تحلیل هیدرولیکی چرخش سرریز- دریچه نیم‌استوانه‌ای با بازشدگی ثابت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

سازه‌های کنترل و اندازه‌گیری جریان نظیر دریچه‌ها و سرریزها از اجزای مهم در شبکه‌های آبیاری و زهکشی می‌باشند. با توجه به مشکل رسـوب‌گذاری در سرریزها و تجـمع مواد شـناور پشت دریچه‌ها، مدل سازه ترکـیبی سـرریز- دریچه پیشنهاد گردید تا مواد قابل ته‌نشین به راحتی از دریچه خارج و مواد معلق به شکل بهتری از روی سرریز تخلیه ‌شوند. یکی از انواع آن، سرریز- دریچه نیم‌استوانه‌ای است که به علت انحنای خطوط جریان و چسبیدن جریان به بدنه‌ی سازه دارای مزایایی از جمله سهولت عبور اجسام شناور، سهولت طراحی، ضریب دبی عبوری بالا نسبت به سایر سازه‌های ترکیبی (لبه‌تیز و لبه پهن و ...) می‌باشد. در این پژوهش، هیدرولیک جریان عبوری از مدل فیزیکی سرریز- دریچه نیم‌استوانه‌ای با چرخش حول مرکز و لبه‌ نیم‌استوانه از صفر تا 180 درجه با ارتفاع بازشدگی دریچه ثابت، بررسی شد. آزمایش‌ها در کانالی مستطیلی و افقی به ‌طول 11 متر و عرض 30 سانتی‌متر، تحت سه مدل سرریز- دریچه نیم‌استوانه‌ای با قطرهای 70، 120 و160 میلی‌متر انجام شد. کم‌ترین ضریب دبی در زاویه90 درجه و بیش‌ترین آن به ترتیب در زوایای 45 و30 درجه اتفاق افتاد. برای قطرهای 70، 120 و 160 میلی‌متر، کم‌ترین پس‌زدگی آب به‌ترتیب در زاویه‌ی صفر، 45 و 30 درجه مشاهده شد و بیش‌ترین آن برای هر سه قطر، در90 درجه حاصل گردید. همچنین، در نسبت عمق آب بالادست به میزان بازشدگی دریچه‌ی ثابت، برای زوایای مورد بررسی، با افزایش قطر، ضریب دبی سازه ترکیبی کاهش یافت. نتایج نشان داد که علاوه ‌بر زاویه‌ی قرارگیری انحنای نیم‌استوانه نسبت‌به افق، قطر سازه بر ضریب دبی و پس‌زدگی سازه ‌ترکیبی مؤثر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydraulic analysis of inclination of half-cylindrical weir-gate with fixed opening

نویسندگان [English]

  • samira ziaeifar 1
  • Mehdi Meftahhalaghi 2
  • Mohsen Masoudian 3
  • Amir Ahmad Dehghani 4
1 Expert of Water engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
2 Associate Professor, Water engineering Department, Gorgan Agricultural Sciences and Natural Resources University
3 Associate Professor, Water engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
4 Associate Prof., Dept. of Water Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources., Gorgan., Iran
چکیده [English]

Flow control and measurement structures such as gates and weirs are important components in irrigation and drainage networks. With regard to the problem of sedimentation in weirs and the accumulation of floating materials behind the gates, a combined weir- gate structure to facilitate draining of materials through the gate and suspended materials through weir. One of its types is half-cylindrical weir–gate which, due to the curvature of the flow lines and adhesion on body of the structure, it has advantages including ease of passage of floating objects, ease of design, higher flow discharge coefficient compared with other combined structures (sharp-crested and broad-crested, etc.). This research was aimed to analyze the hydraulic of passing flow from half-cylindrical weir–gate structure by rotating around the center and edges half-cylindrical from 0° to 180° with fixed gate opening height. Experiments were done in a rectangular and horizontal flume with 11 meter length and 30cm width under three models of half-cylindrical weir–gate with 70, 120 and 160 mm diameters. The minimum discharge coefficient occurred at 90° and its maximum happened at 45° and 30° angles, respectively. For diameters of 70, 120 and 160 mm, the minimum back water was observed at 0°, 45° and 30°, respectively, and the largest one was observed at 90° for all three diameters. Moreover, in relation to the depth of upstream water to the opening of the fixed valve, for the angles, by increasing diameter, the discharge coefficient of the combined structure decreased. The results showed that, in addition to the angle of the half-cylindrical curvature relative to horizon line, the diameter of the structure is effective on the discharge coefficient and back water of the combined structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Back water
  • Combined structure
  • Discharge coefficient
  • Rotation axis
حسینی،م و ابریشمی،ج. 1394. هیدرولیک کانال­های باز، انتشارات آستان قدس رضوی، مشهد، دانشگاه امام رضا(ع)، 616 ص.

حیدرپور،م.، ایزدی­نیا،ا و سعادت­پور،ع. 1385. بررسی توزیع فشار روی تاج سرریزهای استوانه­ای و تاج دایره­ای با ارتفاعات مختلف، مجموعه مقالات اولین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران، 12 الی 14 اردیبهشت، 7 ص.

رضویان،ح و حیدرپور،م. 1386. بررسی خصوصیات جریان ترکیبی از روی سرریز مستطیلی با فشردگی جانبی و زیر دریچه مستطیلی بدون فشردگی در حالت لبه­تیز، مجموعه مقالات نهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر، کرمان، ایران، 8 ص.

شهابی،م.، طالب بیدختی،ن و دهقانی،ا. 1389. تعیین ضریب آبگذری دریچه شعاعی در حالت جریان آزاد و مستغرق، مجموعه مقالات نخستین کنفرانس ملی پژوهش­های کاربردی منابع آب ایران، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران، 21 الی 23 اردیبهشت، صص: 608 - 599.

علیزاده،ف. 1393. بررسی آزمایشگاهی و عددی میدان جریان اطراف سرریز- دریچه نیم­استوانه­ای، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم­کشاورزی و منابع­طبیعی ساری، ساری، ایران، 101 ص.

فیض­اله،ف.، قدسیان،م و دهقانی،ا. 1385. بررسی آزمایشگاهی بر روی ضریب تخلیه جریان هم­زمان دریچه و سرریز جانبی در خم180 درجه، مجموعه مقالات هفتمین سمینار بین­الملی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران، 8 ص.

قره­گزلو،م. 1391. بررسی آزمایشگاهی جریان هم­زمان از مدل ترکیبی سرریز- دریچه استوانه­ای، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری،ایران، 84 ص.

قره­گزلو،م.، مسعودیان،م.، صالحی­نیشابوری،ع.ا.، نادری،ف و سوری،ا.1392. مقایسه آزمایشگاهی ضریب دبی مدل ترکیبی سرریز- دریچه استوانه­ای و نیم­استوانه­ای در کانال کوچک، مجله پژوهش های حفاظت آب و خاک. 20 : 195-185.

قره­گزلو،م.، مسعودیان،م.، صالحی­نیشابوری،ع.ا.، سوری،ا و نادری،ف. 1391. مقایسه آزمایشگاهی هیدرولیک سرریز- دریچه استوانه­ای و نیم­استوانه­ای، مجموعه مقالات نهمین کنفرانس بین­المللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران، 19- 21 اردیبهشت، 7 ص.

محمودیان شوشتری،م. 1388. اصول جریان در مجاری باز، انتشارات دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران، 985 ص.

مسعودیان،م.، قره­گزلو،م.، سوری،ا و ضیایی­فر،س. 1390. بررسی خصوصیات جریان ترکیبی از سرریز- دریچه نیم­استوانه­ای با انحنا بالادست در زوایای مختلف قرارگیری نسبت به افق، مجموعه مقالات یازدهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر کرمان.

مسعودیان،م.، قره­گزلو،م.، سوری،ا و ضیایی­فر،س. 1391. بررسی اثر چرخش سرریز- دریچه نیم­استوانه­ای بر میزان افت انرژی جریان عبوری، مجموعه مقالات یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران، آبان، 7 ص.

مسعودیان،م.، فندرسکی،ر و قره­گزلو،م. 1392. مطالعه­ی ضریب بده­ی سرریز- دریچه استوانه­ای و تعیین رابطه­ی آن با ضریب بده­ی دریچه و سرریز جداگانه. مجله­ی مهندسی منابع آب، دوره ششم، شماره 16. صص: 62-51.

مسعودیان،م.، سوری،ا و ضیایی­فر،س. 1393. اثر چرخش سرریز- دریچه نیم­استوانه­ای بر میزان افت کارمایه و ضریب بده. مجله­ی مهندسی منابع آب. 7. 22: 100-85.

Bos, M. G. 1976. Discharge measurment structures, international institute for land reclamation and implovment / LIRI wageningen, the netherlands. Pp: 107- 126.

Chanson, H and Montes, J. S. 1998. Over flow characteristics of circular weirs: effects of inflow condition, Journal of Irrigation And Drainage Engineering. Vol.32, No.1, Pp: 152-161.

Chanson, H. 2009. Discussion of hydraulics of broad-crested weirs with varying side slopes, Journal of irrigation and drainage engineering, ASCE, Vol.136, No.7, Pp: 508-509.

Israelsen,O.W and Hanson,V.E. 1962. Irrigation principle and practices. 3 rd .ed. New York. 447 p.

Masoudian,M., Gharahgezlou,M. 2012. Flow characteristics of cylindrical weirs in a small laboratory canal, Journal of Science Series Data Report. April, Vol.4, No.4, Pp: 12-23.

Mazlom Shahraki,S and Honar,T. 2012. Check specifications hydraulic cylinder and semi side wire. 9th international congress on civil engineering isfahan university of technology. 19 to 21 May.

-Negm, A. M. Al- Brahim, A. M. and Alhamid, A. A. 2002. Combined free flow over weirs and below gates, Journal of hydraulic research, Vol.40, No.3, Pp: 359-365.

Negm, A. M. El-Saiad, A. A. and Saleh, O. K. 1997. Characteristics of combined flow over weirs and below submerged gates, Proc. of Al- Mansoura engineering, Vol.3, No.2, Pp: 259-272.

Samani, J. M. V. and Mazaheri, M. 2009. Combined flow over weir and under gate, Journal of hydraulic engineering, Vol.135, No.3, Pp: 224-227.