اثر تعداد پله‌ها بر استهلاک انرژی در سرریزهای پله‌ای براساس روش جدید طراحی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

چکیده

سرریزهای پله­ای از جمله سازه­های هیدرولیکی هستند که به جهت ظرفیت بالای آنها در استهلاک انرژی جریان، مورد توجه طراحان می­باشند. مکانیسم جریان از روی چنین سازه­هایی پیچیده بوده و تحقیقات زیادی در خصوص شناخت آن در سطح دنیا در حال انجام است. دراین تحقیق ابتدا روش جدید  طراحی سرریزهای پله­ای مورد بررسی قرار گرفته و سپس بر اساس آن، تجزیه و تحلیل­هایی در مورد اثر تعداد پله­ها انجام شد. نتایج نشان می­دهند که اثر تعداد پله بر استهلاک انرژی مبرهن است. براساس نتایج این تحقیق برای تعیین تعداد بهینه پله­ها نمودارهایی ارائه گردید. تاثیر افزایش تعداد پله در افزایش استهلاک انرژی تا یک حدی مثبت است و سپس روند کاهشی را نشان می­دهد. به طوری که به ازای هر دبی و شیب مشخص، می توان یک تعداد پله تعیین کرد که میزان استهلاک انرژی جریان در حداکثر مقدار خود باشد (تعداد بهینه پله). همچنین با کاهش دبی طرح، تعداد پله­های بهینه نیز افزایش نشان می­دهد. در هر حال کار در این زمینه پویا بوده و می­توان در انتظار تغییرات در معیارهای طراحی آینده بود و انتظار می­رود طراحان سرریزهای پله­ای از نتایج تحقیقات در تعیین عوامل طراحی استفاده نمایند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Number of Steps on Energy Dissipation of Stepped Spillways Based on the New Design Approach

نویسنده [English]

  • F Salmasi
چکیده [English]

Stepped spillways are hydraulic structures that, because of their significant capacity in energy dissipation, have been widely used by designers. Flow mechanism over them is complex and many investigations have been performed to study that mechanism. The effect of some parameters such as the number of steps in energy dissipation has not been fully investigated. In this study the latest design criteria have been reviewed and then an algorithm has been developed to design the stepped spillways which is based on the effect of number of steps. Results show that the number of steps affect the energy dissipation. With increasing the number of steps energy dissipation increases and then decreases. Thus for specific discharge and spillway slope, the number of steps can be optimized for maximum energy dissipation. By reducing design discharge the optimum number of steps increases. Research work on this subject can be continued in the future and various aspects of the design parameters may be investigated.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Algorithm
  • Design of stepped spillway
  • Design discharge
  • Energy dissipation
  • Number of steps
  • Spillway slope
Chamani MR and Rajaratnam N, 1999. Characteristics of skimming flow over stepped spillways. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 125 (4): 361-368.
Chanson H, 1994a. Comparison of energy dissipation between nappe and skimming flow regimes on stepped chutes. Journal of Hydraulic Research IAHR 32(2): 213-218.
Chanson H, 1994b. Hydraulics of skimming flows over stepped channels and spillways.  Journal of Hydraulic Research IAHR 32(3): 445-460.
Chanson H, 1995.  Hydraulic design of stepped cascades, channels, weirs and spillways.  Pergamon, Oxford, UK, pp: 292
Chanson H and Gonzalez Carlos A, 2006. Physical modeling and scale effects of air-water flows on stepped spillways. Journal of ZhejiangUniversity Science 6A (3):243-250.
Gonzalez Carlos A and Chanson H, 2006. Hydraulic design of stepped spillways and  downstream energy dissipators for embankment dams. Dam Engineering XVVII (4): 223-244.
Gonzalez Carlos A, Takahashi M and Chanson H, 2008. An experimental study of effects of step roughness in skimming flows on stepped chutes. Journal of Hydraulic Research IAHR 46(2): 24-35.
Ohtsu I, Yasuda Y and Takahashi M, 2004. Flow characteristics of skimming flows in stepped channels. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 130(9): 860-869.
Rajaratnam N, 1990. Skimming flow in stepped spillway. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 116(5): 587-591.