بررسی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی سرریز اوجی و کانال پایین دست در شرایط قوس محوری

آب و خاک

مقاله 6، دوره 29، شماره 4، آبان 1394، صفحه 874-885   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.27403

نویسندگان

طاهره عشرتی¹؛ رامین فضل اولی^{* 1}؛ مجتبی صانعی²؛ علیرضا عمادی¹

¹دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

²پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

چکیده

سرریز ها یکی از سازه هایمتداول برای تخلیه و اندازه‌‌گیری جریان می باشند. به همین جهت این نوع سازه های هیدرولیکی بسته به هدف از استفاده، دارای اشکال مختلفی هستند. در برخی از موارد به دلیلمحدودیت ‌های اجرایی، سرریز های باانحنا در پلان ساخته می شوند. در چنین شرایطی مطالعه توزیع جریان در طول سرریز و دیگر پارامتر های مربوط به آن، حائز اهمیت خواهد بود. در این پژوهش یک مدل فیزیکی از سرریز سد که از نوع اوجی آزاد با پلان قوسی است، مورد آزمایش قرار گرفت. هم چنین به منظور بررسی اثر انحنای سرریز بر عملکرد جریان، مدل دوم سرریز در شکل نرمال و با شرایط هندسی و هیدرولیکی مشابه، مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج مربوط به مدل اول نشان داد که با افزایش نسبت هد جریان به هد طراحی ضریب دبی سرریز تا مقدار 72/1 افزایش یافته و پس از آن استغراق سرریز رخ داده و ضریب دبی تا مقدار 23/1 کاهش می‌یابد. هم‌ چنین با افزایش سرعت در هر دبی و کاهش فشار در طول سرریز، امکان خلأ زایی و خوردگی سازه افزایش و ضریب خوردگی که معرف آن شاخص خلأ زایی می باشد، کاهش یافت. بررسی نتایج مربوط به کارایی سرریز نشان داد برای مدل سرریز در شکل نرمال، استغراق سریع تر و به‌ ازای مقادیر دبی یکسان با سرریز قوسی، مقدار ضریب دبی برای سرریز درشکل نرمال، کمتر خواهد بود. در این پژوهش میزان تأثیر افزایش ضریب دبی در سرریز با قوس محوری در مقایسه با سرریز با تاج مستقیم و در شرایط هیدرولیکی و هندسی مشابه، برابر 21 درصد محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها

انحنای سرریز؛ خلاء زایی؛ سرریز اوجی؛ ضریب دبی؛ همگرایی جریان

مراجع

1- Bradley J.N. 1945. Studies of Flow Characteristics, Discharge and Pressures Relative to Submerged Dams. Hydraulic Laboratory Rep. No. 182, Denver.

2- Falvey H.T. 1990. Cavitation in Chutes and Spillways. USBR Engrg. Monograph, No.42, Denver, Colorado, USA, 160 p.

3- Froudi A. Saneie M., and Moghadam M.A. 2014. Experimental Study on Hydraulic Performance in Ogee Spillway with Arc Angle and Converge Walls. Journal of Experimental Research in Civil Engineering, 1 (2): 81-88.(in Persian with English Abstract)

4- Johnson M.C., and Savage B.M. 2006. Physical and Numerical Comparison of Flow over Ogee Spillway in the Presence of Tailwater. Journal of Hydraulic Engineering, 132(12): 1353-1357.

5- Khosrojerdi A. 1997. Study on Discharge Coefficient of Broad-Crested Weirs with Axial Arch Using Hydraulic Model. Master's Thesis of Irrigation Facilities. Islamic Azad University, Science & Research. 125 p. (In Persian)

6- Khosrojerdi A., and Mehrjerdi M. 2008. Hydraulic Study of Ogee Spillway with Axial Arc. The 9th National Seminar of Irrigation and Reduce Evapotranspiration. 5-7 Feb. 2008. Shahid Bahonar University, Kerman, IR. (In Persian)

7- Kumar S., Ahmad Z., Mansoor T., and Himanshu S.K. 2012. Discharge Characteristics of Sharp Crested Weir of Curved Plan-form. Research Journal of Engineering Sciences, Res. J. Engineering Sci, 1(4): 16-20.

8- Lesleighter E.J. 1988. Cavitation in Hydraulic Structures, Prototype Correlation of Hydraulic Structures. Colorado Springs, Colorado, Pp: 74-94.

9- Maynord S. T. 1985. General spillway investigation. Tech. Rep. HL-85-1, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, Miss.

10- Morales V., Tokyay T.E., and Garcia M. 2012. Numerical Modeling of Ogee Crest Spillway and Tainter Gate Structure of a Diversion Dam on Canar River. XIX International Conference on Water Resources. 17-22 June. 2012. University of Illinois at Urbana-Champaign, Ecuador, USA.

11- Najmaie M. 1995. Applied hydraulics. University of Science and Technology, IR. 416 p. (In Persian)

12- Savage B.M.,and Johnson C.M. 2001. Flow over Ogee Spillway Physical and Numerical Model Case Study. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 127(8): 640-649.

13- SheikhKazemJ. and Saneie M. 2014. The Effect of Approach Channels on the Discharge Coefficient of Ogee Spillway in the Axial Arc Condition with Convergent Sidewalls. Journal of Middle East Applied Science and Technology (JMEAST), 22 (2): 119-123.

14- Tullis B.P. and Neilson J. 2008. Performance of Submerged Ogee-Crest Weir Head-Discharge Relationships, Journal of Hydraulic Engineering. ASCE, 134(4): 486-491.

15- United States Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station (USACE-WES). 1952. Corps of Engineers Hydraulic Design Criteria, revised in subsequent years.

16- U.S. Bureau of Reclamation. 1987. Design of Small Dams, Water Resources Technical Rep., 3rd Ed., Pp: 339–434.