بررسی آزمایشگاهی هیدرولی کسرریز نعل اسبی و تأثیر طول سرریز در ضریب دبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آب، گرایش سازه های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

4 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

یکی از انواع سرریزهای غیرخطی در جانمایی پلان سرریز نعل اسبی است که تعیین پارامترهای هیدرولیکی این
نوع سرریزها در طراحی آنها ضروری میباشد. گاهی به دلیل محدودیت ساختگاه سد و جهت کاهش حجم حفاری، تونل
و محل آبگیری نیروگاه برق- آبی در مجاورت بدنه سد و سرریز ساخته میشود. در چنین مواردی میتوان به کمک
سرریزهای نعل اسبی، سازه مرکبی از آن دو (آبگیر و سرریز) را ایجاد نمود و صرفه اقتصادی مناسبی در ساخت
تأسیسات جانبی سد به وجود آورد. در این تحقیق با ساخت مدل فیزیکی سرریز نعل اسبی در ابعاد آزمایشگاهی به
بررسی مشخصات هیدرولیکی سرریزهای نعل اسبی از جمله ضریب دبی، سرعت و پروفیل جریان در قسمتهای مختلف
آن پرداخته شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که در سرریزهای نعل اسبی، با افزایش نسبت بار آبی به طول
0 کاهش پیدا میکند. این کاهش ضریب دبی برای سرریز با طول / 0 الی 7 / سرریز، مقدار ضریب دبی در محدوده 6
کوچکتر از 112 سانتیمتر و بزرگتر از آن روند متفاوتی دارد. مقایسه نتایج به دست آمده از آزمایش ها برای سرریز
مستطیلی هم عرض سرریز نعل اسبی مؤید آن است که سرریز نعل اسبی قادر است بار آبی روی سرریز را به مقدار 54
درصد کاهش دهد. بررسی پروفیل سطح آب نشان میدهد که در اثر برخورد جریانهای سرریز شونده به داخل سرریز
نعل اسبی، پرش هیدرولیکی از نوع پرش دم خروسی بهوجود میآید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Horseshoe-Shaped Spillway Hydraulics and Effect of Spillway Length on Discharge Coefficient

نویسندگان [English]

  • V Hassanzadeh 1
  • F Salmasi 2
  • A Hosseinzadeh Dalir 3
  • A Abbaspour 4
  • H Arvanaghi 2
چکیده [English]

One of the non-linear weirs is horseshoe-shaped weir that determination of its hydraulic
parameters for designing of that is necessary. Sometime due to limitation in dam site and also
reduction in soil excavation volume, tunnel and intake location of hydro-electric power this structure
is needed to be constructed near the dam and its intake. In these cases, a combined structure of both
the intake and spillway can be constructed by using horseshoe-shaped weir to achieve a proper
economic condition in dam construction. In this study, by making physical models of the horseshoeshaped
spillway in laboratory dimension, some hydraulic parameters like discharge coefficient,
velocity and water surface profiles in different parts of the horseshoe-shaped spillway were
investigated. Results showed that in horseshoe-shaped spillways, with increasing the ratio of head to
spillway length, discharge coefficient was decreased about 0.6 to 0.7. This reduction in discharge
coefficient had different trends for spillways with length of greater or less than 112cm. Comparison
of the results between the rectangular weir and the horseshoe-shaped spillway by consideration an
equal width for them showed that horseshoe-shaped spillway could reduce head above the weir about
54%. Investigation of the water surface profiles showed that overflowing of waters into the horseshoe
spillway, created the rooster tail type hydraulic jump.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discharge coefficient
  • Horseshoe-shaped spillway
  • Physical model
  • Rooster tail hydraulic jump
بازرگان ج و مهرانی س، 1386. بررسی تاثیر پارامترهای مؤثر بر روی ضریب دبی سرریزهای نیم دایره­ای در پلان، ششمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه شهرکرد.
حیدرپور م، موسوی ف و روشنی زرمهری ع، 1385. بررسی سرریزهای چند وجهی با پلان مستطیلی و U شکل، مجله علوم وفنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال 10، شماره 3 (الف)، صفحه­های 1 تا11.
شمسائی ا، 1385. طراحی وساخت سدهای مخزنی، جلد چهارم (تأسیسات هیدرولیکی)، انتشارات دانشگاه علم وصنعت ایران.
 Aydin CM, 2011. CFD simulation of free-surface flow over triangular labyrinth side weir, J Advances in Engineering Software 45: ­159–166.
Falvey HT, 2003. Hydraulic Design of Labyrinth Weirs, ASCE, USA.
Kaya N, Emiroglu ME and Agaccioglu H, 2011. Discharge coefficient of a semi-elliptical side weir in subcritical flow, Journal of  Flow Measurement and Instrumentation 22: 25–32.
Khatsuria RM, 2005. Hydraulics of Spillways and Energy Dissipators, Marcel Dekker Press, New York.
Novak P, Guinot V, Jeffrey A and Reeve D, 2010. Hydraulic Modelling –An Introduction, Spon Press, New York.