اگر پایه ای به طور عمودی در بستر رودخانه قرار گرفته باشد جریان آب در اطراف آن متلاطم شده و یک سلسله جریان های گردابی ایجاد می کند. این سیستم های گردابی مکانیزم اصلی آبشستگی به حساب می آیند که در دراز مدت باعث ایجاد حفره در محل پایه پل شده و ممکن است موجب ریزش پل شود.بسته به نوع پایه و شرایط جریان، سیستم گردابی ممکن است ترکیبی از سیستم های زیرباشد:
سیستم گردابی نعل اسبی
پس از برخورد جریان با پایه، فشار موضعی به وجود آمده و در نتیجه باعث جدا شدن خطوط جریان خواهد شد. این خطوط جریان گردابی با جریان دست نخورده تداخل نموده و در جلوی پایه، متمرکز می شود و باعث حفر گو دالی در جلوی پایه می شود. چرخش آب در داخل گودال جلوی پایه به دو طرف پایه نیز کشیده می شود و در مجموع، گردابی به نام گرداب نعل اسبی ایجاد می کند. چنانچه پایه حجیم باشد، گرادیان فشار کافی ایجاد می کند که موجب وقوع مرحله فوق می شود.
زیرا برای پایه های نوک باریک، فشار تولید شده نسبتاً قوی نبوده تا باعث جدا شدگی خطوط جریان شود و در نتیجه گرداب نعل اسبی به وجود نخواهد آمد.بقیه اشکال مانند پایه عدسی شکل بسته به نحوه قرار گرفتن محور پایه با جهت جریان ممکن است به صورت نوک تیز و یا جسم حجیم عمل کنند. بنحوی که اگر محور پایه با جهت جریان زاویه ای را تشکیل دهد که بیش از 30 درجه باشد، می تواند زاویه حمله را تغییر دهد، به طوری که پایه به صورت یک جسم حجیم عمل نماید.
همچنین اگر خار و خاشاک و الوار چوب در نوک پایه جمع شود، به صورت یک جسم حجیم عمل خواهد کرد و ضمن تشکیل جریان های گردابی نعل اسبی میزان آبشستگی شدت خواهد یافت و حفره بزرگی در نوک پایه ایجاد خواهد شد. جریان گردابی به صورت عمودی و از بالا به پایین عمل می کند و محور این جریان افقی است و حوزه عمل این سیستم گردابی اطراف پایه است.
جریان گردابی نعل اسبی در نتیجه جدا شدگی جریان لبه بالایی حفره آبشستگی به وجود می آید و این سیستم از نتایج آبشستگی است.گرداب نعل اسبی، گودال آبشستگی را گود می کند تا زمانی که تنش برشی بحرانی کمتر شود. شتاب جریان در دو طرف پایه، دو شکاف در بستر ایجاد می کند که انتقال ( پاک کردن) رسوب ازگودال آبشستگی بالادست در پیرامون پایه را آسان می کند.
طبق نظر بعضی محققان، این سیستم در ابتدا کوچک و قدرت آن ضعیف است ولی پس از تشکیل حفره آبشستگی، سیستم جریان نعل اسبی از لحا ظ اندازه و قدرت نیز رشد می یابد. با افزایش عمق آبشستگی ( گود شدن حفره)، مقدار جریان رو به پایین در نزدیکی کف حفره کاهش یافته و زمانی که قدرت نیروهای محرک تقریبا برابر با نیروهای مقاوم ( وزن اشباع ذره) گردید، آب شستگی متوقف می شود.
سیستم گردابی شیاری
این سیستم به وسیله خود پایه به وجود می آید و جهت آن برعکس سیستم گردابی نعل اسبی، بطرف بالا است. این سیستم بر اثر غلتیدن لایه ها بطرف بالا که بر روی سطح پایه به وجود می آید، تشکیل می شود و در خط جدا شدگی از هر طرف پایه جد ا می شود.قدرت این سیستم به مقدار زیادی به شکل پایه و سرعت آب بستگی دارد.
در پایه هایی که به صورت آیرودینامیکی ساخته می شوند، جداشدگی جریان و در نتیجه سطح گرداب شیاری کاهش یافته و قدرت سیستم گردابی ضعیف می شود. در نتیجه میزان آبشستگی موضعی بشدت کاهش می یابد. در حالی که در پایه های مستطیل شکل، میزان آبشستگی موضعی از همه بیشتر است، زیرا میزان سطح گرداب شیاری به علت افزایش جداشدگی خطوط جریان، زیاد می شود.
سیستم گردابی دنباله دار
این سیستم فقط در جایی اتفاق می افتد که پایه مستغرق باشد. این سیستم از یک یا چند گرداب مجزا تشکیل شده است که از نوک پایه شروع شده و تا پایین ادامه می یابد. مکانیزم تشکیل این گرداب اختلا ف فشار محدود بین دو سطح است، که در یک گوشه، یکدیگر را قطع می کنند. سرعت جریان آب بر روی سطح پایه استوانه ی در بالادست، در یک صفحه عمودی قرینه می شود و چون سرعت عادی جریان آب در آبراهه از سطح آب به کف آبراهه کاهش می یابد و به صفر می رسد، فشار ایستایی نیز نسبت به عمق کاهش می یابد و چون گرادیان فشار به طرف پایین است، باعث ایجاد جریان رو به پایین می شود.
این جریان رو به پایین در هر ارتفاع و در همان صفحه قرینه، عمودی و برای هر عمق به خصوص از آبشستگی، یک توزیع سرعت دارد. این سرعت از صفر بر روی پایه و یا کمی دورتر از آن شروع و به یک مقدار ماکزیمم می رسد.فشار ایستایی نه تنها موجب جریان رو به پایین می شود، بلکه باعث افزایش شتاب جریان در طرفین پایه می شود. گسیختگی جریان در اطراف پایه باعث می شود که در محل اتصال با جریان اصلی آبراهه، گرداب های دنباله دار ا یجاد شود. سیستم گردابی دنباله دار به پایین دست منتقل شده و با سیستم نعل اسبی در کف آبراهه تداخل پیدا می کند. سیستم گردابی دنباله دار به صورت یک گرداب کوچک رسوبات را در کف آبراهه جدا می نماید.
سیستم موج کمانی
سیستم موج کمانی در سطح آب تشکیل شده و جهت چرخش آن مخالف جهت چرخش جریان نعل اسبی است. جریان موج کمانی در جریان های کم عمق اهمیت دارد. زیرا در جایی که این سیستم گردابی با جریان اصلی هماهنگ شود، بر حسب کاهش قدرت، سیستم رو به پایین می شود.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
