مطالعه استهلاک انرژی سازه گابیونی در پایین دست سرریز اوجی با دو روش آزمایشگاهی و فرامدلی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران- دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه مراغه

2 دانشجو دکتری تخصصی، مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشگاه سراسری ارومیه، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران -آب و سازه‌های هیدرولیکی-دانشگاه مراغه

چکیده

در تحقیق حاضر برای اولین بار، به پیش‌بینی میزان استهلاک انرژی سازه پایانه سرریز اوجی (سازه گابیونی) با استفاده از ماشین بردار پشتیبان پرداخته شد و تاثیر ابعاد و دانه‌بندی سازه گابیونی بر میزان استهلاک انرژی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در تمامی مدل‌های مورد بررسی، استهلاک انرژی جریان با کاهش قطر سنگدانه‌ها و میزان بازشدگی در عرض گابیون و افزایش ارتفاع سازه گابیونی رابطه مستقیم داشته و پارامتر عمق نسبی آب پایین‌دست گابیون بیشترین تاثیر را در پیش‌بینی درست استهلاک انرژی ناشی از سازه گابیونی دارد. ارتباط بین سه نوع دانه‌بندی ریز، متوسط و درشت به ترتیب با قطرهای متوسط 15، 22 و 30 میلی‌متری در بازشدگی‌های عرضی متفاوت با استهلاک انرژی سازه گابیونی در پایین‌دست سرریز اوجی نشان می‌دهد که در دبی یکسان با کاهش عدد فرود عمق جریان افزایش یافته و عمده جریان بصورت جریان روگذر از روی سازه گابیونی عبور می‌کند و میزان استهلاک انرژی کاهش می‌یابد. در عمق جریان کم که تمام یا قسمت اعظم جریان از درون سازه عبور می‌کند قسمت بیشتر استهلاک انرژی در اثر برخورد جریان با ذرات درون سازه است. این در حالی است که در اعداد فرود بیشتر، سازه در زیر جریان مستغرق شده و هر دو جریان درونگذر و روگذر در استهلاک انرژی موثر هستند با این تفاوت که در سازه‌های درشت‌دانه جریان روگذر و در سازه‌های ریزدانه جریان درون‌گذر غالب است.

کلیدواژه‌ها


Aal, G.M.A., Fahmy, M.R., Elnikhely, E.A. and El-Tohamy, E. (2019). Energy dissipation and discharge coefficient over stepped gabion and buttress gabion spillway. Technology, 10(4), 260-267.‏
Azizi, A., Moftah Halqi, M., Ziatara Ahmadi, Kh. and Golmaei, S. (2008). Investigation of the effect of porosity of materials used on flow energy loss in gabion stair overflows. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan University, 15(1), 158-150. (In Persian)
Chanson, H. (2000). Forum article. Hydraulics of stepped spillways: current status. Journal of hydraulic engineering, 126(9), 636-637.
Chinnarasri, C., Donjadee, S. and Israngkura, U. (2008). Hydraulic characteristics of gabion-stepped weirs. Journal of hydraulic Engineering. 134(8), 1147-1152.
Daneshfaraz, R., Majediasl, M. and Bagherzadeh, M. (2020a). Laboratory study of energy dissipation and lower relative depth in gabion and simple slope. Amirkabir civil engineering. doi: 10.22060/ceej.2020.18059.6751 (In Persian).
Daneshfaraz, R., Majediasl, M. and Bagherzadeh, M. (2020b). Experimental Analysis of Inclined Gabion Drop Behavior in Comparison to the Standard Stilling Basins (USBR). Iranian Journal of Soil and Water Research, 51(10), 2531-2541. (In Persian)
Haghiabi A.H., Parsaie, A. and Emamgholizadeh, S. (2017). Prediction of discharge coefficient of triangular labyrinth weirs using Adaptive Neuro Fuzzy Inference System. Alexandria Engineering Journal. 57, 1773-1782.
Haghiabi, A.H., Azamathulla, H.M. and Parsaie, A. (2017). Prediction of  head loss on cascade weir using ANN and SVM. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 23(1), 102-110.
Majedi-Asl, M. and Valizadeh, S. (2017). Application of SVM Algorithm in Predicting Vertical Pier Scour Depth. Journal of Water and Soil Science. 23, 166-181. (In Persian)
Majedi-Asl, M., Valizadeh, S., Ashkan, F. and Hasanzadeh, E. (2017). Modeling Scour Depth around the Inclined Single and Group Piers.  Water and Soil Science. 30(3), 62-74. (In Persian)
Majedi-Asl, M., Daneshfaraz, R., Chabokpour, J., Ghorbani, B. and Bagherzadeh, M. (2020). Laboratory Study of the Performance of Gabion Sill on the Energy Dissipation of Downstream of Ogee Weirs.  Iranian Journal of Soil and Water Research. 10.22059/ijswr.2020.309322.668725 (In Persian).
Majedi-Asl, M., Daneshfaraz, R., Fuladipanah, M., Abraham, J. and Bagherzadeh, M. (2020). Simulation of bridge pier scour depth base on geometric characteristics and field data using support vector machine algorithm. Journal of Applied Research in Water and Wastewater, 7(2), 137-143. doi: 10.22126/arww.2021.5747.1189.
Pagliara, S. and Chiavaccini, P. (2006). Energy dissipation on block ramps. Journal of hydraulic Engineering, ASCE, 132(1), 41-48.
Parsaie, A., Haghiabi, A.H., Saneie, M. and Torabi, H. (2018). Applications of soft computing techniques for prediction of energy dissipation on stepped spillways. Neural Computing and Applications, 29(12), 1393-1409.
Parsaie, A. and Haghiabi, A.H. (2019). Evaluation of energy dissipation on stepped spillway using evolutionary computing. Applied Water Science, 9(6), 1-7.
Parsaie, A., Haghiabi, A.H., Saneie, M. and Torabi, H. (2016). Prediction of energy dissipation on the stepped spillway using the multivariate adaptive regression splines. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 22(3), 281-292.
Parsaie, A., Haghiabi, A. H., Saneie, M. and Torabi, H. (2018). Prediction of energy dissipation of flow over stepped spillways using data-driven models. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 42(1), 39-53.
Rajaratnam, N. (1976). Turbulent jets, vol. 5, Elsevier.
Roushangar K, Alami M.T., Majedi Asl, M. and Shiri, J. (2017). Modeling discharge coefficient of normal and inverted orientation labyrinth weirs using machine learning techniques. ISH Journal of Hydraulic Engineering 23(3), 331-340.
Roushangar, K. and Koosheh, A. (2015). Evaluation of GA-SVR method for modeling bed load transport in gravel-bed Rivers. Journal of Hydrology, 527, 1142-1152.
Salmasi, F., Razi, S., Hosseinzadeh, A. (2020). DalirLaboratory study of the hydraulics of flow in gabion stepped weirs. Amirkabir Journal of civil engineering. 10.22060/CEEJ.2020.17256.6502 (In Persian).
Torabi, H., Parsaie, A., Yonesi, H. and Mozafari, E. (2018). Energy dissipation on rough stepped spillways. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 42(3), 325-330.
USBR. (1987) Design of Small Dams, USA, Denver.
Vapnik, V.N. (1995). The nature of statistical learning Theory. Springer.
Vashisth, A. (2017). Energy dissipation over stepped gabion weir. International Journal of Dynamics of Fluids, 13(1), 153-159.