بررسی آزمایشگاهی جریان در سازه ترکیبی سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای تک سیکل- دریچه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سازه‌های آبی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران

3 استاد گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران

4 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

سرریزهای توام با دریچه سازه مهم و کلیدی در مدیریت آب در کانال‌های آبیاری می‌باشند. از طرف دیگر استفاده از سرریزهای کنگره‌ای به‌دلیل طول تاج بیش‌تر نسبت به سرریزهای خطی، در یک دبی ثابت، موجب کاهش نوسانات سطح آب می گردد. از آن‌جایی که با انباشت مواد رسوبی در بالادست سرریزها، شرایط جریان تغییر یافته و دقت روابط استخراج شده کاهش می‌یابد، به همین منظور، استفاده از ترکیب سرریز با دریچه می‌تواند راه‌حلی مفید برای عبور مواد شناور از روی سرریز و انتقال مواد رسوبی از زیر دریچه باشد. در تحقیق حاضر، به بررسی آزمایشگاهی جریان در سازه‌ی سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای تک سیکل همراه با دریچه برای سه زاویه راس 15، 20 و 25 درجه و با بازشدگی‌های دریچه 2، 4 و 6 سانتی‌متر و سه ارتفاع سرریز 14، 17 و 20 سانتی‌متر در یک کانال مستطیلی پرداخته شده است. با توجه به پارامترهای مؤثر بر مدل ترکیبی، مقدار ضریب دبی اندازه‌گیری شده به‌طور متوسط در محدوده 75/0-61/0 به‌دست آمد. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت Ht/P، ضریب دبی روند نزولی را طی می‌کند و به ازای Ht/P>0.6 ضریب دبی به مقدار ثابت 61/0 می‌رسد. ضریب دبی مدل ترکیبی با افزایش زوایای رأس سرریز، افزایش می‌یابد. هم‌چنین نتایج نشان داد ضریب دبی مدل سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای تک سیکل- دریچه با زاویه رأس سرریز 25 درجه و بازشدگی 2 سانتی‌متر، در مقایسه با مدل‌های ترکیبی با زاویه رأس سرریز 15 و 20 درجه بیشتزین مقدار ضریب دبی را دارا می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Combined Flow Trapezoidal Labyrinth Weir-Gate with One Cycle

نویسندگان [English]

  • behzad khalili 1
  • Akram Abbaspour 2
  • Davood Farsadizadeh 3
  • javad parsa 4
1 M.S student, Department of Water Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 2- Associate Prof, Department of Water Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
3 Prof, Department of Water Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
4 Assistant Prof, Department of Water Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

The combined weir- gate is important hydraulic structure in management of irrigation canals. On the other hand, the use of labyrinth weirs can reduce water level fluctuations due to longer crest lengths than linear weirs for a specific discharge. Because of the sediments deposition in upstream of the weirs the flow conditions change and the accuracy of the presented relationship is reduced. Therefore, the use of combined flow trapezoidal labyrinth weir-gate can be a useful solution for passage of floating substances over the weir and sediment transport under the gate. In this research, experimental study of combined flow trapezoidal labyrinth weir-gate with one cycle has done for three sidewall angles of 15, 20 and 25 degrees, three gate openings 2, 4 and 6 cm and three weir heights of 14 , 17 and 20 cm in a rectangular channel. Based on the effective parameters of the combined models, the mean discharge coefficient has obtained in the range of 0.61-0.75. The results show that the discharge coefficient decreases with increasing the ratio of Ht/P, and it reaches a constant discharge coefficient of 0.61 for Ht/P >0.6. The discharge coefficient of the combined model increases by increasing the angle of the weir. Also the results show that the discharge coefficient of trapezoidal labyrinth weir-gate has the highest value for weirs with a sidewall angle of 25 ° and gate opening of 2 cm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discharge coefficient
  • Experimental Model
  • sidewall angle
  • trapezoidal labyrinth- weir-gate
حسینی، س.م. و ابریشمی، ج. 1384. هیدرولیک کانال­های باز. انتشارات آستان قدس رضوی، مشهد.
پاشازاده، م.، حیدرپور، م.، سقائیان­نژاد، س. ح. و رضویان، س. ح. 1395. بررسی جریان همزمان از زیر دریچه­ی کشویی و روی سرریز ذوزنقه­ای در کانال دایره­ای. تحقیقات مهندسی سازه­های آبیاری و زهکشی. 17 (67): 46-33.
پسر کلو، م. و عمادی، ع. ر. 1397. مطالعه­ی هیدرولیک جریان در سازه­ی ترکیبی سرریز دریچه با سرریز مرکب-دایره‌ای ذوزنقه­ای مستطیلی. تحقیقات مهندسی سازه­های آبیاری و زهکشی. 19(71): 112-99.
سامانی، م. و جواهری، ا.  1390. تعیین ضریب دبی سرریزهای کلید پیانویی در حالت جریان آزاد. اولین کنفرانس بین­المللی و سومین کنفرانس سد و نیروگاه­های برقابی.
فتاحی، م. 1394. بررسی آزمایشگاهی ضریب دبی در سازه ترکیبی سرریز دریچه لبه تیز- قوسی در پلان. پایان نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 94 صفحه.
قره­گزلو، م.، مسعودیان، م.، هابر، ب.، و صالحی نیشابوری، س. ع .ا. 1392. بررسی آزمایشگاهی ضریب دبی مدل ترکیبی سرریز دریچه استوانه­ای و نیم استوانه­ای در کانال­های کوچک. فصلنامه پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. 8(11): 95-86.
موسویان شیراز، ف. 1396. بررسی عددی ضریب دبی جریان در مدل ترکیبی سرریز دریچه منشوری. پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، گرایش سازه­های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز.
میرناصری، م. 1392. بررسی آزمایشگاهی جریان هم‌زمان از مدل ترکیبی سرریز کنگره‌ای مستطیلی همراه با دریچه. پایان­نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، گرایش سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.
Ackers, A., White, W. R. and Perkins, J. A. 1978. Weirs and Flumes for Flow Measurements. John Wiley & Sons Pub., New York.
Swamee, P. K. 1988. Generalized rectangular weir equations, Journal of Hydraulic Engineering. 114(8): 945-949.
Ahmed, F. H. 1985. Characteristics of discharge of the combined flow through sluice gates and over weirs. Journal Engineering and Technology. Iraq. 3(2) 49-63.
Chow, V.T. 1959. Open –channel hydraulics. McGraw Hill Book Company, New York.
Fu, Z. F., Cui, Zh., Dai, W. H. and Chen, Y. J. 2018. Discharge coefficient of combined orifice-weir flow. Water. 10(699): doi: 10.3390/w10060699.
Hayawi, H. A. M. Yahia, A. A. G. and Hayawi. G. A. M. 2008. Free combined flow over a triangular weir and under rectangular gate. Journal of Damascaus University. 24(1): 9-22.
Lux, F. 1984. Discharge characteristics of labyrinth weirs, Proceedings of conference on Water for Resource Development. Coeur d’ Alene, ID, Aug., ASCE. 
Crookston, B.M. 2010. Labyrinth Weirs, graduate theses, Utah State University.
Kindsvater, C. E. and Carter, R. W. 1957. Discharge characteristics of thin plate weirs. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE. 83(6): 31- 36.
Masoudian, M. and Gharahgezlou, M. 2014. Flow characteristics of cylindrical weirs in a small laboratory canal. Journal of Science Series Data Report. 4(4): 12- 23.
Rajaratnam, N. and Subramaniya, K. 1967. Flow equation for sluice gates. Journal Irrigation and Drainage (ASCE). 93(3): 167- 186.
Rajaratnam, N. and subramaniya, K. 1976. Flow Equation for sluice gates. Journal of Irrigation and Drainage Division, Proc. ASCE. 93(3): 167-186.
Rajaratnam, N. 1977. Free flow immediately below sluice gates. Journal of Hydraulic Engineering (ASCE). 103 (4): 345- 351.
Samani, J. M. V. and Mazaheri, M. 2009. Combined flow over weir and under gate. Journal of Hydraulic Engineering, 135(3): 224- 227.
Salehi, S. and Azimi, A. H. 2019. Discharge characteristics of weir-orifice and weir-gate structures. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 145(11): 45-54.