مقایسه آبشستگی پایین‌دست سرریزهای کلید پیانویی ذوزنقه‌ای و مستطیلی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشگده عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

3 استادیار دانشکده مهندسی عمران، واحد اقلید، دانشگاه آزاد اسلامی، اقلید، ایران

4 دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

یکی از موضوعات مهم در پایین‌دست سرریزهای کلید پیانویی، آبشستگی پایین‌دست آن‌ها می‌باشد در این تحقیق، آبشستگی پایین‌دست سرریزهای کلید پیانویی ذوزنقه‌ای مورد توجه بوده و مشخصات آبشستگی و نرخ تغییرات آن با آبشستگی پایین‌دست سرریز کلید پیانو مستطیلی مورد مقایسه قرار گرفت. بدین منظور دو مدل آزمایشگاهی از این نوع سرریزها ساخته و در یک فلوم آزمایشگاهی به طول 6، عرض 1 و ارتفاع 6/0 متر و در شرایط دبی‌های مختلف و سه عمق پایاب مورد آزمایش قرار گرفت و مشخصات هندسی چاله آبشستگی شامل حداکثر عمق چاله آبشستگی، فاصله آن تا پای سرریز و طول دهانه چاله اندازه‌گیری گردید. جنس مصالح بستر پایین‌دست، مصالح شنی با دانه‌بندی mm 8/7 d50=به ضخامت متوسط 25 سانتی‌متر و طول 2 متر بود. نتایج اندازه‌گیری مشخصه‌های آبشستگی نشان داد با افزایش دبی و کاهش عمق پایاب، مشخصات هندسی حفره آبشستگی در دو مدل افزایش می‌یابد. همچنین عمق آبشستگی در مدل مستطیلی بیش از مدل ذوزنقه‌ای بوده به نحوی که در تمام دبی‌ها به طور میانگین نسبت حداکثر عمق حفره آبشستگی بی‌بعد سرریز کلید پیانو ذوزنقه‌ای نسبت به مدل مستطیلی 7 درصد کاهش می‌یابد. ولی این اختلاف با افزایش دبی و هد آب روی سرریز کاهش می‌یابد به نحوی‌ که زمانی که در 9/3 < Frd این اختلاف ناچیز می‌گردد و تفاوت معناداری در شکل حفره آبشستگی برای دو مدل وجود ندارد. به کمک روابط رگرسیونی معادلاتی با دقت مناسب جهت پیش‌بینی حداکثر عمق چاله آبشستگی، موقعیت مکانی آن و طول دهانه چال برای دو مدل بدست آمد.

کلیدواژه‌ها


Ahmadi Dehrshid, F. and S. Gohari (2016). Investigating the effect of discharge and subsurface depth on the dimensions of the lower cascade cavity. International Conference on Civil Engineering. (In Persian)
Anderson, R. and B. Tullis (2011). Comparison of piano key and rectangular labyrinth weir hydraulics. Journal of Hydraulic Engineering. 138(4), 358-361.
Barcouda, M., Cazaillet, O., Cochet, P., Jones, B., Lacroix, S., Laugier, F., Odeyer, C. and Vigny, J. (2006). Cost effective increase in storage and safety of most dams using fusegates or PK Weirs, in proceedings of 22nd ICOLD Congress. CIGB/ICOLD, Barcelona, Spain Q. 86(R3).
Cicero, G., Delisle, J., Lefebvre, V. and Vermeulen, J. (2013). Experimental and numerical study of the hydraulic performance of a trapezoidal Piano Key weir. In: Labyrinth and Piano Key Weirs II (October 17, 2013). 265-272.
Falvey, H.T. (2003). Hydraulic design of labyrinth weirs. ASCE Press (American Society of Civil Engineers) Reston, VA.
Gebhardt, M., Herbst, J., Merkel, J. and Belzner, F. (2018). Sedimentation at labyrinth weirs–an experimental study of the self-cleaning process. Journal of Hydraulic Research, 57(4), 1-12.
Gohari, S. and Ahmadi, F. (2019). Experimental Study of Downstream Scour of Piano Keys Weirs. Scientific Journal of Water and Soil Conservation, 26(1), 91-109. (In Persian)
Hien, T.C., Son, H. T. and Khanh, M.H.T. (2006). Results of some piano keys weir hydraulic model tests in Vietnam. Proc. of the 22nd Congress of ICOLD, Barcelona, Spain.
Jüstrich, S., Pfister, M. and Schleiss, A.J. (2016). Mobile riverbed scour downstream of a Piano Key weir. Journal of Hydraulic Engineering. 142(11), 40-46.
Kabiri-Samani, A. and Javaheri, A. (2012). Discharge coefficients for free and submerged flow over Piano Key weirs. Journal of Hydraulic Research, 50(1), 114-120.
Khassaf, S.I. and Al-Baghdadi, M.B. (2015). Experimental study of non-rectangular piano key weir discharge coefficient. Journal homepage: www. IJEE. IEEFoundation. Org., 6(5), 425-436.
Khatsuria, R.M. (2004). Hydraulics of Spillways and Energy Dissipators. CRC Press.
Machiels, O., Erpicum, S., Dewals, B.J., Archambeau, P. and Pirotton, M. (2011). Experimental observation of flow characteristics over a Piano Key Weir. Journal of Hydraulic Research, 49(3), 359-366.
Mehboudi, A., Attari, J., Hosseini, S. and Jalili Ghazizadeh, M.R. (2014). Laboratory Study Comparison of Piano Keyboard Weir with Labyrinth and Linear Weirs, 13th Iranian Hydraulic Conference, Tabriz. (In Persian)
Mehboudi, A., Attari, J. and Hosseini, A. (2017). Flow regimes over trapezoidal piano key weirs. Labyrinth and Piano Key Weirs III: Proceedings of the 3rd International Workshop on Labyrinth and Piano Key Weirs (PKW 2017), February 22-24, 2017, Qui Nhon, Vietnam, CRC Press.
Mehboudi, A., Attari, J. and Hosseini, S. (2016). Experimental study of discharge coefficient for trapezoidal piano key weirs. Flow Measurement and Instrumentation, 50, 65-72.
Noseda, M., Stojnic, I., Pfister, M. and Schleiss, A. J. (2019). Upstream Erosion and Sediment Passage at Piano Key Weirs. Journal of Hydraulic Engineering, 145(8), 04019029.
Oertel, M. (2018). Piano key weir research: State-of-the-art and future challenges. International Symposium on Hydraulic Structures -ISHS2018, Aachen, Germany.
Ouamane, A. and Lempérière, F. (2006). Design of a new economic shape of weir. Proceedings of the International Symposium on Dams in the Societies of the 21st Century.
Rajaei, A., M. Esmaeili Varaki and B. Shafei Sabet (2018). Experimental investigation on local scour at the downstream of grade control structures with labyrinth planform. ISH Journal of Hydraulic Engineering. 1-11.
Safarzadeh, A. and Noroozi, B.  (2013). Three-dimensional hydrodynamic overflow Curved piano key In the plan. Journal of Hydraulics, 9(3), 61-79. (In Persian)
Schleiss, A. (2011). From labyrinth to piano key weirs: A historical review. Proc. Int. Conf. Labyrinth and Piano Key Weirs Liège B.
Shafaei Bajestan, M. (2015). Theoretical and practical foundations of hydraulic sediment transfer. Shahid Chamran University of Ahvaz, 4, 152.
Vischer, D.L. and Hager, W.H. (1998). Dam Hydraulics. John Wiley & Sons, Chichester, West Sussex, 328 p.