مطالعه آزمایشگاهی اثر سرریزهای مستغرق در پیچ آبراهه بر ضرایب مقاومت جریان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر

2 -استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

3 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

سرریز و دریچه به­علت داشتن روابط نسبتاً ساده و دقیق در اندازه­گیری جریان و قابلیت آن­ها در کنترل سطح آب، کاربرد فراوانی در سامانه­های آبیاری دارند. همواره آب جاری در مسیر رودخانه و کانال دارای ذرات رسوبی معلق و مواد شناور می­باشد. در این شرایط می­توان این دو سازه را با هم ترکیب نمود و سامانه متمرکزی به­نام سرریز- دریچه تشکیل داد که امکان انتقال مواد رسوبی از زیر دریچه و مواد شناور از روی سرریز فراهم شود. در این تحقیق ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز- دریچه منشوری تحت شرایط جریان آزاد با بازشدگی­های مختلف دریچه و دبی­های جریان مطالعه شد. تغییرات ضریب دبی سرریز- دریچه منشوری در زاویه­های مختلف سطوح منشور شامل ᵒ60 به ᵒ60 (منشوری متقارن)، ᵒ45 به ᵒ75 (منشوری بالا) و ᵒ75 به ᵒ45 (منشوری پایین) بررسی شد. نتایج نشان داد به­ازای افزایش پارامترهای ،  و ، ضریب دبی روند افزایشی دارد. مقایسه نتایج سرریز- دریچه منشوری با زاویه­های سطوح مختلف نشان داد ضریب دبی سرریز- دریچه منشوری پایین نسبت به سایر مدل­ها در شرایط هیدرولیکی مختلف، بیشتر می­باشد. مقدار ضریب دبی سرریز- دریچه منشوری متقارن بیشتر از ضریب دبی سرریز- دریچه منشوری بالا به­دست آمد. علت این امر می­تواند ناشی از انقباض شدید جریان عبوری زیر دریچه و افزایش مقدار تلفات موضعی باشد. برای انواع سرریز- دریچه­ها روابط خطی چندمتغیره ارایه شد که دارای دقت خوبی بودند. مقایسه نتایج این تحقیق با سایر محققان نشان داد ضریب دبی جریان سرریز- دریچه منشوری نسبت به انواع دیگر سرریز- دریچه­ها در محدوده پارامترهای آزمایش بیشتر است.

عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Submerged Bendway Weirs Effect on Flow Resistance Coefficients

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hosein Joshan 1
  • Mohammad Hemmati 2
  • Mehdi Ghomshi 3
چکیده [English]

Weir and gate have many applications in irrigation networks because of their simple and accurate equations for flow measurement and their ability in water level controlling. Water flow in river and canal pathes always contains suspended sediment particles and floating materials. In this condition, weir and gate can be combined together and create an integrated system entitled weir-gate that can convey sediment particles under the gate and floating materials over the weir. In this research, discharge coefficient of prismatic weir-gate was studied under free flow condition with different gate openings and flow discharges. Variation of discharge coefficient of prismatic weir-gate was investigated in different angles of prism surfaces including 60˚ vs. 60˚ (symmetrical prismatic), 45˚ vs. 47˚ (upper prismatic) and 75˚ vs. 45˚ (lower prismatic). Results showed that discharge coefficient increased by increasing,  and  parameters. Comparing the results of different angles of prisms showed that the lower prismatic weir-gate had the highest discharge coefficient among the models in different hydraulic conditions. Discharge coefficient of the symmetrical prismatic weir-gate was higher than the upper prismatic model. This could be resulted from the extreme contraction of flow passing under the gate and increasing the local losses. Linear equations were proposed with acceptable accuracy for the weir-gates. Comparison of the results with the reported results by other researchers showed that the discharge coefficient of prismatic weir-gate was higher than the other kinds of weir-gates within the tested condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Experimental study
  • Flow friction factors
  • Live bed
  • Sediment injection
  • Submerged bendway weirs
حسینی م و ابریشمی ج، 1392. هیدرولیک کانال های باز. انتشارات دانشگاه امام رضا مشهد.
رضویان ح و حیدرپور م، 1386. بررسی جریان ترکیبی از روی سرریز مستطیلی با فشردگی جانبی و زیر دریچه مستطیلی بدون فشردگی جانبی در حالت لبه­تیز. صفحه­های 225 تا 233. مجموعه مقالات نهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر. 16-18 بهمن ماه، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان.
حیدرپور م، رضویان س­ح و حسینی ی، ۱۳۹۲ .تعیین ضریب دبی در مدل ترکیبی سرریز نیم­دایره­ای و دریچه کشویی در کانال دایره ای. مجله پژوهش آب ایران، جلد 7، شماره 13، صفحه­های 149 تا 155.
حیدرپور م، رضویان س­ح و حسینی ی، 1393. مطالعه جریان همزمان از زیر یک دریچه کشویی و سرریز لبه­تیز ذوزنقه­ای. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، جلد 18، شماره 68، صفحه­های 147 تا 156.
فغفور مغربی م و رضایی­نسب م­س،1384. برآورد دبی فاضلاب­روهای مدور با استفاده از مدل ترکیبی سرریز– دریچه. فصل­نامه علمی- پژوهشی آب و فاضلاب، شماره 55، صفحه­های 60 تا 68.
قره گوزلو م، مسعودیان م، صالحی نیشابوری اا، نادری ف و سوری ا، 1392. بررسی آزمایشگاهی ضریب دبی مدل ترکیبی سرریز- دریچه استوانه­ای و نیم­استوانه­ای در کانال­های کوچک. مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک، جلد 20، شماره 1، صفحه­های 185 تا 198.
مسعودیان م، قره گوزلو م، سوری ا و ضیایی­فر س، 1390. بررسی خصوصیات جریان ترکیبی از سرریز- دریچه نیم­استوانه­ای با انحناء در بالادست در زوایای مختلف قرارگیری نسبت به افق. صفحه­های 87 تا 95، مجموعه مقالات یازدهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر، 18-20 بهمن ماه، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان.
Ahmed EH, 1985. Characteristics of the combined flow through sluice gate and over weirs. Engineering and Technology 3(2): 49-63.
Alhamid AA, Husain D and Negm AM, 1996. Discharge equation for combined flow over rectangular weir and below Inverted triangular gates. Arab Gulf Journal for Scientific Research 14(39): 595-607.
Altin-Sakarya AB and Kokpinar MA, 2012. Computation of discharge for simultaneous flow over weirs and below gate (H –Weirs). Flow Measurement and Instrumentation 29(9): 32–38.
Hayawi HAM, Hayawi GAM and Alniami AAG, 2009. Coefficient of discharge for a combined hydraulic measuring device. Al-Rafidain Engineering 17(6): 92-100.
Jalil SH and Sarhan SA, 2013. Experimental study of combined oblique weir and gate structure. Engineering and Applied Sciences 8(4): 306-315.
Kindsvater CE and Carter RW, 1957. Discharge characteristics of rectangular thin-plate weirs. Journal of Hydraulics Division 83(6): 1-36.
Negm AM, El-Saiad AA, Alhamid AA and Husain D, 1994. Characteristics of simultaneous flow over weirs and below inverted V-Notches gate. Civil Engineering Research 16(19): 786-799.
Negm AM, Al-Brahim AM and Al-Hamid AA, 2002. Combined free flow over weir and below gates. Hydraulic Research 40(2): 359-365.
Obead IH and Hamad R, 2014. Experimental study of coupled flow through combined weir-gate structure. Journal of Babylon University/Engineering Sciences 22(1): 151-161.
Prakash MN and Shivapur AV, 2004. Generalized head discharge equation for flow over sharp-crested inclined inverted V-Notch weir. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 130(4): 325-330.
Swamee PK, 1992. Sluice gate discharge equations. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 118(1): 57-60.