بررسی هیدرولیکی و طراحی دریچه فلپ اصلاح شده برای کنترل خودکار سطح آب در کانال-های آب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه مهندسی آب،دانشکده کشاورزی،دانشگاه فردوسی مشهد،ایران

3 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

امروزه با توجه به اهمیت مصرف آب، استفاده از سازه­های هیدرولیکی که بتوانند با دقت مناسب میزان آب را تنظیم و کنترل نمایند بسیار با اهمیت می­باشد. از سازه­های هیدرولیکی که تراز آب بالادست خود را تثبیت می­کند، دریچه فلپ می­باشد. با وجود افزایش استفاده از این دریچه، وجود مشکلاتی حین بهره­برداری از آن باعث شده دقت آن کاهش یابد. جدایش جریان از لبه­های آن و ایجاد لرزش و کاویتاسیون و به هم خوردن تنظیمات آن از مهم‌ترین مشکلات آن می­باشد. در این تحقیق برای کاهش معایب دریچه فلپ، اصلاحاتی بر روی آن ایجاد شد. بدین منظور مدلی هیدرولیکی از دریچه فلپ اصلاح شده ساخته شد. در دریچه جدید از لبه گرد گوشه استفاده شد که باعث انطباق بهتر خطوط جریان بر لبه آن و عدم ایجاد نوسان و جدایش جریان شد. علاوه بر این، نوع وزنه تعادل در دریچه اصلاح شده باعث تعادل بهتر دریچه شد. برای تحلیل‌های استاتیکی، میزان فشار وارد بر دریچه در دبی‌های مختلف اندازه‌گیری شد و با استفاده از آن معادله‌­ی عمومی برای تخمین نیرو و گشتاور بازکننده‌ی دریچه بدست آمد که قابل به­کارگیری برای دریچه‌های مشابه می­باشد. در انتها پارامترهای لازم برای طراحی دریچه مانند وزن، وزنه تعادل و شعاع انحنای لبه دریچه، ارایه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydraulic study and Design of modified flap gate to automate the water level control in canals

نویسندگان [English]

  • ali Rabiee Moghadam 1
  • saeedreza khodashenas 2
  • ali naghi ziaie 3
1 M. Sc. Student of Hydraulic Structures, Ferdowsi University of Mashhad
2 water engineering group professor'Mashhad ferdowsi university, Iran
3 Associate Professor, Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

Nowadays, considering the importance of water, the hydraulic structures that can accurately control the amount of water is very important. One of the automatic hydraulic gates that fixes the upstream water level is the flap gate. Despite the development of the use of this gate, the existence of problems during operation makes it less accurate.These gates have some disadvantages such as, flow separation, vibration and cavitation. These phenomenon can change the configuration of gate.  In this study, a new flap gate has been developed to reduce the disadvantages of the classic flap gate. For this purpose, a hydraulic model was made. In modified flap gate, a round-edge was used to prevent the flow separation. Additionally, a new counterbalance provided a better balance in gate. For static analyzes, the pressure applied to the gate was measured in different discharges and using a general equation for estimating the force and gate opening moment. These equations can be used for similar gates. Finally, the parameters for valve design were presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Automatic hydraulic gate
  • Automatic water level control
  • Flap gate
  • irrigation canals
Ambrosini,K. 2014. Analysis of Flap Gate Design and Implementations for Water Delivery Systems in California and Nevada, BioResource and Agricultural Engineering, BioResource and Agricultural Engineering Department, California Polytechnic State University, San Luis Obispo.
Belaud,G.; Litrico,X., De Graff,B., Baume,J.P. 2008. Hydraulic Modeling of an Automatic Upstream Water Level Control Gate for Submerged Flow Conditions, Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 134.3: 315-326.
Brants,M.L. 1995. Automatic gates facilitate water management in Punggur Utara Irrigation Project (Indonesia). Republic Haskoning Royal Dutch Consulting Engineers and Architects, Nijmegen, The Netherlands.
Brouwer,S. 1987. Design and application of automatic check gate for tertiary turn outs. Proceeding 13th International Congress on Irrigation and Drainage, Rabat, Morroco.
Burt,C., Angold,R., Lehmkuhl,M and Styles,S. 2001. Flap gate design for automatic upstream canal water level control Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 127.2: 84–91.
De Graaff,B. 1998. Stability analysis of the Vlugter gate. Master’s thesis, Delft University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft, The Netherlands.
Goussard,J. 1987. Neyrpec automatic equipment for irrigation canals. Proceeding Planning, Operation, Rehabilitation and Automation of Irrigation Water Delivery Systems, ASCE, New York.
Hager,H. 2002. Discussion of Flap Gate Design for Automatic Upstream Canal Water Level Control Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 128.4: 264
Kang.,Y.B. Rjap,A. Huang, K. 2013. The Application of Hydraulic Automatic Flap Gate in the Regulation Project of Duanmijian River. Applied Mechanics and Materials. 380-384: 4155-4158
Kimura,Y., Yamakawa,Y., Kawabata,T., Mizutani,N., Hiraishi,T., Mase,H. 2012. Experimental study for response of wall attached-type flap-gate against bore-type tsunamis Journal of Japanese. Socity of  Civil Engineering. Seri. B3.68. 2: 246-251
Kimura,Y., Shimizu,K., Wani,M., Yasuda,M., Kimura,H and Mase,H. 2015. Development and Installation of Flap-gate Seawall against Tsunami, in: Proc., Coastal Structures and Solutions to Coastal Disasters Joint Conference, ASCE, Boston, US.
Kimura,Y., Wakunaga,T., Yasuda,M., Kimura H., Kani,N., Mase,H. 2017. Development and verification of wall-flap-gate as tsunami inundation defence for nuclear plants, Nuclear Engineering and Design. 323.11: 299-308
 Litrico,X., Belaud,G., Baume,J.P and Bruno,J.R. 2005. Hydraulic Modeling of an Automatic Upstream Water-Level Control Gate. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 131.2:176 - 189
Raemy,F and Hager,W. 1998. Hydraulic level control by hinged flap gate. Proceedings Institution Civil Engineers Water Maritime and Energy. 130: 95–103.
Vlugter,H. 1940. Over zelfwerkende peilregelaars bij den waterstaat in nederlandsch-indie. De ingenieur in Nederlandsch-Indie, 6 (in Dutch). 84–93