بررسی هیدرولیک جریان و پایداری ریپ رپ اطراف آبشکن ها در قوس ۹۰ درجه

مکانیزم رودخانه ها به گونه ای است که مقطع یک رودخانه به مرور زمان دچار تغییرات شدید می گردد. این تغییرات بویژه در قوس رودخانه ها مشهودتر است. تغییرات در قوس ها امر بسیار مهمی بوده و تحقیقات زیادی را در سال های اخیر به خود اختصاص داده است. از جمله مهمترین این تحقیقات، می توان به پایداری سواحل در قوس ها و آبگیری از قوس خارجی اشاره کرد. از مشخصه های بارز جریان در قوس رودخانه، وجود جریان ثانویه است که تاثیر بسزایی در الگوی جریان و شکل گیری بستر رودخانه دارد. با ورود جریان به قسو، سطح آب در قوس خارجی نسبت به قوس داخلی بالاتر قرار گرفته و گرادیان فشار در جهت شعاعی ایجاد می گردد. همچنین با ورود جریان به قوس ذرات سیال تحت تاثیر نیروی جانب مرکز قرار می گیرند و با توجه به پروفیل قائم سرعت مماسی و اینکه سرعت جریان در سطح آب بیشتر از کشف می باشد، ذرات در سطح آب، تحت نیروی گریز از مرکز بیشتری قرار می گیرند. یکی از موارد مهمی که همواره هدف مطالعات گسترده توسط محققیق مختلف بوده، نحوه و الگوی آبشستگی در قوس خارجی و شیوه های مقابله با آن بوده است. فرسایش قوس بیرونی همه ساله زیان های هنگفتی را به ساختمان ها و تاسیسات قرار گرفته در کنار رودخانه وارد می سازد. بر همین اساس آشنایی با مکانیزم آبشستگی در قوس و شیوه های مقابله با آن اهمیت پیدا می کند. جهت حفاظت از ساحل بیرونی در قوس ها روش های متعددی پیشنهاد شده است. از جمله این روش ها می توان به سنگ چینی کل محدوده قوس، استفاده از آبشکن ها ینفوذ پذیر و نفوذ ناپذیر، Bendway و لحاظ های بتنی اشاره نمود. هرکدام از روش های معرفی شده در فوق دارای مزایا و معایب مختص خود بوده که استفاده از آن روش را در شرایط خاص خود ایجاب می کند. در بین روش های فوق استفاده از آبشکن ها به طور گسترده ای  مورد استفاده قرار گرفته است. آبشکن ها سازه های نفوذ پذیر یا غیر قابل نفوذ بوده که در کانال اصلی عمود بر جهت جریان و یا با زاویه مناسب نسبت به آن ساخته شده تا بتوانند جهت جریان را تغییر داده و یا سرعت جریان را در نزدیکی ساحل کاهش دهند. بر این اساس آبشکن ها با انحراف بردارهای سرعت ماکزیمم از نزدیکی ساحل باعث محافظت سواحل رودخانه می گردند. انسداد قسمتی از آبراهه توسط آبشکن باعث انتقال بردارهای ماکزیمم سرعت به مرکز رودخانه شده و در نتیجه گود شدن آن قسمت از رودخانه می گردند. که این از دیگر اهداف احداث آبشکن به حساب می آید. بدین ترتیب با انتخاب یک آبشکن مناسب با طول مشخص می تواند سطح بستر را تنظیم نمود. فضای بین دو آبشکن متوالی به عنوان محدوده آبشکن شناخته می شود. جریان در این محدوده تشکیل یک گردابه را می دهد که این گردابه از آنجا که حالت افقی دارد، رسوبگذار بوده و این باعث رسوبگذاری در محدوده بین آبشکن ها می گردد. یکی از مهمترین مزایای استفاده از آبشکن ها اقتصادی بودن این روش نسبت به روش های دیگر می باشد. در استفاده از آبشکن ها جهت حفاطت از ساحل قوس بیرونی رودخانه ها همواره می بایستی به فرسایش صورت گرفته در اطراف دماغه آبشکن ها توجه نمود. عدم توجه به این نکته موجب گردیده که تعداد زیادی از این سازه ها به مرور زمان تخریب شده و کارآیی خود را از دست بدهند، از آن جمله می توان به آبشکن های احداث شده بر روی رودخانه زنجانرود اشاره کرد. بر این اساس همزمان با طراحی آبشکن ها می بایستی نحوه حفاظت از دماغه آبشکن ها نیز درنظر گرفته شود. جهت حفاظت از دماغه آبشکن ها روش های متعددی پیشنها شده که از جمله اقتصادی ترین روش ها می توان به استفاده از ریپ رپ اشاره نمود. انتخاب ثحیح اندازه ریپ رپ و ابعاد پوشش مورد نیاز می تواند تا حد زیادی در جهت ایمنی سازه و نیز مسائل اقتصادی حائز اهمیت باشد. تعیین اندازه المان های ریپ رپ در اطراف سازه های مختلف در سال های اخیر مورد توجه بسیار بوده و تحقیقات زیادی را به خود اختصاص داده است. از جمله تحقیقات صورت گرفته می توان به تعیین ابعاد مناسب ریپ رپ در اطراف تکیه گاه ها و پایه های پل اشاره نمود. در زمینه استفاده از ریپ رپ جهت حفاظت دماغه آبشکن ها نیز تحقیقات متعددی صورت گرفته ولی متاسفانه کلیه تحقیقات صورت گرفته مربوط به آبراهه مستقیم می باشند. با توجه به وجود جریان ثانویه در قوس ها می توان انتظار داشت الگوی جریان و فرسایش در اطراف آبشکن ها در قوس در مقایسه با آبراهه مستقیم متفاوت بوده در نتیجه روابط ارائه شده جهت آبشکن های قرار گرفته در قوس کاربردی نمی باشند.