مطالعه آزمایشگاهی اثر شیب تاج دیوارۀ جانبی بر آبگذری سرریز کلید پیانویی مثلثی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس،تهران،ایران

2 تربیت مدرس

چکیده

چکیده: یکی از پیامدهای مهم تغییرات آب و هوایی را می‌توان خشکسالی‌های طولانی، همراه با سیلاب دانست. در این شرایط حفظ بیشترین آب ممکن، بدون هدر رفت آن، همراه با ظرفیت بالای تخلیه در مواقع بحرانی برای حفظ سلامت مخزن ضروری می‌باشد. مناسب‌ترین راهکار برای تخلیه آب مازاد را می‌توان ایجاد سرریز مناسب دانست. بنابراین انتخاب سرریز مناسب به همراه آبگذری مناسب از اهمیت غیرقابل‌انکاری برخوردار می‌باشد. در این تحقیق بر روی روشی برای بهبود ظرفیت سرریز کلید پیانویی تمرکز شده است. در پژوهش حاضر با اصلاح شیب دیواره‌ها و افزایش طول تاج سرریز افزایش بهره‌وری نسبت به سرریزهای کلید پیانویی‌ متعارف دنبال می-شود. هدف بعدی از اصلاح دیواره‌ی جانبی سرریز کلید پیانویی افزایش تراز آب بالادست سرریز در کانال‌ها و رودخانه‌ها جهت انحراف آب در مواقع کم‌آبی می‌باشد. آزمایش‌ها، در یک فلوم چرخشی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تربیت مدرس تهران بر روی دو سرریز کلید پیانویی با شیب دیواره‌های جانبی صفر (مدل (Tri-Base و ۱۰ درجه (مدل Tri-B1) انجام شد. در تجزیه‌وتحلیل داده‌های آزمایشگاهی مشخص ‌شد تراز آب بالادست مدل (Tri-B1) نسبت به مدل (Tri-Base)، 29 درصد افزایش‌یافته است در حالیکه بار آبی مؤثر روی سرریز در مدل (Tri-B1)، 3.8 درصد نسبت به مدل (Tri-Base) کاهش یافته است. همچنین ضریب آبگذری مدل (Tri-B1)، بطور متوسط 5.3 درصد نسبت به مدل(Tri-Base)افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


Ahadian, J. and Afzalian, A. (2017). Applied Analysis of Piano Key Weir (PKW) Structures as a Diversion Dam. Amirkabir Journal of Civil Engineering 49(3), 463-476.
Anderson, R.M. and Tullis, B. (2011). Influence of Piano Key Weir geometry on discharge. In: proceedings of the International Conference Labyrinth and Piano Key Weirs, 75-80.‏
Anderson, R. and Tullis, B. (2012). Comparison of piano key and rectangular labyrinth weir hydraulics. Journal of Hydraulic Engineering 138(4), 358-361.
Akbari, M., Karami Moghadam, M., Sabzevari, T. and Ghadampour, Z. (2020). Experimental Study of Effect of Sidewall Angle and Weir Height on Total Head and Discharge Coefficient in Trapezoidal Piano Key Weir. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 21(79), 93-110.‏ (In Persian)
Belzner, F., Merkel, J., Gebhardt, M. and Thorenz, C. (2017). Piano Key and Labyrinth Weirs at German waterways: Recent and future research of the BAW. In: Labyrinth and Piano Key Weirs III–PKW 2017, CRC Press, 167-174.‏
Bilhan, O., Aydin, M.C., Emiroglu, M.E. and Miller, C.J. (2018). Experimental and CFD analysis of circular labyrinth weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 144(6), 04018007.
Erpicum, S., Archambeau, P., Dewals, B., Pirotton, M., Tralli, H. and Alende, J. (2017). A Piano Key Weir to improve the discharge capacity of the Oule Dam spillway (France). In: Labyrinth and piano key weirs III–PKW 2017, CRC Press, 195-204.‏
Erpicum, S., Tullis, B.P., Lodomez, M., Archambeau, P., Dewals, B.J. and Pirotton, M. (2016). Scale effects in physical piano key weirs models. Journal of Hydraulic Research, 54(6), 692-698.
Erpicum, S., Silvestri, A., Dewals, B., Archambeau, P., Pirotton, M., Colombié, M. and Faramond, L. (2013). Escouloubre Piano Key weir: Prototype versus scale models. Labyrinth and Piano Key Weirs II, CRC press. London, 65-72.‏
Ghodsian, M. and Ehsanifar, A. (2020). Experimental investigation of flow over piano key weir with rectangular, triangular and trapezoidal plans. Proceedings of the 18th Iranian Hydraulic Conference, University of Tehran.
Kabiri-Samani, A. and Javaheri, A. (2012). Discharge coefficients for free and submerged flow over Piano Key weirs. Journal of Hydraulic Research, 50(1), 114-120.
Kumar, M., Sihag, P., Tiwari, N. and Ranjan, S. (2020). Experimental study and modelling discharge coefficient of trapezoidal and rectangular piano key weirs. Journal of Applied Water Science. 10, 1–9.
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.
Lempérière, F. and Jun, G. (2005). Low cost increase of dam’s storage and flood mitigation: the piano keys weir. Proc. of 19th Congress of ICID, Beijing, China.
Leite Ribeiro, M., Bieri, M., Boillat, J.L., Schleiss, A., Delorme, F. and Laugier, F. (2009). Hydraulic capacity improvement of existing spillways–design of a piano key weirs. In: Proceedings (on CD) of the 23rd Congress of the Int. Commission on Large Dams CIGB-ICOLD, Vol. 2, No. CONF, 100-118.‏
Machiels, O. (2012). Experimental study of the hydraulic behaviour of Piano Key Weirs, PhD Thesis, Université de Liège,​​ Belgium.
Mehboudi, A., Attari, J. and Hosseini, S.A. (2017). Flow regimes over trapezoidal piano key weirs. In Labyrinth and Piano Key Weirs III–PKW, CRC Press, 65-73.‏
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, International Commission on Large Dams (ICOLD), Taylor and Francis. London, UK.
Pfister, M., Battisacco, E., De Cesare, G. and Schleiss, A.J. (2013). Scale effects related to the rating curve of cylindrically crested Piano Key weirs. Labyrinth and piano key weirs II, 73.‏
Poshteh-Shirani, M., Rahimpour, M. and Ahmadi, M.M. (2018). The Effect of Upstream Overhang on Debris Blocking and Discharge Capacity of Piano Key Weirs. Journal of Ferdowsi Civil Engineering 30(2), 33-44. (In Persian)
Rezaei Ahvanooei, A., Mousavi, S.F. and Karami, H. (2019). Improvement of Hydraulic Performance of Nonlinear Piano-key Weirs in Plan. Modares Civil Engineering journal, 19(4), 71-82. (In Persian)
Ribeiro, M.L., Pfister, M. and Schleiss, A. (2013). Overview of Piano Key weir prototypes and scientific model investigations. In: Proceedings of the 2nd International Workshop on Labyrinth and Piano Key Weirs, 273-281.‏
Sajadi, S.M. (2017). Effect of baffled outlet keys at Piano Key Weir on dissipating energy. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 18(69), 77-92.‏
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.‏
Suprapto, M. (2013). Increase spillway capacity using Labyrinth Weir. Procedia Engineering, 54, 440-446.
Yarmohammadi, B. and Ahadiyan, J. (2017). Experimental study of flow hydraulic in piano key weirs at different parapet wall. Scientific Journal of Agriculture, 39(4), 47-58.
Zounemat-Kermani, M. and Mahdavi-Meymand, A. (2019). Hybrid meta-heuristics artificial intelligence models in simulating discharge passing the piano key weirs. Journal of Hydrology, 569, 12-21.