بررسی آزمایشگاهی اثرگذاری‌های هندسه پایه‌های جداکننده جریان بر آبگذری سرریز کلیدپیانویی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشگاه تربیت مدرس

2 تربیت مدرس

3 دانشجوی دکتری/ مهندسی عمران آب و سازههای هیدرولیکی، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

از جمله مسئله‌هلیی که در زمینه سرریز کلیدپیانویی مطرح شده است، نوسان تیغه آب عبوری از روی سرریز است. استفاده از پایه‌های جداکننده جریان یکی از راه‌های موثر بر کاهش نوسان تیغه آب است. در این تحقیق آزمایشگاهی اثرگذاری‌های پایه‌های جداکننده جریان بر آبگذری سرریز کلیدپیانویی مستطیلی، مثلثی و ذوزنقه‌ای شکل در نقشه و طرح (پلان) بررسی شده است. پایه‌های استفاده شده با مقطع دایره‌ای، مربعی و مستطیلی روی دیوارهای پایین‌دست سرریز نصب شد. آزمایش‌ها در آبراهه‌ای (کانالی) با طول 10 متر، عرض و ارتفاع 75/0 و 80/0 متر انجام شد. نتایج نشان داد که پایه‌های جداکننده جریان، افزون بر جدایش جریان پس ازپایه‌ها و ایجاد فضایی برای ارتباط هوای سطح آزاد با قسمت زیرین جریان خروجی از روی سرریز، موجب کاهش شدت نوسان تیغه آب عبوری از روی آن نیز می‌شود. استفاده از پایه‌های جداکننده تاثیر منفی بر آبگذری در سرریزکلیدپیانویی مستطیلی و ذوزنقه‌ای ندارد و تنها در سرریز کلیدپیانویی مثلثی، موجب کاهش ١٠ درصدی آبگذری سرریز شده است. عملکرد پایه‌های مربعی و مستطیلی بر روی آبگذری و جداشدگی جریان مشابه بود. تاثیر جداشدگی جریان در پایه مستطیلی نسبت به پایه مربعی بهتر ارزیابی می‌شود. همچنین تاثیر این دو پایه بر روی جداشدگی جریان مناسب‌تر از پایه دایره‌ای است.

کلیدواژه‌ها


Anderson, A.A. (2014). Causes and countermeasures for nappe oscillation: An experimental approach, Master Thesis, Utah State University.
Anderson, R.M. and Tullis, B.P. (2013). Piano key weir hydraulics and labyrinth weir comparison. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139(3), 246-253.
Blancher, B., Montarros, F. and Laugier, F. (2011). Hydraulic comparison between Piano Key Weirs and labyrinth spillways. In: Proc. Int. Conf. in Labyrinth and Piano Key Weirs, CRC Press, pp. 141–150.
Casperson, L.W. (1993). Fluttering Fountains, J. Sound Vib., 162(2), 251–262.
Cicero, G. and Delisle, J. (2014). Effects of the crest shape on the discharge efficiency of a type A Piano Key weir, In: Labyrinth and Piano Key Weirs II, Erpicum, S., Laugier, F., Pfister, M., Pirotton, M., Cicero, G.-M. and Schleiss, A.J. (eds.), CRCPress/Balkema, CRC Press/Balkema, pp. 41-48.
Ehsanifar, A., Abdi Chooplou, Ch. and Ghodsian, M. (2021). Numerical study of the effect of separating piers on the flow through the rectangular piano key weir. Proceeding of 20th Iranian Hydraulic Conference, Gorgan, Iran.
Kumar, M., Sihag, P., Tiwari, N. and Ranjan, S. (2020). Experimental study and modelling discharge coefficient of trapezoidal and rectangular piano key weirs. Appl Water Sci, 10, 1–9.
Laugier, F. (2007). Design and construction of the first Piano Key Weir spillway at Goulours dam. Int. Hydropower and Dams, 14(5), 94-101.
Laugier, F., Lochu, A., Gille, C., Leite Ribeiro, M. and Boillat, J.L. (2009). Design and construction of a labyrinth PKW spillway at Saint-Marc dam, France. Hydropower and Dams, 16(5), 100-107.
Lempérière, F. and Ouamane, A. (2003). The Piano Keys weir: a new cost-effective solution for spillways. International Journal on Hydropower and Dams, 10(5), 144-149.
Paxson, G., Tullis, B. and Hertel, D. (2013) Comparison of Piano Key Weirs with labyrinth and gated spillways: Hydraulics, cost, constructability and operations. Labyrinth and Piano Key Weirs II - PKW 2013, pp. 123–130.
Safarzadeh, A. and Noroozi, B. (2017). 3D hydrodynamics of trapezoidal piano key spillways. International Journal of Civil Engineering, 15(1), 89-101.
Sangsefidi, Y., Tavakol-Davani, H., Ghodsian, M., Mehraein, M. and Zarei, R. (2021). Hydrodynamics and free-flow characteristics of piano key weirs with different plan shapes. Water, 13(15), 2108, https://doi.org/10.3390/w13152108.
Vermeulen, J., Lassus, C. and Pinchard, T. (2017). Design of a Piano Key Weir aeration network. In: Labyrinth and piano key weirs III–PKW 2017, Erpicum, S., Laugier, F., Khanh, M.H.T. and Pfister, M. (Eds.), CRC Press, pp. 127-133.