بررسي تاثير گراديان جريان خروجي بر پديدۀ جوشش در شيب‌هاي ساحلي تحت نوسان‌هاي تراز آب با حضور ديوار آب بند

Investigation on Effect of Exit Flow Gradient of Piping Phenomenon in Coastal Slopes under Fluctuations of Water Level in Presence of Cutoff WaH

يكي از دلايل اصلي تخريب شيب‌هاي ساحلي و كنارۀ رودخانه‌ها، وقوع پديدۀ جوشش در سطوح شيب‌دار، پس از بالا آمدن سطح آب زيرزميني و در زمان نزول سطح آب كانال است. در اين پژوهش، تاثير تغييرات سطح آب زيرزميني و آب كانال بر وقوع جوشش در شيب‌هاي ساحلي و نيز اثر ديوار آب‌بند بر اين پديده در شرايط مذكور مطالعه بررسي شده است. آزمايش‌ها در تانك نشت با مدل فيزيكي يك مقطع ذوزنقه‌اي با شيب ديواره 1/5 و قطر متوسط ذرات 0/58 ميلي‌متر اجرا شد. ديوار آب‌بند در عمق‌هاي نسبي (Z/d) برابر 0/5، 0/67، 0/83 و 1 نصب گرديد (Z عمق ديوار آب بندو d عمق كانال). در شرايط صعود تراز سطح ايستابي و در آزمايش شاهد در همۀ عمق‌هاي نسبي آب كانال به غير از عمق نسبي (y/d) برابر 0/7، پديدۀ جوشش مشاهده شده است. در آزمايش ديوار آب‌بند با عمق نسبي (Z/d) برابر 1، در حالت وقوع نيافتن پديدۀ جوشش، گراديان جريان خروجي نسبت به نمونۀ شاهد تقريباَ 41 درصد كاهش نشان مي‌دهد و جوشش صرفاَ در عمق نسبي آب (y/d) برابر 0/167 مشاهده مي‌شود. در شرايط نزول سطح آب كانال نتيجۀ بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه در آزمايش شاهد در تمام ترازهاي سطح ايستابي جوشش اتفاق افتاده است. در آزمايش‌هاي ديوار آب‌بند، در نمونه‌هاي با تراز سطح ايستابي بالا، با وجود نصب ديوار آب بند، افزايش گراديان جريان خروجي ناشي از افزايش بار هيدورليكي سبب وقوع جوشش در تمام نمونه‌ها شده است. در عمق نسبي آب زيرزميني (h/d) برابر 0/933، در تمامي عمق‌هاي ديوار آب‌بند، جوشش اتفاق افتاده است.

One of the main reasons of destruction of the coastal slopes and riverbanks is failure of side slopes under the rising water table or sliding of the side slopes under the drawdown of channel water. In this research, effect of variations of water table and channel water level (peak and drawdown conditions of flood, respectively) on the piping of coastal slopes was studied and effect of cutoff wall on the phenomenon was investigated. Experiments were conducted in a seepage tank having a trapezoidal cross-section with the side slope of 1.5% and 0.58 mm mean diameter of the particles. Cutoff wall was fixed in the relative depths Zld~0.5, 0.67, 0.83 and I (Z is the depth of cutoff wall and dis the depth of channel). Results of peak conditions of flood (rising the water table), under controled experiment showed the relative channel water level was equal to y/d=O. 7. In the experiment with cutoff wall Z/d-- I and without occurrance of piping, exit flow gradient was decreased approximately 41 present with respect to the control experiment. Piping was occurred only in the relative channel water level equal to y/d~O.I67. Results of drawdown conditions of flood showed, piping phenomenon occured in the all channel water level. In the experiments with cutoff wall, in the cases with high water table, despite of existence of cutoff wall. increasing the exit flow gradient caused piping phenomenon in the all of the experiments because of increasing hydraulic head. Other wise, in the experiment with the relative water table equal to h/d- 0.933, piping was occurred in the all depths of cutoff