نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

بررسی آزمایشگاهی ضریب کاهش دبی جریان مستغرق در سرریزهای گابیونی قوسی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 دانشجو
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، مدیریت و مهندسی منابع آب، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران
3 گروه عمران-آب، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران.
4 مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران
5 گروه آب -دانشکده مهندسی - دانشکاه آزاد اسلامی شوشتر -ایران
چکیده
سرریزهای گابیونی سازه‌های دوست‌دار محیط زیست هستند که با افزایش هوادهی و واکنش‌های هوازی، حداقل اثرات منفی بر محیط زیست وارد می‌کنند. هدف این تحقیق بررسی آزمایشگاهی ضریب کاهش دبی جریان مستغرق در سرریز متخلخل با پلان قوسی در شرایط هیدرولیکی و هندسی مختلف است. برای این منظور 4 مدل مختلف سرریز گابیونی قوسی و خطی و 2 مدل سرریز نفوذناپذیر قوسی و خطی در یک فلوم آزمایشگاهی افقی به طول، عرض و ارتفاع به ترتیب 20، 593/0 و 5/0 متر مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها برای دامنه وسیعی از دبی، اندازه مصالح، و زاویه قوس مختلف انجام گرفت. نتایج نشان داد سرریز قوسی حساسیت بیشتری نسبت به عمق پایین‌دست دارد. همچنین با افزایش اندازه مصالح، سرریز زودتر مستغرق می‌شود. مقدار ضریب دبی حالت آزاد این سرریزها بین 47/0 تا 37/1 می‌باشد که با افزاتیش اندازه مصالح و طول قوس افزایش می‌یابد. مقدار کاهش دبی برای این سرریزها حداکثر 68 درصد بوده است. در نهایت، با توجه به تحلیل ابعادی صورت گرفته و استفاده از رگرسیون چند متغیره غیر خطی و همچنین بر مبنای روش محاسبه نرم الگوریتم بیان ژن روابطی برای محاسبه ضریب کاهش دبی در حالت مستغرق استخراج شد. دقت رابط استخراج شده با استفاده از روش الگوریتم بیان ژن مناسب‌تر از روش رگرسیون چند متغیره غیر خطی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Chanson, H. (2006). Discussion of “discharge through a permeable rubble mound weir” by Kohji Michioku, Shiro Maeno, Takaaki Furusawa, and Masanori Haneda. Journal of Hydraulic Engineering, 132(4), 432-433.
Crookston, B.M. & Tullis, B.P. (2012). Arced labyrinth weirs. Journal of Hydraulic Engineering, 138(6), 555-562.
Fathi-moghaddam, M., Sadrabadi, M.T. & Rahmanshahi, M. (2018). Numerical simulation of the hydraulic performance of triangular and trapezoidal gabion weirs in free flow condition. Flow Measurement and Instrumentation, 62, 93-104.
Fritz, H.M. & Hager, W.H. (1998). Hydraulics of embankment weirs. Journal of Hydraulic Engineering, 124(9), 963-971.
Hager, W.H. & Schwalt, M. (1994). Broad-crested weir. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 120(1), 13-26.
Hasanian Shirvan, S., Pirzadeh, B., Rajaei, S.H. & Shafai Bejestan, M. (2023). Experimental investigation of gabion broad-crested weirs under upstream partial blockage conditions. Water Supply, 23(7), 2638-2648.
Horton, R.E. (1906). Weir experiments, coefficients, and formulas, Vol. 16, US Government Printing Office.
Kells, J.A. (1993). Spatially varied flow over rockfill embankments. Canadian Journal of Civil Engineering, 20(5), 820-827.
Kells, J.A. (1994). Reply: Spatially varied flow over rockfill embankments. Canadian Journal of Civil Engineering, 21(1), 163-166.
Kohji, M., Kohsei, T. & Takeharu, E. (2007). An experimental study on flow field in and around rubble mound river structures. Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, 25(2), 37-45.
Leu, J.M., Chan, H.C. & Chu, M.S. (2008). Comparison of turbulent flow over solid and porous structures mounted on the bottom of a rectangular channel. Flow Measurement and Instrumentation, 19(6), 331-337.
Maeno, S., Michioku, K., Morinaga, S. & Ohnishi, T. (2002). Flow Characteristics of a weir made of natulal gravel. Annual J. Hydraulic Eng., 46, 493-498.‏
Michioku, K., Maeno, S., Furusawa, T. & Haneda, M. (2005). Discharge through a permeable rubble mound weir. Journal of Hydraulic Eng., 131(1), 1-10.
Mohamed, H.I. (2010). Flow over gabion weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 136(8), 573-577.
Mohammadpour, R., Ghani, A.A. & Azamathulla, H. M. (2013). Numerical modeling of 3-D flow on porous broad crested weirs. Applied Mathematical Modelling, 37(22), 9324-9337.
Novak, P. & Cabelka, J. (1981). Models in hydraulic engineering, Pitman, London, UK.
Rahmanshahi, M. & Shafai Bejestan, M. (2020). Gene-expression programming approach for development of a mathematical model of energy dissipation on block ramps. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 146(2), 04019033, DOI:10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0001442.
Rahmanshahi, M., Jafari-Asl, J., Fathi-Moghadam, M., Ohadi, S. & Mirjalili, S. (2024). Metaheuristic learning algorithms for accurate prediction of hydraulic performance of porous embankment weirs. Applied Soft Computing, 151, 111150, https://doi.org/10.1016/j.asoc.2023.111150.
Rahmanshahi, M., Jafari-Asl, J., Shafai Bejestan, M. & Mirjalili, S. (2023). A Hybrid Model for Predicting the Energy Dissipation on the Block Ramp Hydraulic Structures. Water Resources Management, 37(8), 3187-3209.
Safarzadeh, A. & Mohajeri, S.H. (2018). Hydrodynamics of rectangular broad-crested porous weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 144(10), 04018028, https://doi.org/ 10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0001338.
Salmasi, F. & Sattari, M.T. (2017). Predicting discharge coefficient of rectangular broad-crested gabion weir using M5 tree model. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 41, 205-212.

  • تاریخ دریافت 07 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری 24 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 30 دی 1402