مطالعه آزمایشگاهی تأثیر دبی جریان و عمق پایاب بر روی توپوگرافی بستر پایین دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه ای

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشکده عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس

2 تربیت مدرس

3 دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق آبشستگی پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای شکل به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش‌ها در کانالی به طول 10 متر، عرض 75 سانتی‌متر و ارتفاع 80 سانتی‌متر با تغییر دبی و عمق پایاب‌های مختلف انجام شد. نتایج حاصله از این تحقیق، نشان داد که ماکزیمم عمق آبشستگی و مساحت حفره‌ی آبشستگی در پایین‌دست سرریز، با افزایش 7/66 درصدی دبی جریان در عمق پایاب ثابت 5/1 3 سانتی‌متر، حدود 5/29 و 5/18 درصد افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش عمق پایاب، از میزان طول حفره‌ی آبشستگی در پایین‌دست سرریز کاسته شده است. افزایش 112، 5/89 و 5/63 درصدی عمق پایاب در دبی‌های 30، 40 و 50 لیتر بر ثانیه، به ترتیب کاهش 37، 35 و 3/20 درصدی عمق آبشستگی را به دنبال دارد. در سری آزمایشات با دبی 50 لیتر بر ثانیه با افزایش 5/63 درصدی عمق پایاب، حدود 3/7 درصد از مساحت حفره‌ی آبشستگی پایین‌دست سرریز کاسته می‌شود. معادله‌ی برای پروفیل طولی حفره آبشستگی به دست آمد.

کلیدواژه‌ها


Ahmadi Dehrashid, F. and Gohari, S. (2016). Investigating the effect of discharge and tailwater depth on the dimensions of score hole downstream of a Piano Key Weir. International Conference on Civil Engineering, Tehran. (In Persian)
Anderson, R.M., and Tullis, B.P. (2012). Piano key weir: Reservoir versus channel application. Journal of irrigation and drainage engineering, 138(8), 773-776.
Anderson, R.M. (2011). Piano key weir head discharge relationships. A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of science in civil and environmental Engineering, Utah State university Logan, Utah, USA.
Barcouda, M., Cazaillet, O., Cochet, P., Jones, B.A., Lacroix, S., Laugier, F., Odeyer, C. and Vingny, J.P. (2006). Cost-effective increase in storage and safety of most dams using fuse gates or P. K. weirs. Proc. 22nd ICOLD Congress. Barcelona, Spain.
Chiew, Y. and Melville, B. (1987). Local scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research, 25(1), 15-26.
Chiew, Y.M. (1992). Scour protection at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 118(9), 1260-1269.
Ghodsian, M., Ghafouri, A. and Abdi­Chooplou, Ch. (2020). Experimental investigation of scour downstream of a triangular Piano Key Weir, 3rd International Conference on Civil Engineering, Architecture and Urban Development Management, Iran, Tehran. (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. 22nd ICOLD Congress, CIGB/ICOLD, Barcelona Q87(R39), 581–596.
Jüstrich, S., Pfister, M. and Schleiss, A.J. (2016). Mobile riverbed scour downstream of a piano key weir. Journal of Hydraulic Engineering, 142(11), 04016043.
Khassaf, S.I. and Al-Baghdadi, M.B. (2015). Experimental study of non-rectangular piano key weir discharge coefficient. International Journal of Energy and Environment, 6(5), 425-436.
Laugier, F., Pralong, J. and Blancher, B. (2011). Influence of structural thickness of sidewalls on PKW spillway discharge capacity. Proc. Intl workshop on wabyrinths and Piano Key Weirs PKW 2011, 159-165.
Laugier, F., Vermeulen, J. and Lefebvre, V. (2013). Overview of piano key weirs experience developed at EDF during the past few years. Labyrinth and piano key weirs II, CRC, Boca Raton, FL, 213–226.
Lempérière, F. and Ouamane, A. (2003). The Piano Keys weir: a new cost-effective solution for spillways. International Journal on Hydropower & Dams, 10(5), 144-149.
Machiels, O. (2012). Experimental study of the hydraulic behavior of Piano Key Weirs, PhD Dissertation, Faculty of Applied Science, University of Liège.
Machiels, O., Erpicum, S., Dewals, B.J., Archambeau, P. and Pirotton, M. (2014). Large scale experimental study of Piano Key weir. Journal of Hydraulic Research, 50(2), 101-108.
Machiels, O., Erpicum, S., Archambeau, P., Dewals, B.J. and Pirotton, M. (2011). Piano key weir preliminary design method: Application to a new dam project. Proc. Int. Conf. Labyrinth and Piano Key Weirs Liège B, 199-206.
Mehboudi, A., Attari, J., Seyed Abbas Hosseini, S.A. and Jalili Ghazizadeh, M.R. (2014). Experimental study comparing Piano Key weir with artillery and linear Weirs, 13th Iranian Hydraulic Conference November 2014, University of Tabriz, Iran. (In Persian)
Michael Scurlock, S., Thornton, C.I. and Abt, S.R. (2012). Equilibrium scour downstream of tree-dimensional grade control structures. Journal of Hydraulic Engineering, 138, 167-176.
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.
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, 18, 463-470.
Phillips, M.A. and Lesleighter, E.J. (2013). Piano Key weir spillway, Upgrade option for a major dam. Labyrinth and piano key weirs II, CRC/Balkema, Leiden, Netherlands, 159–168.
Raudkivi, A.J. and Ettema, R. (1983). Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, 109(3), 338-350.
Safarzadeh, A. and Noroozi, B. (2016). 3D hydrodynamics of trapezoidal Piano Key spillways. International Journal of Civil Engineering, 15(1), 89-101.