بررسی آزمایشگاهی هیدرولیک جریان در 3 مدل سرریز فیوزگیت (WLH، خطی و خطی با نیمرخ مایل) با افزایش شیب کانال

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد سازه‌های آبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

فیوزگیت یکی از انواع سرریزها است که با توجه به نمای از بالا، به دو مدل تاج مستقیم و تاج کنگره‌ای تقسیم می‌شود. فیوزگیت‌های تاج کنگره‌ای با افزایش طول تاج، ظرفیت تخلیه و ذخیره آب در مخزن، می‌تواند در زمان سیلابی با کاهش ارتفاع آب بالای سازه، از آب‌گرفتگی زمین‌های بالادست جلوگیری کند که شامل سه نوع: دریچه باریک با بار کم (NLH)، دریچه عریض با بار کم (WLH) و دریچه عریض با بار زیاد (WHH) است. در این تحقیق، به بررسی آزمایشگاهی تأثیر افزایش شیب کانال بر روند ضریب دبی در 3 مدل فیوزگیت WLH، خطی و خطی با نیمرخ مایل پرداخته شد. این مدل‌ها از جنس پلکسی گلاس با ارتفاع جام 7/16 سانتی‌متر می‌باشد. آزمایش‌ها در کانال آزمایشگاهی شیب‌پذیر به طول 12 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع 8/0 متر انجام شد. نتایج نشان داد که ضریب دبی سرریز فیوزگیت به پارامتر h/H بستگی دارد. در فیوزگیت کنگره‌ای با افزایش دبی، ضریب دبی به‌صورت سهمی کاهش می‌یابد و در فیوزگیت‌های با تاج مستقیم، ضریب دبی به‌صورت خطی در شیب‌های مختلف حالت افزایشی، تقریباً ثابت و کاهشی دارد. در هر 3 مدل با افزایش شیب، عمق آب پایین‌دست سرریز کم و مقدار ضریب دبی افزوده می‌شود. مقایسه مدل‌ها نشان داد که در یک h/H ثابت، سرریز خطی با نیمرخ مایل ضریب دبی بالاتری دارد و بیشترین حجم آب را در مخزن ذخیره می‌کند. هم‌چنین مشخص شد، در یک دبی ثابت مدل WLH از ارتفاع آب بالادست پایین‌تری برخوردار است. در نهایت، معادله ضریب دبی فیوزگیت‌های کنگره‌ای و مستقیم به‌ترتیب به‌صورت توانی و خطی استخراج شد که پارامترهای آماری محاسبه شده حاکی از دقت بالای معادلات است.

کلیدواژه‌ها


بیرامی، م.ک. (1387). سازه­های انتقال آب. انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان، چاپ هفتم، ص. 462.

حسینی، م. و ابریشمی، ج. 1388. هیدرولیک کانال­های باز. انتشارات آستان قدس رضوی، چاپ بیستم، ص. 613.

رضایی، م. (1391). رابطه دبی-اشل در سرریز کنگره­ای مستطیلی. پایان­نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ص. 60.

کریمیان علی آبادی، ح.، محمودیان شوشتری، م.، و کریمیان علی آبادی، ا. (1388). "مدل­سازی و ارزیابی عملکرد سرریز مجهز به فیوز گیت". دومین همایش ملی سدسازی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان.

کریمیان علی آبادی، ح.، ملکی­پور، ب.، و غفاری، م. (1390). "طراحی و شبیه­سازی سیستم فیوزگیت و مقایسه عملکرد آن با دریچه­های قطاعی به منظور افزایش ارتفاع سدها". ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان.

نیک­صفت، غ.ر. (1380). "تئوری و کاربرد مدل­های هیدرولیک در طراحی سازه­های آبی". انتشارات وزارت نیرو، کمیته ملی سدهای بزرگ ایران، نشریه شماره 41، ص. 403.

Afshar, A., Marino, M.A., and Jalali, M.R. (2003). "Optimum design of Fusegates; reconciling dam safety and increasing storage capacity", International Journal of Civil Engineering, 1(1), pp. 28-32.

Afshar A. and Takbiri, Z. (2009). "Optimal design and operation of Fuse-Gates considering water loss due to gates tilting", Environmental and Water Resources, ASCE, pp. 3053-3060.

Afshar, A. and Takbiri, Z. (2012). "Fusegates selection and operation: simulation- optimization approach", Journal of Hydro Informatics, 14(2), pp. 464-477.

Barcouda, M., Cazaillet, O., Cochet, P., Jones, B.A., Lacroix, S., Laugier, F., Odeyer, C., and Vigny, J.P. (2006). Cost effective increasing in storage and safety of most dams using Fusegates or P.K. weirs, Commission International Des Grands Barrages.

Chevalier, S., Culshaw, S.T., and Fauquez, S.T. (1996). The hydroplus Fusegate system - four years on, the réservoir as an asset. Thomas Telford, London, pp. 32-40.

De Simone, C., Jafari, N., Dasi, B., and Abdolahi, M. (2012). "Study on Fusegate as a phenomenon gates Sarough water reservoir dam in west Azarbaijan- Iran", The First International Conference on Dams & Hydropower, Tehran, Iran.

Falvey, H.T., and Treille, P. (1995). "Hydraulics and design of Fusegates", Journal Hydraulic Engineering, ASCE, 121(7), pp. 512-518.

Falvey, H.T. (2003). Hydraulic design of labyrinth weirs, ASCE press, Reston, Virginia, USA. P. 162.

John Hite, Jr. and Mifkovic, Ch. (2000). Increasing reservoir storage or spillway capacity using Fusegate, US Army Corps of Engineers.

Khatsuria, R.M. (2000). "The changing contexts in the design of spillways An Overview", ISH Journal of Hydraulic Engineering, 6(2), pp. 26-39.

Kobus, H. (1980). Hydraulic modelling, German Association for Water Resources and Land Improvement, Bonn. Bulletin No. 7.

Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C., and Narayanan, R. (2007). Hydraulic structures, Published in the USA and Canada by Taylor & Francis, London and New York, p. 700.

Novak, P., Guinot, V., Jeffrey, A., and Reeve, D.E. (2010). Hydraulic modelling- an introduction,
Spon Press, an Imprint of Taylor & Francis, London and New York, p. 599.

Rehbock, T., (1929). "Water measurement with sharp edge strength about falling resist (in German)", Journal of the Association of German Engineers, pp. 73- 343.

Rouse. H. (1960). Elementary fluid mechanics. John Wylie & Sons. New York. N.Y.