بررسی شرایط مختلف هیدرولیکی و بهره‌برداری دریچه سالونی و توسعه مدل ریاضی سازه در انطباق با مدل هیدرودینامیک ICSS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد رشته سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس،تهران، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی سازه‌های آبی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 استادیار گروه آبیاری زهکشی، دانشکده کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

 به‌منظور اجرای برنامه‌های توزیع و تحویل آب و کنترل و تنظیم جریان، تاکنون سازه‌های متعددی برای شبکه­های آبیاری طراحی شده و مورد استفاده قرار گرفته­اند. دریچه سالونی یکی از سازه­های کنترل و تنظیم سطح آب بوده که دارای مزایای مختلفی نظیر روگذر بودن جریان، اتوماسیون آسان، عبور هم­زمان رسوبات و... می­باشد. ارزیابی عملکرد سازه با توجه به تنوع روابط هیدرولیکی و روش‌های مختلف بهره‌برداری با استفاده از مدل‌های ریاضی، میسر است. با توجه به طبیعت غیرماندگار جریان در کانال­های آبیاری، تلفیق مدل ریاضی با مدل هیدرودینامیک ضرورت دارد. در این تحقیق، شرایط مختلف هیدرولیکی و اجرایی که ممکن است دریچه، تحت آن­ها بهره­برداری شود مورد بررسی قرار گرفت. سپس مدل ریاضی دریچه سالونی برای کلیه حالات کاربردی توسعه داده شد و با مدل هیدرودینامیک ICSS، تلفیق شد. مدل توسعه داده شده توسط داده­های آزمایشگاهی مورد صحت­سنجی قرار گرفت و حداکثر خطای عمق، 6% برآورد شد. سپس، مدل ریاضی در کانال E1R1، از شبکه آبیاری دز تحت شرایط کاربردی مختلف، شبیه­سازی شد و نتایج نشان داد مدل تهیه شده برای انواع شرایط کاربردی به­خوبی عمل می­نماید و از آن می­توان در انواع مطالعات مرتبط با این نوع سازه در کانال­ها و شبیه­­سازی شبکه­های مجهز به این نوع آب­بند استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating Various Hydraulic and Operation Conditions of Lopac Gate and Developing its Mathematical Model in Accordance with the ICSS Hydrodynamic Model

نویسندگان [English]

  • Reyhaneh Naghaei 1
  • Mohammad Javad Monem 2
  • Seyed Mehdi Hashemy Shahedany 3
1 M. Sc. Graduate, Department of Water Structures, The University of Tarbiat Modares., Tehran., Iran
2 Associate Professor, Department of Water Structure Engineering, Tarbiat Modares University., Tehran., Iran
3 Assistant Professor, Department of Irrigation and Drainage, Tehran., Iran
چکیده [English]

In order to delivery and distribution programs of water in irrigation network have been used the design and implementation of different structures. Lopac gate is one of the upstream control structures having some advantages such as, performing as overflow structure, easy automation, crossing sediments and floating bodies simultaneously. One of the effective tools to study control structures is mathematical model. Due to the unsteady nature of flow in irrigation canals, incorporation of mathematical model of control structure with hydrodynamic models, is necessary. In this research, the Various Hydraulic and Operation Conditions of Lopac Gate is introduced and mathematical model of Lopac gate is developed and linked with ICSS hydrodynamic model. The developed model is validated using physical model data. The maximum error obtained as 6%, which is acceptable for practical purposes. The model was tested on a canal of DEZ irrigation network in Iran under many different conditions. Results showed that, the model is performing well for tested applications and could be used in various studies of irrigation canals equipped with this structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lopac gate
  • Hydraulic and Operation Conditions
  • ICSS model
  • Hydrodynamic model
ابریشمی،ج و حسینی،س.م. 1372. هیدرولیک کانال­های باز چاپ اول، مشهد، انتشارات آستان قدس
نقائی،ر. 1393. توسعه مدل ریاضی دریچه سالونی و تلفیق آن با مدل هیدرودینامیک ICSS. پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس تهران.
نقائی،ر و منعم،م.ج. 1392. تدوین روابط سازه دریچه سالونی در قالب شرایط مرزی مدل هیدرودینامیک  ICSS به­منظور تهیه مدل ریاضی آن. در اولین همایش ملی سازه­های آبی و آبیاری. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.
نقائی،ر و منعم،م.ج. 1392. معرفی شرایط مختلف هیدرولیکی و بهره­برداری دریچه سالونی در کانال­های آبیاری. اولین همایش ملی آبیاری و بهره­وری آب. انجمن آبیاری و زهکشی ایران. دانشگاه فردوسی مشهد، 10 بهمن 92.
نقائی،ر و منعم،م.ج. 1394. شبیه­سازی انواع شرایط کاربردی دریچه سالونی و ارائه دستورالعمل بهر­ه­برداری از سازه در کانال E1R1 از شبکه آبیاری دز. اولین کنگره ملی آبیاری و زهکشی، انجمن آبیاری و زهکشی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد، 23 و 24 اردیبهشت 94.
یوسفوند،ف و منعم،م.ج. 1393، استخراج معادله دبی دریچه سالونی به عنوان سازه نوین آب­بند با فشردگی جانبی با استفاده از رابطه انرژی در شرایط جریان آزاد. اولین سمینار مدیریت آب در مزرعه، موسسه تحقیقات آب و خاک، کرج
یوسفوند،ف. 1393، تأثیر شرایط هیدرولیکی و بهره­برداری بر عملکرد دریچه­های سالونی. پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس تهران.
Amein,M. 1968. An Implicit Method for Numerical Flood Routing, Water Resources Research. 4.4: 719-726.
Amein,M and Fang,C.S. 1970. Implicit Flood Routing in Natural Channels, Hydraulic Division, ASCE, December 1970, 2481-2500.
AS2I (Aqua Systems 2000). (2005). “Hydra LOPAC gate.”
⟨http://www.as2i.net/products/control gates/hydra-lopac-gate⟩ (Mar. 10, 2013).
Henderson,F.M. 1966. Open Channel flow, Macmillan Publishing Company, New York.
Jean Gousard. 2000. Canal Operation Simulation Models (Provisional Catalogue of Models Currently Available), International Commission on Irrigation and Drainage (ICID), September 2000, PP. 1-27.
Manz,D. and Schaaljez,M. 1992. Development and application of the irrigation conveyance system simulation model. CEMAGREF-IIMI International Workshop on the Application of mathematical modeling for Improvement of Irrigation Canal Operation, Oct. 26-30, Montpellier, France.
Monem,M.J and Manz,D.H. 1994. Application of simulation techniques for improving the performance of irrigation conveyance systems. Journal of Water Resources Engineering. 2.1:1-22
Oad,R and Kinzli,k. 2006. SCADA Employed in Middle Rio Grande Valley to Help Deliver Water Efficiently. Colorado Water Newsletter of the Water Center at Colorado State University.
Shahverdi,K.,  Monem,M.J. 2012. Construction and Evaluation of BIVAL Automatic Control System for Irrigation Canals in Laboratory Flume,  Jour. of Irrigation and Drainage. 61. 2: 201-207.
Shahverdi,K., Monem,M.J. 2015. Application of Reinforcement Learning Algorithm for Automation of Canal Structures, Journal of Irrigation and Drainage. 64. 1: 77-84.
Skutcsh,J.C. 1993. Irrigation Water Delivery Models, Proceedings of the FAO Expert Consultation. Water Report. IEEE Transactions on Control Systems Technology. 16.4: pp: 664- 675.
The Canadian Society for Civil Engineering Task Committee on River Models. 1990. Comparative evaluation of river models, Vol. V of the Proceeding of the Annual Conference of
the CSCE. May 1990, Hamilton Ontario, Canada. 282-300.
Treske,A. 1980. Experimental Uberpristung Numerischer Berechnungsuertatinen von Hoch was serwellen, in Blind, Report of  of Hydraulic Research S.tation, TU Munchen, 44:1-133.