فني

يادداشت

فني

يادداشت

بررسي دو بعدي آبشستگي و پايداري پنجه موج شكن توده سنگي با
استفاده از مدل سازي فيزيكي
1*23 مجيد اسكافي 1، حسين مروتي ، كامران لاري

كارشناس ارشد فيزيك دريا، دانشكده علوم و فنون دريايي دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال
استاديار، گروه فيزيك دريا، دانشكده علوم و فنون دريايي دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال
استاديار، گروه فيزيك دريا، دانشكده علوم و فنون دريايي دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال
چكيده در اين پژوهش دو مقطع موج شكن در شرايط مختلف نوع و جنس بستر، موج و تراز آبمورد مطالعه قرار گرفت. مولد موج از نوع پيستوني و توليدجكننده امواج منظم بود. با دادهجبرداريجهاي انجام شده چنين به نظر ميجرسد كه عمق آبشستگي در جلوي پنجه موج شكن توده سنگي، رابطه مستقيمي با ارتفاع موج، شيب سازه، تراز آب و دوره تناوب موج داشته، اما نتايج بيانگر اثر آشكار و ملموس پريود موج بر ميزان عمق آبشستگي نسبت به ساير موارد مي باشند. به علاوه با بررسي هاي انجام شده بر روي پايداري پنجه موج شكن توده سنگي، پريود موج به عنوان يكي از پارامترهاي اصلي و حاكم در آسيب پنجه مي باشد، بطوري كه امواج پريود بلند با انرژي بيشتر، مي توانند يك تهديد براي سازه محسوب شوند. همچنين نتايج در نمودار ها، جداول و شكلها مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. كلمات كليدي:موج شكن توده سنگي، آبشستگي، پايداري پنجه، پريود موج.

TECHNICAL NOTE

TECHNICAL NOTE

1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:17 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:17 +0330 on Monday October 30th 2017

2D ANALYSIS OF SCOUR AND STABILITY RUBBLE-
MOUND BREAKWATER TOE BY PHYSICAL MODEL

M. Eskafi1, H. Morovvati2, K. Lari3

1-M.SC. Graduated, Faculty of ocean & marine science, physical oceanography group, Islamic Azad University, North Tehran branch.
2-Assistant Professor, physical oceanography group, Faculty of ocean & marine science, Islamic Azad University, North Tehran branch.
3-Assistant Professor, physical oceanography group,Faculty of ocean & marine science, Islamic Azad University, North Tehran branch.

Abstract
In this study two breakwater models with different conditions of bed, waves and water level are employed to analyze the toe stability and scour depth. The tests are conducted with regular waves. It is found that the scour depth in front of the rubble-mound breakwater depends on wave height, structure slope, water level and wave period, but the results reveal the effect of wave period toe is more than others. So that long period waves with more energy can be a threat
[email protected] نويسنده مسوول مقاله *
75
for rubble-mound breakwater. Also the results of the toe stability and scour depth are given in the form of diagrams.
Keywords: Rubble-mound breakwater, Toe stability,Scouring, Wave period.

هنگامي كه يك سازه در محيط دريايي ساخته مي شود، الگوي جريان تحت تاثير قرار مي گيرد. تشكيل گردابه هاي نعل اسبي در جلوي سازه، گردابه خيزابي در پشت سازه، انكسار و تفرق، شكست امواج، اختلاف فشار و معكوس شدن گراديان هيدروليكي ميجتوانند موجب افزايش نرخ انتقال رسوبات از پاي سازه و آبشستگي و خرابي بعدي سازه را به همراه داشته باشد.در دهه هاي اخير مطالعاتي گوناگوني در اين زمينه انجام شده است.
هنگامي كه موج در جهت مستقيم به سازه برخورد مي كند آبشستگي يك پديده دوبعدي خواهد بود. نتايج حاصل از مطالعات دوبعدي آبشستگي و راهكارهاي محافظت سازه نشان ميججدهد كه بطور كلي عمق آبشستگي در امواج نامنظم كمتر از امواج منظم مي باشد [2]. نتايج حاصل از مدلجسازي فيزيكي بر پايداري موججشكن توده سنگي نشان ميججدهد، امواج با تيزي زياد تخريب بيشتري را به همراه دارند [3]. همچنين عرض پنجه موج شكن اثري در پايداري سازه ندارد و نيز يك دسته بندي براي آسيب ارائه گرديد [4]. اگرچه اغلب دانستهجها بر پايه تجربيات مي باشد اما شناخت و مطالعه هيدروديناميك اطراف سازه براي دستيابي به يك طراحي و ساخت مناسب كاملا ضروري ميجباشد. از اين رو در اين تحقيق سعي شده با استفاده
از مدلجسازي فيزيكي پارامترها حاكم در طراحي موججشكن مورد بررسي قرار گيرد.

2- روش تحقيق
آزمايش انجام شده در فلوم امواج با طول 34 متر ،عمق 1.20 متر و عرض 1 متر انجام شد. مولد موج از نوع پيستوني و توليد كننده امواج منظم ميججباشد.
مقطع موج شكن در فاصله 83 متري از مولد موج قرار گرفت. مقطع موججشكن در تمامي عرض فلوم جانمايي
شد .پنجه از سنگهايي با اندازه D = 3 cm ساخته شد.
D از فرمول 6/ 3G=γSπD بدست آمدهاست

[2]. در اين فرمول G متوسط وزن سنگها مي باشد و γS وزن مخصوص ميجباشد.
ميزان جابه جايي سنگهاي پنجه توسط دستگاه Point Gauge و ميزان آبشستگي پنجه توسط Laser Bed Profiler محاسبه گرديد. در آزمايشات مربوط به آبشستگي تمام عرض فلوم دادهجبرداري مي شد، اما نتايج حاصل از يك سوم مياني فلوم در مقايسات مد نظر قرار گرفت. ارتفاع موج و نوسانات سطحي آب توسط Wave Gauge اندازهجگيري شد كه اين دستگاه در ابتدا در فاصله 82 متري مولد موج در غياب مدل براي حصول اطمينان از توليد ارتفاع مناسب قرار گرفت. همچنين در طي آزمايشات در پاي سازه نيز ارتفاع موج براي كنترل بيشتر اندازهجگيري شد .از دو عمق آب و دو نوع بستر ريز دانه با اندازه 52.0= 50d mm و درشت دانه با d50 = 6.30 mm استفاده شد. مشخصات برخي از آزمايشات بر حسب H, h, L, T و ميزان آسيب و ميزان آبشستگي در پاي پنجه موججشكن در جدول 1 آمده است.

3- معادلات اساسي حاكم
پارامترهاي كنترل كننده در انتقال رسوبات پارامتر
2U fm شيلدز

=θ و پارامتر سرعت سقوط
g(s −1)d50
w/U fm مي باشد. پارامتر شيلدز بدست آمده در اين
تحقيق براي بستر ريز دانه برابر0.04 تا0.08 ميجباشد كه بيشتر از مقدار بحراني آستانه حركت مواد بستر
بوده و براي بستر درشت دانه برابر 0.01 تا 0.02 مي باشد كه كمتر از مقدار بحراني آستانه حركت مواد
1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:17 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:17 +0330 on Monday October 30th 2017

بستر ميججباشد [2]. در اين رابطه s وزن مخصوص دانهجهاي بستر ،g شتاب جاذبه و U حداكثر سرعت مواد در بستر ناشي از اصطكاك ميجباشند. همچنين پارامتر سرعت سقوطw/U fm در حالت بستر ريز دانه برابر 3/1 تا 1/6 =w/U fm مي باشد كه حاكي از اين
امر است كه مواد بستر در هر دو نوع بستر معلق باقي
1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:17 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:17 +0330 on Monday October 30th 2017

96773310672107

104545710672107

77



قیمت: تومان

دسته بندی : مهندسی دریا و بندر

دیدگاهتان را بنویسید