آبشکن ، انواع آن و اهداف ساخت آبشکنها
آبشکن :
آبشکن ها سازه هایی هستند که با هدف انحراف جریان از ساحل فرسایش پذیر رودخانه و یا مسیر مناسب برای هدایت جریان و کنترل سیلاب و بعضاً برقراری عمق لازم برای اهداف کشتیرانی احداث می گردند. همچنین تله اندازی و ترسیب مواد رسوبی به سمت دهانه های آبگیر به ویژه در شق نهر از دیگر اهداف موردنظر آبشکنها تلقی میشود.
آبشکن سازه ای است که به منظور کنترل نرخ انتقال رسوب ساحلی، جلوگیری از فرسایش ساحل یا جلوگیری از ورود امواج و رسوب به مصب رودخانه و کانالهای منتهی به دریا ساخته میشود. با توجه به اهداف پروژه، شرایط هیدرولیکی و دینامیکی در محل اجراءی آن، مصالح موجود و امکانات اجراءیی، آبشکنها بصورت طویل یا کوتاه، با ارتفاع زیاد یا کم و نفوذپذیر یا نفوذناپذیر و از مصالح مختلف ساخته میشوند.
آبشکنها به طور عمده برای حفاظت بستر رودخانه و بهبود آبراهه طبیعی و به منظور اهداف کشتیرانی استفاده میشوند. هدف اصلی از بکار بردن آبشکنها رسوبگذاری بین آبشکنها و ساحل رودخانه، فرسایش در آبراهه میباشد.
ساختار آبشکنها :
آبشکنها یا اپی سازه های دیواره عرضی هستند که در کنار رودخانه ساخته شده و با دورکردن جریان از دیواره ها و متمرکز کردن آن در وسط به حفاظت سواحل کمک میکنند.
اپی یا آبشکن عبارت است از ساختمانی که در کانالهای روباز و رودخانه ها به منظور حفاظت دیوارهها در مقابل و یا انحراف و هدایت آب در جهتهای مورد نظر ساخته میشوند.
دیواره های بالهای (آبشکن)، سازه های سنگی، شنی، پاره سنگی، خاکی و یا شمعی مانند هستند که با زاویهای نسبت به کرانه رودخانه، برای انحراف جریان آب از نقاط بحرانی، جلوگیری از آبشستگی کرانه، تولید آبراههای مناسب برای کنترل کشتیرانی و کنترل آبشستگی ایجاد میگردند .
این تأسیسات، معمولاً روی رودخانه های پهن به منظور تولید آبراههای که نه ایجاد رسوب می کند و نه آبشستگی، سبب تغییر بستر میگردند، ساخته میشوند. در این مورد، دیوارهای بالهای می تواند در انتهای بیرونی خود زائده درازی برای تشکیل آبراهه داشته باشند. در اینصورت، جریان آب از طول رودخانه بوسیله همین باله کنترل میشود. این دیوارههای بالهای، همچنین برای کنترل جریان در محل تقاطع رودخانه با سازهها بکار می روند.
این مقاله بر گرفته از ” پایان نامه تعیین شرابط آبشستگی موضعی اطراف سری آبشکنهای L شکل ” میباشد.
اهداف ساخت آبشکن
- تنظیم جریان رودخانه: برای نمونه آبشکنها معمولاً برای رهاسازی جریان در نزدیک تکیهگاه پل استفاده میشوند. یک تکیهگاه پل در معرض چندین خطر در جریانهای با سرعت بالا در یک آبراهه طبیعی در حالت پیچان رود (مئاندر) میباشند، قرار میگیرد. (کوهنل[1] ، 1999).
- محافظت از ساحل رودخانه در مقابل فرسایش
- افزایش عمق جریان برای کشتیرانی
- بهبود زیستگاه آبزیان. با کاهش دادن سرعت جریان: در سالهای اخیر آبشکنهایی از نوع منفذدار ارائه شده اند تا زیستگاهی برای ماهیان و دیگر موجودات آبزی فراهم کنند.
از نظر ساختاری، سازه آبشکن عموماً از پنچ جزء مشخص شامل دماغه ، بازو، ریشه، پیش بند و روکش تشکیل شده است. در شکل1-1 اجزای پنچ گانه مزبور نشان داده است.
شکل 1-1: نمایش اجزاء مختلف سازه آبشکن
روش هایی را که آبشکنها را میسازند در هر رودخانه و در هر قسمت متفاوت میباشد که به طور عمده به شرایط هیدرولیکی (مخصوصاً دورههای آبی) و مواد ساختمانی موجود در محل وابسته است و معمولاً میبایست به سهولت ساخت توجه شود.
عواملی که در طراحی آبشکنها مدنظر قرار می گیرد به چهار گروه تقسیم می گردد:
- خصوصیات هیدرولیک رودخانه
- خصوصیات مسیر رودخانه
- خصوصیات رسوب رودخانه
سازه آبشکن غالباً با زاویه مشخصی نسبت به راستای جریان ساخته می شود. در این خصوص می توان مطابق شکل1-2 از آبشکنهای عمود و مایل نام برد.
شکل 1-2: وضعیت قرار گرفتن آبشکن نسبت به راستای جریان
اگرچه تاکنون در اغلب موارد از آب شکنهای مستقیم استفاده شده است ولی با این حال آبشکن ها با شکلهای مختلف دماغه نیز کاربردهایی داشته و دارند (شکل 1-3). از جمله این گروه آبشکن ها می توان به آبشکنهای مستقیم، سرسپری، L شکل و … اشاره کرد.
شکل 1-3: تقسیم بندی آبشکنها از نظر شکل هندسی
سری آبشکن های مستقیم
آبشکن سنگی از نوع T شکل
یکی از شاخص های مهم در تعیین مشخصات حفرهی آبشستگی، حداکثر عمق آبشستگی میباشد.
از اوایل سال1930 تاکنون محققین مختلف، بررسیهای آزمایشگاهی و مشاهدههای تجربی گوناگونی را برای تعیین حداکثر عمق آبشستگی و امکان پیشبینی آن با استفاده از رابطه های حاصل از بررسی های آزمایشگاهی انجام دادهاند. از جمله این محققین میتوان به لیسی (1930)، خوسلا(1936)، احمد (1953)، گیل (1972)، کوهنل (2002)، رحمان (2003)، و … می توان اشاره کرد.
مروری بر انواع آبشکن ها و نقش آنها در فرآیند فرسایش و رسوبگذاری :
هدف عمده از احداث آبشکن ها دور ساختن جریان از ساحل فرسایشی، فراهم آوردن شرایط لازم برای رسوبگذاری در امتداد کناره ها و تثبیت موقعیت رودخانه میباشد.
برای اطمینان از عملکرد آبشکنها آگاهی از فعل و انفعالات فرسایشی و فرآیند رسوبگذاری در محدوده آنها ضروری است.
با توجه به مطالب بیان شده، آبشکنها را از نظر فرسایش و رسوبگذاری به صورت زیر بررسی میشوند.
آبشکنهای باز
سری آبشکن های باز
آبشکنهای باز یا نفوذپذیر به عنوان سازه های حفاظتی هستند که معمولاً برای رودخانه هایی که دارای بار معلق زیاد میباشند میتوان از آنها بهره جست (شکل1-4).
در رودخانه هایی با بار بستر شنی، جایی که سنگ فراوان است، کوبیدن شمعها برای اغلب آبشکنهای نفوذپذیر مشکل میباشد،
اما برای آبشکنهای صلب مناسب میباشد.
در هنگام اجراء زمانی که بار بستر قابل توجه باشد، آبشکنهای صلب انتخاب میشود و در هنگامی که میزان بار معلق زیاد باشد آبشکنهای نفوذپذیر ترجیح داده می شود.
شکل 1-4: نمونه ای از آبشکن نفوذپذیر
آبشکنهای باز با کاهش دادن سرعت جریان در میدان آبشکن، باعث میشوند مواد رسوبی سریعاً ترسیب یافته و با ایجاد یک لایه رسوبی ضخیم، ضمن دور ساختن جریان فرسایشی از محدوده آبشکن، شرایط لازم برای حفاظت کنارهها فراهم میآورند.
آبشکنهای باز، سازگاری خوبی با شرایط استغراق دارند.
این نوع آبشکنها، برخلاف آبشکنهای بسته، اختلال شدیدی در الگوی جریان ایجاد نمیکنند.
از طرفی آبشکنهای باز در مقابل فشارهای ناشی از تجمع شاخ و برگ و سایر اشیاء شناوری که بخصوص در موقع سیلابی، توسط جریان آب به دیواره هجوم میآورند، آسیبپذیر میباشند، زیرا با مسدود کردن فضای بین شمعها، فشار وارده بر سازه آبشکن افزایش یافته و موجبات تخریب آن را فراهم می آورند.
برای احداث آبشکنهای باز با توجه به ملاحظه های اقتصادی و اهداف مورد نظر، میتوان از الوار چوبی و یا شمعهای ساخته شده از بتن مسلح و یا از لوله های فولادی بهره جست.
آبشکنهای بسته
سری آبشکن های بسته
آبشکنهای بسته یا نفوذناپذیر، از جمله سازه های حفاظتی میباشند که برای دور ساختن جریان از سواحل آسیبپذیر رودخانه یا ایجاد شرایط مساعد پاکسازی مسیر از انباشته های رسوبی در رودخانه های با بار بستر زیاد، نظیر رودخانه های شریانی، میتوان از آنها استفاده نمود.
در این نوع سازه ها سرعت جریان آب، در میدان آبشکن تقلیل یافته و با ترسیب مواد رسوبی، شرایط لازم پایداری در امتداد کناره ها، فراهم میگردد.
در این نوع آبشکن ها از مصالح سنگی نظیر لاشه سنگ، قلوه سنگ و یا قطعات توری سنگی
استفاده میشود (شکل1-5 و 1-6).
با دور شدن جریان فرسایشی از محدوده آبشکنها، شرایط لازم برای ترسیب مواد رسوبی فراهم گردیده و به مرور زمان لایهای از رسوبات در فضای بین آبشکنها تشکیل می گردد (سازمان مدیریت و برنامه ریزی، 1381).
زمانی که از شن و قلوه سنگ برای ساخت آبشکن در نظر بگیریم، نیاز به در نظر گرفتن پی مانند آبشکن صلب نمی باشد.
شکل 1-5: مقطع یک آبشکن بسته (ساخته شده از سنگ)
شکل 1-6: پلان یک آبشکن بسته (ساخته شده از سنگ)
انواع آبشکنهای بسته از نظر قرارگیری نسبت به امتداد جریان
- آبشکنهای برگردان که در آن فقط مسیر جریان بصورت محدود از اطراف سازه منحرف می گردد.
- آبشکنهای جذبی که در آن محور آبشکن به سمت پایین دست جریان تمایل دارد و این امر موجب می گردد تا جریان آب به میدان آبشکن متمایل گردد. به علاوه در این آبشکن ساحل مقابل از انحراف جریان حاصله از سازه متاثر نمیگردد.
- آبشکنهای دفعی که در آن محور آبشکن به سمت بالادست جریان تمایل دارد. در این حالت غالباً جریان آب از محدوده، آبشکن به سمت ساحل مقابل رانده شده و آنرا تحت تأثیر قرار میدهد.
شکل 1-7: حالت کلی آبشکن های سه گانه مورد استفاده در رودخانه ها از نظر انحراف جریان
مصالح ساخت آبشکن
مصالحی که برای ساختن آبشکن ها بکار میرود شامل پاره سنگ، شمع های چوبی، تنه و شاخ و برگ درختان، کیسه های شن، ماسه شندار و البته قفسه های انباشته شده از سنگ یعنی همان سازه های تورسنگی استفاده میشود.
اصولاً مکانیزم عملکرد آبشکن به گونهای است که دیواره ها باعث هدایت جریان آب به محور رودخانه شده و مانع از امکان وقوع جریان قوی در طول دیواره ساحلی در فاصله بین دو آبشکن میگردد و جریانهای گردابی بوجود آمده در اثر تنگ شدگی مقطع، در محدوده بین دو آبشکن، باعث توسعه جریان های ثانویه و ته نشست رسوب های درشت دانه در کناره های ساحل میگردد و به تدریج باعث توسعه و تثبیت طبیعی و بیولوژیکی ساحل در محدوده بین دو آبشکن میگردد.
طبقه بندی کلی آبشکن ها
– براساس مصالحی که در آنها به کار میرود:
1- آبشکنهای نفوذپذیر یا باز، 2- آبشکنهای نفوذناپذیر یا بسته
– براساس ارتفاع آنها نسبت به عمق آب:
1- مستغرق، 2- غیرمستغرق.
– براساس زاویهای که با کرانه می‌سازد:
1- جاذب، 2- عمود، 3- دافع.
– براساس شکل سازه ای:
1-آبشکن مستقیم با دماغه گرد، 2-آبشکن T شکل، 3-آبشکن L شکل، 4-آبشکن چوگانی،
5-آبشکن چوگانی معکوس، 6-آبشکن دنباله دار یا باله دار.
منبع : مهندسی دانلود
