نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

اندازه گیری آزمایشگاهی سرعت و شکل موج امواج ضربه ای ناشی از سقوط توده در مخازن سدها با استفاده از روش سطح نگاری لیزری

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 دانشجوی دکترای فیزیک گرایش اپتیک ولیزر، دانشگاه زنجان
2 دانشیار، گروه فیزیک دانشکده علوم، دانشگاه زنجان
3 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، زنجان.
چکیده
بررسی خصوصیات امواج ناشی از سقوط توده‌های سنگی دیواره مخازن سدها از اهمیت ویژهای برخوردار است.در پژوهش حاضر، درون استخری به طول 5/12 متر، عرض 5/6 و ارتفاع 1 متر ، بر اثر سقوط توده در مخزن، پارامترهای موج برای اولین بار با استفاده از روش سطح نگاری لیزری اندازه گیری شده است. آزمایش-ها با استفاده از توده لغزشی به وزن 200 کیلوگرم و برای عمق آب 75 سانتی متری انجام شده است. چیدمان لیزرها به صورت دو آرایه (با فاصله 76 سانتی متری ) به گونه ای که در هر آرایه از 15 لیزر که دو به دو روبروی هم قرار گرفته اند، تشکیل شده است. با استفاده از لیزرهای مذکور و دوربین DSLR، پس از سقوط توده قرار داده شده بر روی سطح شیبدار، تغییرات ارتفاعی موج ایجاد شده بر حسب زمان تصویربرداری شده است. سپس با استفاده از تصویرهای مذکور و روش سطح نگاری لیزری، ابتدا ارتفاع موج اندازه گیری شده و سپس با استفاده از تغییرات آن، طول موج و سپس با توجه به اندازه گیری فاصله زمانی عبور موج از مقابل دو ردیف آرایه لیزر، سرعت موج نیز به دست آمده است. شایان ذکر است که سرعت تصویربرداری دوربین مذکور برابر با 04/0 ثانیه می‌باشد. نتایج آزمایشگاهی بیانگر آنست که مقدار سرعت موج اندازه گیری شده با روش مذکور برابر با 67/2 متر بر ثانیه بوده و این مقدار در حالت استفاده از رابطه سرعت موج (C=√gh) برابر با 71/2 محاسبه شده که بیانگر اختلاف 48/1 درصدی و دقت بالای روش اندازه گیری پیشنهادی می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Aricò, C., Corato, G. & Tucciarelli, T. (2010). Discharge estimation in open channels by means of water level hydrograph analysis. Journal of Hydraulic Research, 48, 612–619. https://doi.org/ 10.1080/00221686.2010.507352.
Bai, R., Zhu, D., Chen, H. & Li, D. (2019). Laboratory study of secondary flow in an open channel bend by using PIV. Water, 11, 659. https://doi.org/10.3390/w11040659.
Bin Asad, S.M.S., Lundström, T.S., Andersson, A.G., Hellström, J.G.I. & Leonardsson, K. (2019). Wall shear stress measurement on curve objects with PIV in connection to benthic fauna in regulated rivers. Water, 11, 650. https://doi.org/10.3390/ w11040650.
Bradley, A.A., Kruger, A. & Meselhe, E.A. (1999). Flow measurement in streams using video imagery. Water Resources Research, 38, 51. https://doi.org /10.1029/2002WR001317.
Fujita, I., Muste, M. & Kruger, A. (1998). Large-scale particle image velocimetry for flow analysis in hydraulic engineering applications. Journal of Hydraulic Research, 36, 397–414. https://doi.org/ 10.1080/00221689809498626.
Fujita, I. & Aya, S. (2000). Refinement of LS-PIV technique for monitoring river surface flows. Building Partnerships, Proceedings, https://doi.org/ 10.1061/ 40517(2000)312.
Fujita, I. & Tsubaki, R. (2002). A novel free-surface velocity measurement method using spatio-temporal images. Proceedings of the Joint IAHR & ASCE Conference on Hydraulic Measurements & Experimental Methods, Estes Park, 28 July-1 August 2002. https://doi.org/10.1061/ 40655(2002)85.
Gunawan, B., Sun, X. & Sterling, M. (2012). The application of LS-PIV to a small irregular river for inbank and overbank flows. Flow Measurement and Instrumentation, 24, 1–12. https://doi.org/10.1016/ j.flowmeasinst.2012.02.001.
Heng, W., Zhao, R., Gan, X. & Ma, X. (2019). Measuring surface velocity of water flow by dense optical flow method. Water, 11(11), 2320. https://doi.org/ 10.3390/w11112320.
Fang, S.Q., Chen, Y.P., Xu, Z.S., Otoo, E. & Lu, S.Q. (2019). An improved integral model for a non-buoyant turbulent jet in wave environment. Water, 11(4), 765. https://doi.org/10.3390/w11040765
Katakura, K. & Alain, P. (2002). Ultrasonic measurement method for transversal component of water flow velocity. In: Proceedings of the International Symposium on Underwater Technology, pp. 45–48, Tokyo, Japan, 16–19 April. https://doi.org/10.1109/UT.2002.1002381
Kawanisi, K., Razaz, M. & Ishikawa, K. (2012). Continuous measurements of flow rate in a shallow gravel-bed river by a new acoustic system. Water Resources Research, 48, 5547. https://doi.org/ 10.1029/2012WR012064.
Kim, Y., Evans, R.G. & Iversen, W.M. (2008). Remote sensing and control of an irrigation system using a distributed wireless sensor network. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 57, 1379-1387. https://doi.org/10.1109/TIM.2008. 917198.
Maleki, F. & Bazargan, J. (2025). Three-dimensional numerical modeling of impulsive wave generation and propagation induced by landslides on dam reservoir slopes. Journal of Hydraulics, 20(2), 37–52. (In Persian)
Milan, S., Roger, B. & Vaclav, H. (1993). Image processing, analysis, and machine vision. Chapman & Hall Computing, Boca Raton, FL, USA.
Pereira, L.S., Oweis, T. & Zairi, A. (2002). Irrigation management under water scarcity. Agricultural Water Management, 57, 175–206. https://doi.org/ 10.1016/S0378-3774(02)00075-6.
Scarano, F. (2013). Tomographic PIV: principles and practice. Measurement Science and Technology, 24, 012001. https://doi.org/10.1088/09570233/24/1/ 012001.
Siebert, S., Burke, J., Faures, J.M., Frenken, K. & Portmann, F.T. (2010). Groundwater use for irrigation–a global inventory. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 7. https://doi.org/ 10.5194/hess-14-1863-2010.
Yoo, M.W., Kim, Y.D. & Lyu, S. (2009). Flowrate and velocity measurement in Nakdong River using ADCP. In: Advances in Water Resources and Hydraulic Engineering, pp. 1946–1949. Springer, Berlin/Heidelberg, Germany. https://doi.org/ 10.1007/978-3-540-89465-0_333.
Xiaoping, H. & Ahuja, N. (1993). Motion and structure estimation using long sequence motion models. Image and Vision Computing, 11, 549–569. https://doi.org/10.1016/02628856(93)90021-8.

  • تاریخ دریافت 16 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 18 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 26 مهر 1404