Experimental study of the effect of dentate, orifice and aerator on a triangular labyrinth weir

Document Type : Original Article

Authors

1 Water science & engineering,, Arak University

2 Water & Science engineering department, Arak University

3 Water science & engineering department, Arak University

Abstract

Dam Weirs are used to regulate the water level. About 33 percent of dam failures have occurred due to insufficient capacity of weirs. One way to prevent is to use weir with nonlinear crest, such as labyrinth weir. In this study, the effect of dentate and orifice as well as a combination of both in the weir and in three magnification ratios of 2, 3 and 4 were investigated. The experiments were performed in a rectangular laboratory channel 15 meters long, 0.8 meters wide and 1 meter high with a flow rate of 10 to 90 liters per second. Nine physical models of weirs were used in this study, which were 3 mm thick, 15 cm high and 40, 60 and 80 cm long. Also, quarter cylinders with a radius of 1.5 cm were installed as aerators on the simple weir models. The results showed that aerators increase the discharge coefficient up to 13% compared to simple labyrinth weir. But with the increase in flow as well as the magnification of the labyrinth weir, this effect will be very small. Studies showed for L/W= 2 and H/P= 0.2, the discharge coefficient of orifice-dentate weir and dentate weir are 75.6 and 17.5 percent, respectively, more than the simple labyrinth weir. However, dent and orifice may lose their efficiency in high heads and the discharge coefficient will be close to simple labyrinth weir. The reason for these changes is the flow interference in downstream of weir which will be more by creating dentate and orifices. Also, increasing the magnification of labyrinth weir reduces the discharge coefficient, but this reduction in orifice-dentate labyrinth weir is much greater than the other two types of weirs and reaches up to 40%. Therefore, the orifice-dentate labyrinth weir performance at high magnification ratios does not seem appropriate.

Keywords

References

اسمعیلی ورکی، م.، رضوی‌زاده، م. 1392. بررسی مشخصات هیدرولیکی جریان بر روی سرریزهای کنگره‌ای با پلان نیم‌دایره‌ای. نشریه آب و خاک علوم و صنایع کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد. 27(1): 224-234.
داودمقامی، د.، بانژاد، ح.، صانعی، م. و محسنی موحد، س.ا. 1396. بررسی تاثیر رقوم بستر بالادست و پاییندست روی ضریب آبگذری سرریز نوک اردکی لبه تیز. نشریه علمی-پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز. 9(4): 413-425.
خلیلی، ب.، عباس پور، ا. و فرسادی زاده، د. 1398. بررسی آزمایشگاهی مشخصات جریان در مدل ترکیبی سرریز-دریچه کنگره ای تک سیکل، سومین کنفرانس ملی هیدرولوژی ایران، تبریز.
خلیلی، ب.، عباسپور، ا.، فرسادیزاده، د. و پارسا، ج. 1400. بررسی آزمایشگاهی جریان در سازه ترکیبی سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای تک سیکل-دریچه. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 15(1): 62-74.
رضایی، م. عمادی، ع. و آقاجانی مازندرانی، ق. 1394. مطالعه آزمایشگاهی سرریز کنگره‌ای مستطیلی، مجله آب و خاک. 9(6): 1438-1446.
ضمیری، ا.، کرمی، ح.، فرزین، س. 1395. مطالعه عددی سرریز کنگره‌ای با استفاده از مدل آشفتگی RNG. پانزدهمین کنفرانس بین‌المللی هیدرولیک ایران. دانشگاه بین‌المللی امام خمینی قزوین.
عمادی، ع. و کاکویی، س. 1399. بررسی آزمایشگاهی تاثیر موقعیت دریچه بر ضریب دبی سرریز- دریچه کنگره‌ای مستطیلی. مجله پژوهش آب ایران. 38: 11-20.
ماجدی اصل، م. و فولادی پناه، م. 1397. کاربرد سیستمهای تکاملی در تعیین ضریب دبی سرریزهای کنگره‌ای مثلثی. نشریه علوم آب و خاک. 22(4): 279-290.
میرناصری، م.، عمادی، ع.، فضل اولی، ر. و آقاجانی، ق. 1392. بررسی آزمایشگاهی ابعاد دریچه بر ضریب آبگذری مدل ترکیبی سرریز کنگره‌ای مستطیلی دریچه دار. دوازدهمین همایش سراسری آبیاری و کاهش تبخیر، کرمان.
Ahmadi, Z., Mohseni Movahed, S. and Mozaffari, J. 2019. The effects of dentate crest and a row of consecutive orifices along and below the crest edge on labyrinth weir efficiency. Canadian of journal of civil engineering. 46: 552–555.
Gupta, K., Kumar, S. and Ahmad, Z. 2014. Flow characteristics of sharp-crested W-planform weirs. International Journal of Advanced Technology and Engineering Research. 176-180.
Dabling, M. and Tullis, B. 2018. Labyrinth weirs with angled approach flow. Journal of hydraulic engineering. 144(12).
Noori, B.M. and Aaref, N.T. 2017. Hydraulic Performance of Circular Crested Triangular Plan Form Weirs. Arabian Journal for Science and Engineering. 42:4023-4032.
Samani, J.M.V. and Mazaheri, M. 2009. Combined Flow over Weir and under Gate. Journal of Hydraulic Engineering. 135(3): 224-22.
Sangsefidi, Y., Mehraein, M. and Ghodsian, M. 2018. Experimental study on flow over in-reservoir arced labyrinth weirs. Flow Measurement and Instrumentation.59:215-224.
Tullis, B.P, Amanian, N. and Waldron, D. 1995. Design of labyrinth weir spillways. American Society of Civil Engineering. Journal of Hydraulic Engineering. 121(3): 247-255.
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 15, Issue 4 - Serial Number 88
September and October 2021
Pages 907-917

Files

Share

How to cite

Statistics