مطالعه آزمایشگاهی تأثیر هندسه و تراز کف کانال بالادست بر ضریب دبی جریان در سرریز پلان کنگره‌ای- ذوزنقه‌ای

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، مجتمع دانشگاه گیلان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان

3 عضو هیات علمی گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان

چکیده

سرریزهای کنگره‌ای یکی از سازه‌های متداول به‌‎منظور تنظیم سطح آب و تخلیه جریان در کانال‌های انتقال آب و دریاچه سدها بدون نیاز به عملیات بهره‌برداری خاص می‌باشند. مشکل عمده در بهره‌برداری از این سازه‌ها در کانال‌های انتقال آب، ترسیب مواد رسوبی موجود در بالادست آن‌ها می‌باشد که در نتیجه عملکرد هیدرولیکی این نوع از سازه‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این پژوهش تأثیر تغییر هندسه و تغییر تراز کف کانال بالادست بر ضریب دبی جریان سرریزهای پلان کنگره‌ای- ذوزنقه‌ای به‌صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در شرایط عدم تغییر تراز کف کانال و سه تراز کف کانال بالادست سرریز (30، 60 و 90 درصد ارتفاع سرریز) در 6 هندسه از سرریز‌ کنگره‌ای- ذوزنقه‌ای انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از بررسی تأثیر ترازهای مختلف کف کانال بالادست بر ضریب دبی جریان این سرریزها نشان داد که تغییر تراز کف کانال به 30 و 60 درصد ارتفاع سرریز نسبت به عدم تغییر تراز کف کانال تأثیر معنی‌داری بر ضریب دبی جریان آن‌ها ندارند، ولی با افزایش تراز کف کانال بالادست به 90 درصد، ضریب دبی جریان این سرریزها نسبت به عدم تغییر تراز کف کانال تغییر چشم‌گیری نموده و به‌طور متوسط در هندسه‌های مورد بررسی 14 درصد کاهش می‌یابد. مقایسه نتایج حاصل از تغییر هندسه‌ این سرریزها نشان داد که در ترازهای کف کانال کمتر از 90 درصد، به‌دلیل افزایش استغراق موضعی در سیکل‌های خروجی سرریزها با افزایش دبی جریان، هندسه‌های با زاویه راس سیکل کوچک‌تر و طول سیکل در جهت جریان (B) بیشتر، ضریب دبی جریان بالاتری داشتند. اما در ترازهای کف کانال 90 درصد، به‌علت آن‌که با افزایش سرعت جریان نزدیک‌شونده به سرریز، بخش عمده جریان از محدوده نزدیک به راس‌ سیکل‌ها تخلیه می‌شدند، در نتیجه نیاز به مومنتم بیشتری برای خروج از سیکل‌ها داشتند و بنابراین ضریب دبی جریان سرریزهایی با زاویه راس سیکل‌ بیشتر و طول سیکل در جهت جریان کمتر نسبت به سایر هندسه‌ها بیشتر بود. 

کلیدواژه‌ها


اسمعیلی، م. و صفررضوی‌زاده، م. (1392). "بررسی مشخصات هیدرولیکی بر روی سرریزهای کنگره‌ای با پلان نیم‌دایره‌ای"، نشریه آب و خاک، جلد 27، شماره 1، ص.ص. 234- 224.

اژدری مقدم، م. و جعفری ندوشن، ا. (1392). "بهینه‌سازی سرریز کنگره‌ای-ذوزنقه‌ای با استفاده از مدل فازی-عصبی و الگوریتم ژنتیک (مطالعه موردی سد Uteدر ایالات متحده آمریکا)"، نشریه عمران، سال 24، شماره 2، ص.ص. 138-129.

دستورانی، م. و نصر آبادی، م. (1391). "اثر ته‌نشینی رسوبات در پشت سرریز اوجی بر شرایط جریان"، مجله پژوهش آب ایران، سال 6، شماره 10، ص.ص. 10-1.

دیزجی، ن. و محمودخانی، ا. م. (1388). "بررسی تجربی تأثیر رسوبات بر ضریب تخلیه در سرریزهای مثلثی، مستطیلی، اوجی و روگذر در کانال باز"، مجله علمی-پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال 3، شماره 8، ص.ص. 50-39.

یاسی، م. و محمدی، م. (1386). "بررسی سرریزهای زیگزاگی با پلان قوسی"، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه صنعتی اصفهان، سال یازدهم، شماره چهل و یک، الف، ص.ص. 12-1.

Carollo, F. G., V. Ferro and V. Pampalone. (2012). “Experimental investigation of the outflow process over a triangular labyrinth weir”. J. Irrig. Drain. Eng. 138(1): 73–79.

Crookston, B. M. (2010) “Labyrinth weirs”. Ph.D. dissertation, Utah State Univ., Logan, UT.

Crookston, B. M. and B. P. Tullis. (2013a). “Hydraulic design and analysis of labyrinth weirs. I: Discharge relationships”. J. Irrig. Drain. Eng. 139(5): 363–370.

Crookston, B. M. and B. P. Tullis. (2013b). “Hydraulic design and analysis of labyrinth weirs. II: Nappe aeration, instability, and vibration”. J. Irrig. Drain. Eng. 139(5): 371–377.

Hay, N. and G. Taylor. (1970). “Performance and design of labyrinth weirs”. J. Hyd. Div. Vol.96 (2): 2337-2357.

Henderson, F. M. (1966). Open channel flow. New York, Macmillan Publishing Co. Inc.

Khode, B. V., A. R. Tembhurkar, P. D., Porey and R., Ingle. (2012). “Experimental studies on flow over labyrinth weir”. J. Irrig. Drain. Eng. 138(6): 548–552.

Lux, F. and D. L. Hinchliff .(1985). “Design and construction of labyrinth spillways”. 15th Congress of ICOLD, Lausanne, Switzerland, 249-274.

Lux, F. (1993). “Design methodologies for labyrinth weirs”. Proc. of Water Power and Dam Construction, ASCE. 93(2): 1379-1407.

Taylor, G. (1968). “The performance of labyrinth weirs”. PhD. Thesis, University of Nottingham, Nottingham, England.

Savage, B., B. M. Crookston and S. Paxson. (2016). “Physical and numerical modeling of large headwater ratios for a 15º labyrinth spillway”. J. Hydraul. Eng., 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001186, 04016046.

Subramanya, K. (1986). Flow in open channel. Second Edition, Tata McGraw-Hill, New Delhi.