استهلاک انرژی سرریز کلیدپیانویی مثلثی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد هیدرولیک، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست و پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

سرریز کلید پیانویی نوع خاصی از سرریزهای غیرخطی می‌باشد که بدلیل ابعاد نسبتاً کوچک سطح اتکا و توانایی عبور دبی بالا برای پروژه های بازسازی مناسب می باشد. تابحال مطالعات فراوانی بر روی ضریب آبگذری سرریزهای کلید پیانویی صورت پذیرفته است، اما تحقیق بر روی استهلاک نسبی انرژی سرریز کلید پیانویی مثلثی صورت نپذیرفته است. این مهم درحالی است که سرریزهای کلید پیانویی بطور گسترده در تاج سدهای مخزنی، شبکه‌های آبیاری و زهکشی کاربرد فراوانی دارند. به همین علت این تحقیق به بررسی میزان استهلاک نسبی انرژی در سرریز کلید پیانویی مثلثی با تاج افقی (مدل Tri-Base) و با تاج شیب‌دار (مدل Tri-B1) پرداخته شده است. درنتیجه تحقیقات مشخص‌شده است، سرریز کلید پیانویی با تاج افقی (مدل Tri-Base) توانایی بیشتری در استهلاک نسبی انرژی دارا می باشد؛ بطوریکه میزان استهلاک انرژی در مدل Tri-Base بطور متوسط 24 درصد بیش از مدل Tri-B1 می‌باشد. همچنین، جهت محاسبه‌ی استهلاک نسبی برای هر دو مدل با دقت بالا ارائه‌شده است.

کلیدواژه‌ها


Akbariyan, A. (2009). Design of Hydraulic Structures Canals. Amidi Pub. (in Persian)
Anderson, R.M. & Tullis, B. (2012). Comparison of piano key and rectangular labyrinth weir hydraulics. J. Hydraul. Eng-ASCE. 138(4), 358-361.
Blanc, P. & Lempérière, F. (2001). Labyrinth spillways have a promising future. Hydropower Dams, 8, 129–131.
Chanson, H. (1994). Comparison of energy dissipation between nappe and skimming flow regimes on stepped chutes. J. Hydraul. Res., 32, 213–218.
Chanson, H. (1995). Hydraulic design of stepped cascades, channels, weirs, and spillways; Pergamon: Oxford, UK.
Chamani, M. & Rajaratnam, N. (1995). Energy loss at drops. J. Hydraul. Res., 33, 373–384.
Crookston, B.M., Erpicum, S., Tullis, B.P. & Laugier, F. (2019). Hydraulics of labyrinth and piano key weirs: 100 years of prototype structures and future research needs. J. Hydraul. Eng. 145(12), https://doi.org/10.1061/(ASCE) HY.1943-7900.0001646.
Crookston, B.M., Anderson, R.M. & Tullis, B.P. (2018). Free-flow discharge estimations for piano key weir geometries. J. Hydro-environ. Res., 19, 160–167.
Erpicum, S., Laugier, F., Boillat, J.L. & Pirotton, M. (2011). Labyrinth and piano key weirs; CRC Press: London, UK.
Erpicum, S., Laugier, F., Ho Ta Khanh, M. & Pfister, M. (2017). Labyrinth and piano key weirs III—PKW; CRC Press: London, UK.
Erpicum, S., Laugier, F., Pfister, M., Pirotton, M., Cicero, G. & Schleiss, A.J. (2013). Labyrinth and piano key weirs; CRC Press: London, UK.
Eslinger K, & Crookston BM. (2020) Energy dissipation of type a piano key weir. Water, 12(5), 1253, https://doi.org/10.3390/w12051253.
Ghodsian, M. & Sohrabzadeh-Anzani, H. (2023). Experimental study on flow over rectangular Piano key weirs with slopped side crests. Modares Civil Eingineering Journal. 23(2), 165-175. (in Persian)
Gill, M.A. (1979). Hydraulics of rectangular vertical drop structures. Journal of Hydraulic Research, 17, 289–302.
Leite Ribeiro, M., Pfister, M., Schleiss, A.J. & Boillat, A.L. (2012). Hydraulic design of A-type piano key weirs. J. Hydraul. Res., 50, 400–408.
Lempérière, F. & Ouamane, A. (2003). The piano key weir: A new cost-effective solution for spillways. Int. J. Hydropower Dams, 10, 144–149.
Lopes, R., Matos, J. & Melo, J. (2008). Characteristic depths and energy dissipation downstream of a labyrinth weir. In Hydraulic Structures, Proceedings of the International Junior Researcher and Engineer Workshop on Hydraulic Structures (IJREWHS ‘08), Pisa University Press: Pisa, Italy.
Lopes, R. Matos, J. & Melo, J.F. (2011). Flow properties and residual energy downstream of labyrinth weirs. In Labyrinth and Piano Key Weirs; Erpicum, S., Laugier, F., Boillat, J.L., Pirotton, M., Reverchon, B., Schleiss, A., Eds., CRC Press/Balkema: Boca Raton, FL, USA, 97–104.
Machiels, O., Pirotton, M., Archambeau, P., Dewals, B.J. & Erpicum, S. (2014). Experimental parametric study and design of piano key weirs. J. Hydraul. Res. 52, 326–335.
Magalhães, A.P. & Lorena, M. (1994). Energy losses in flow over labyrinth Weirs; SILUSBA: Lisboa, Portugal, 203–211. (in Portuguese)
Mansouri, K. & Ahadiyan, J. (2015). Obstruction of piano key weirs in debris flow in individual experiments system. Irrig. Sci. Eng., 5(3), 163-172. (in Persian).
Moore, W.L. (1943). Energy loss at the base of free over fall. Trans. ASCE, 108, 1343–1360.
Rand, W. (1953) Flow geometry at straight drop spillways. Proc. ASCE, 81(9), 1–13.
Ribeiro, M.L., Pfister, M. & 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.
Sohrabzadeh-Anzani, H. & Ghodsian, M. (2022). Experimental study of the effect of sidewall slope over the triangular PK weir. Journal of Hydraulics. 17(4), 17-30. (In Persian)
Qanavati, M., Sajjadi, S.M. & Ahadiyan, J. (2016). The effect of block height on flow hydraulic behavior in rectangular piano key weir with baffled outlet key. The 3rd International Conference on Geographical Science. Nov. 3. Shiraz University. Shiraz, Iran. (in Persian)