پژوهش‌های حفاظت آب و خاک (Feb 2017)
بررسی تاثیر پیگیبک لاین برآبشستگی موضعی زیر خطوط لوله افقی
Abstract
سابقه و هدف: عبور خطوط لوله‌انتقال َآب- فاضلاب و یا مواد سوختی، روی بستر فرسایشی دریا و رودخانه سبب بوجود آمدن اندرکنشی بین لوله و بستر فرسایشی می‌شود و تغییراتی را در هیدرودینامیک جریان اطراف لوله بوجود می‌آورد. در نتیجه، زیرخط لوله، آبشستگی موضعی ایجاد شده، که سبب ناپایداری، خمش و حتی شکست لوله می‌شود. برای محافظت از این خطوط لوله در برابر خطرهای احتمالی، لازم است شناخت درستی از مقدار و نحوه آبشستگی اطراف لوله پیدا کرد. مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر، به بررسی آبشستگی زیر خط لوله افقی در فلوم آزمایشگاهی با سه قطر لوله مختلف (2، 2/3، 8/3 سانتی-متر)، واقع بر بستر فرسایشی با دو اندازه متوسط رسوب (3/0، 18/1 میلی‌متر) و سه شکل مقطع متفاوت از پیگیبک‌لاین (تیغه، دایره، مثلث)، تحت جریان یکنواخت، ماندگار و با برقراری شرایط آب زلالV⁄V_c ≈0/9)) انجام شده است. در ابتدا به روش پای-باکینگهام تمامی پارامترهای بعد‌دار تاثیرگذار بر ابعاد آبشستگی موضعی زیر خطوط لوله را تحلیل ابعادی نمودیم. سپس در آزمایش‌های مختلف، تاثیر پارامترهای بدون‌بعد مهم‌تر، شامل؛ قطر لوله، عدد فرود جریان، عمق جریان، اندازه متوسط دانه‌های رسوبی بستر، و شکل پیگیبک‌لاین، که با آنالیز ابعادی مشخص شده‌اند را بر حداکثر عمق آبشستگی بررسی کردیم. یافته‌ها: نتایج آزمایشگاهی حاکی از آن است که مساحت سطح مانع در مسیر جریان در مقدار آبشستگی نهایی موثر است و با افزایش قطر لوله، عمق حداکثر آبشستگی و همچنین زمان رسیدن به تعادل نهایی آبشستگی، افزایش می‌یابد. نتایج نشان داد، با افزایش عدد فرود و با ثابت بودن قطر لوله و دانه بندی ذرات بستر حداکثر عمق آبشستگی در عدد فرود 3/0 اتفاق می‌افتد. استنباط کلی از مجموعه نتایج بدست آمده حاکی از آن است؛ تاثیر عمق جریان در مقادیر y_n⁄D کمتر از 5/3 تقریبا بر میزان حداکثر آبشستگی ناچیز است. بعبارت دیگر در مقادیر کم این نسبت، می‌توان عمق آبشستگی را مستقل از عمق جریان دانست. از سوی دیگر مشاهده می‌شود با تغییر اندازه متوسط دانه-های رسوبی بستر، تغییر چندانی در حداکثر عمق آبشستگی ایجاد نمی‌شود. ولی بدلیل اینکه دانه‌بندی رسوبات با اندازه متوسط 18/1 میلی-متر، دارای انحراف معیار کوچکتر از 4/1 (یکنواختی بالا) بودند، انحراف معیار نقش بسزایی در ایجاد مقدار و محل تشکیل حداکثر عمق آبشستگی داشته است و شکل نیمرخ آبشستگی را بصورت چشمگیری تغییر داده است. با بکارگیری شکل‌های متفاوتی از مقطع پیگیبک‌لاین در شرایط ارتفاعی برابر، نتایج طول گودال آبشستگی بطور تقریبی برای همه شکل مقطع‌های پیگیبک‌لاین برابر است و در نتیجه فقط به ارتفاع جسم انسداد‌کننده جریان بستگی دارد و به شکل آن بستگی ندارد. اما مشاهده عینی نشان داد که طول موج رسوبی پیشرو و عمق آبشستگی تحت تاثیر شکل پیگیبک‌لاین می‌باشند و برای حالت پیگیبک‌لاین تیغه‌ای (باله) 42/2 ، پیگیبک‌لاین مثلثی 25/2 و برای پیگیبک‌لاین دایره‌ای نصب شده روی لوله اصلی 9/1 برابر بیشتر از حالتی است که لوله بصورت منفرد روی بستر رسوبی نصب شده باشد. اختلاف عمق حداکثر آبشستگی بین پیگیبک‌لاین تیغه‌ای و مثلثی، کم و در مقایسه با پیگیبک‌لاین لوله‌ای زیاد است. نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که تغییر در شکل پیگیبک‌لاین نصب شده روی لوله اصلی بر مشخصات الگوی آبشستگی زیر خط لوله افقی تاثیرگذار است. پیگیبک‌لاین مثلثی برای افزایش مقدار عمق حداکثر آبشستگی و همچنین عبور کابل‌های برق و تلفن و حتی آب-فاضلاب به همراه لوله اصلی، گزینه بهتری برای جایگزینی با باله(اسپویلر) بکار برده شده در حال حاضر می‌باشد.
Keywords
