به خصوصیات سیال دیلاتانت و تأثیر تغییر این خصوصیات بر شرایط حرکت گوه در تحقیق حاضر با استفاده از مدل عددی Flow-3D مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج تحلیل حاضر با نتایج مشاهداتی نشان داد که این مدل با خطای متوسط 5/0 درصد و 999/0=R²، توانایی مناسبی در شبیه­سازی این نوع سیال دارد. بررسی اثر تغییرات خصوصیات سیال بر حرکت گوه و توزیع سرعت و فشار در سیال نیز نشان داد که تغییر چگالی بیشترین تأثیر را در تغییر سرعت گوه دارد. به نحوی که با افزایش 8/2 برابری آن سرعت نفوذ گوه در حدود 16 درصد کاهش می­یابد. همچنین مشخص شد که با کاهش فاصله برخورد بین دو گوه، سرعت نفوذ گوه­ها به داخل سیال تا 8 درصد کاهش می­یابد.

همواره کنترل جریان در مجاری رودخانه و یا کانال­ها جهت آبگیری و یا در زمان سیلابی مورد توجه محققان بوده است. یکی از روش­های کنترل، استفاده از آبگیرجانبی به همراه سرریز و یا بدون سرریز می­باشد. هرچه میزان آبگیری و یا آبگذری سرریز افزایش یابد، مدت زمان واکنش جهت کنترل کاهش خواهد یافت. در پژوهش حاضر، مشخصات جریان عبوری از آبگیر جانبی تحت اثر جانمایی­ مختلف آبشکن ساده در قوس 180 درجه و در 4 موقعیت مختلف با استفاده از مدل عددی Flow-3D مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، جهت صحت­سنجی از یک مدل آزمایشگاهی معتبر استفاده شد. نتایج صحت‌سنجی، حاکی از دقت بالای مدل آشفتگی K-ɛ نسبت به سایر مدل‌های آشفتگی با ضریب همبستگی R²=0.979 می­باشد. همچنین مقادیر عدد فرود و دبی جریان کانال اصلی برای مدل آشفتگی و شبکه مش بهینه با دقت بالا (ضریب همبستگی R²= 0.997 و R²= 0.990) حاصل شد. نتایج نشان داد که حضور آبشکن در هر صورت سبب افزایش آبگذری سرریز جانبی شده و بیشترین آن برای موقعیت P1 (آبشکن در محدوده میانی) در حدود 29 درصد خواهد بود. کمترین آبگیری برای حالات P4 (آبشکن در بالادست) حاصل شد، که برابر با رشد 10 درصدی بوده است. خطوط جریان و شرایط بردارهای برآیند سرعت نیز مورد بررسی و تحقیق واقع شد، که تأییدی بر نتایج حاصل برای جانمایی­های مختلف است.

کلمات کلیدی: سرریز جانبی، آبشکن ساده، خطوط جریان، ضریب آبگذری، Flow-3D.

The common spur dikes, which are used for river path control and bank protection, are utilized without any slots or with additional structures such as a collar or vane. The present research has been conducted to optimize the slot position in the spur dikes' body, reduce the scour depth, and improve the sedimentation conditions using the CFD model. The numerical result was compared with the Nayyer et al. (2019) experimental outcome. Results showed that the (L_S-W-Wi, T_S-W, T_S-W-Wi) combination contained the slots in the web and wing of the first and third spur dike, and the slot at the web of the middle spur dike was found as the best combination of slots under clear-water conditions. This combination was conducted to reduce the scour depth by 6.8% and increase deposition by 52% compared to the spur dikes without slots, which causes reducing scour depth and an increase in the sedimentation rate of materials between two consecutive spur dikes in series. Also, the maximum scours depth decreases by up to 20%. The results revealed that the presence of slots in spur dike and their different positions have complicated and considerable influences on the form and morphology of the bed.

Keywords: T-shaped spur dike, L-shaped spur dike, Mobile bed, Bed erosion, Numerical simulation, Simple spur dike.

فرسایش و آبشستگی از مهم‌ترین مسائل نگران‌کننده در ارتباط با کناره‌های رودخانه و سواحل می‌باشد. استفاده از آبشکن‌ها، از جمله روش‌های نوین کنترل و کاهش فرسایش می‌باشد. آبشکن‌ها به اشکال مختلفی نظیر آبشکن ساده، L شکل و T شکل هستند. در این پژوهش آزمایشگاهی، تأثیر هندسه مختلف آبشکن‌های بالادست و پایین‌دست بر آبشستگی آبشکن T شکل میانی‌‌ برای سری آبشکن‌های ترکیبی مطالعه شده است و بهترین ترکیب جهت افزایش کارایی آبشکن‌ها مشخص گردیده است. آزمایش‌ها در شرایط آستانه حرکت بستر متحرک، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که متوسط عمق آبشستگی اطراف آبشکن T شکل میانی، حدود 8/0 برابر عمق جریان است. بهترین عملکرد آبشکن T شکل میانی زمان رخ می‌دهد که آبشکن بالادست L شکل و آبشکن پایین‌دست T شکل باشد (L T T). در واقع کمترین حجم و متوسط عمق آبشستگی با توجه به همه موقعیت‌ها نیز مربوط به همین ترکیب است. حجم فرسایش با استفاده از نرم‌افزار Surfer محاسبه شده است. متوسط حجم آبشستگی این ترکیب، 063/0 مترمکعب و متوسط عمق آبشستگی در حدود 21/1 برابر عمق جریان می‌باشد. در محل آبشکن اول تمام حجم فرسایش یافته در سمت موافق آبشکن‌ها است که با عبور از محدوده آبشکن‌ها، فرسایش به سمت مخالف هدایت می‌شود. آبشکن‌های ترکیبی پیشنهادی (L T T) پتانسیل بالایی جهت استفاده در رودخانه‌ها به منظور کاهش فرسایش بستر و دیواره‌ها را دارا می‌باشد.

کلید واژگان: آبشکن‌های سری، آبشکن T شکل میانی، ترکیب بهینه، عمق آبشستگی، مطالعه آزمایشگاهی.

استفاده از آبشکن‌ها، از جمله روش‌های نوین کنترل و کاهش فرسایش رودخانه‌ها می‌باشد. هدف از این مطالعه آزمایشگاهی، بررسی تأثیر آبشکن‌های I و L شکل بالادست و پایین‌دست بر عمق آبشستگی آبشکن T شکل میانی‌‌، برای سری آبشکن‌های ترکیبی می‌باشد .نتایج نشان داد که متوسط عمق آبشستگی آبشکن T شکل میانی، حدود 66/0 برابر عمق جریان است. بهترین عملکرد آبشکن T شکل میانی زمانی رخ می‌دهد که آبشکن بالادست و پایین‌دست آن L شکل باشد که مقدار آن 58/0 برابر عمق جریان است. کمترین مقدار متوسط عمق آبشستگی با توجه به همه موقعیت‌ها، مربوط به سری آبشکن (L T L) می‌باشد. متوسط عمق آبشستگی برای این ترکیب در حدود 31/1 برابر عمق جریان است. بیشترین محدوده رسوبگذاری بین آبشکن دوم و سوم است. با توجه به موارد گفته‌شده بهترین ترکیب در آزمایش‌های انجام‌شده، سری آبشکن‌های (L T L) است که از لحاظ عمق آبشستگی بسیار مناسب عمل می‌کنند.

کلمات کلیدی: عمق آبشستگی، آبشکن‌ سری، آبشکن T شکل میانی، بررسی آزمایشگاهی.

رودخانه پدیده‌¬ای است طبیعی و فعال که کناره‌ها و بستر آن همواره در حال تغییر و فرسایش است. همین امر سبب شده تا مسیر رودخانه طی زمان دستخوش تغییرات و تحولات اساسی شود. روش‌هایی گوناگون برای کاهش فرسایش کناری وجود دارد که یکی از آنها استفاده از آبشکن است. در این پژوهش آزمایشگاهی، تأثیر آبشکن‌‌های سری ساده، T شکل، و L شکل در کانال مستقیم بر تغییرات زمانی آبشستگی اطراف آنها بررسی، مقایسه، و تحلیل شد. نتایج به¬دست آمده نشان می دهد که آبشکن T شکل در 10 درصد اول مدت زمان آبشستگی به بیش از 90 درصد آبشستگی تعادلی می‌رسد. برای آبشکن ساده و L شکل در 15 درصد اول مدت زمان آبشستگی، این مقدار بیش از 80 درصد است. همچنین، بیشترین عمق آبشستگی در آبشکن ساده و L شکل دیده شده است، این مقدار در حدود سه برابر عمق جریان است. آبشکن T شکل در حدود y3/0 (y عمق جریان است) کمتر از سایر هندسه‌ها در جایگاه اول آبشستگی دارد. عمق حداکثر آبشستگی در همۀ هندسه‌ها کمی عقب‌تر از نوک دماغه ایجاد می‌شود. نتایج مقایسۀ عمق آبشستگی اطراف سه نوع آبشکن در مقاطع مختلف نشان می دهد که آبشستگی متوسط آبشکن T شکل نسبت به آبشستگی متوسط آبشکن ساده y4/0 و نسبت به آبشستگی متوسط آبشکن L شکل y25/0 کمتر است. سرانجام اینکه برای محاسبۀ تغییرات زمانی آبشستگی، با توجه به شکل هندسی آبشکن، رابطه‌ای پیشنهاد گردید. عمق آبشستگی حاصل از این آزمایش‌ها و رابطۀ پیشنهادی با رابطه¬های تخمینی دیگر محققان مقایسه شد. همچنین دیده شد که بیشترین فرسایش در ساحل مقابل آبشکن‌‌ها مربوط به آبشکن L شکل است.
واژه‌های کلیدی: آبشکن ساده، آبشکن T شکل، آبشکن L شکل، آبشکن‌های سری، عمق آبشستگی