مهدی ماجدی اصل

آبشستگی موضعی اطراف خطوط لوله مستقر بر بستر رودخانه‌ها از مهم‌ترین چالش‌های مهندسی هیدرولیک به شمار می‌رود که می‌تواند ایمنی و پایداری سامانه‌های انتقال سیال را تحت تأثیر قرار دهد. در این پژوهش، به‌منظور بررسی کارایی نانومواد در کنترل این پدیده، مجموعه‌ای از آزمایش‌های فلومی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه مراغه اجرا گردید. بستر آزمایش با ابعاد مشخص و رسوب غیریکنواخت با قطر متوسط ذرات (D50=0.78 mm) آماده شد و لوله‌ای به قطر 9 سانتی‌متر در مرکز آن قرار گرفت. آزمایش‌ها در دو حالت، شامل بستر شاهد (فاقد افزودنی) و بستر اصلاح‌شده با 3/0 درصد وزنی نانوماده ولاستونیت (CaSiO₃) و در دبی‌های 15 و 20 لیتر بر ثانیه انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که استفاده از نانو‌ولاستونیت باعث کاهش معنادار عمق نهایی آبشستگی نسبت به حالت شاهد شد، به‌طوری‌که این کاهش در شرایط مختلف به‌طور میانگین بین 7 تا 10 درصد متغیر بود. تحلیل پروفیل‌های طولی آبشستگی بیانگر آن است که حضور نانومواد با افزایش چسبندگی بین‌ذره‌ای، ارتقای مقاومت برشی بستر، و تضعیف گردابه‌های نعل‌اسبی و جریان‌های برخاستی، از گسترش فرسایش جلوگیری کرده و الگوی رسوب‌گذاری یکنواخت‌تری ایجاد نموده است. افزون بر این، نتایج حاکی از آن است که بستر در حضور نانومواد با سرعت بیشتری به شرایط تعادل رسیده است. در مجموع، یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهد که نانوماده ولاستونیت می‌تواند به‌عنوان رویکردی مؤثر، پایدار و زیست‌سازگار در مدیریت و کنترل آبشستگی موضعی خطوط لوله در محیط‌های رودخانه‌ای و دریایی مورد استفاده قرار گیرد.