طرح جدید سرریزهای لبهتیز کسینوسی با هدف افزایش دقت اندازهگیری دبی و جلوگیری از رسوبگذاری در شبکه های آبیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 دانشیار دانشگاه لیکهد کانادا

چکیده

در شبکه­های آبیاری، رسوب­گذاری و تشکیل دلتای رسوبی در بالا­دست سرریز لبه­تیز از مشکلات سرریز­ها است. بدین منظور، تغییر در هندسه مقطع سرریز و ارایه طرحی نو برای تغییر شرایط هیدرولیکی در بالادست مورد توجه می­باشد. در این راهکار، با افزایش شدت آشفتگی4 در بالادست سرریز، از رسوب­گذاری در این ناحیه جلوگیری به عمل می­آید. با هدف افزایش شدت آشفتگی در سرریز­ها، سرریز با دیواره کسینوسی با عرض گلویی مختلف معرفی شد. ارزیابی تأثیر سرریز جدید با دیواره کسینوسی بر شرایط جریان توسط مقایسه داده­های شدت آشفتگی و پروفیل آبشستگی در پشت دیواره سرریز صورت گرفت. محاسبه شدت آشفتگی در بالا­دست سرریز، به وسیله سرعت­سنج صوتی (ADV) انجام شد. میزان شدت­آشفتگی از رابطه ویلکاکس5 برآورد شد. نتایج نشان داد سرریز دیواره کسینوسی با بازشدگی w/B=0.1 بیش­ترین شدت­آشفتگی در بالادست سرریز را ایجاد می­کند. نتایج شدت آشفتگی با نتایج پروفیل آبشستگی در بالا­دست سرریز مورد مقایسه و ارزیابی قرار داده شد. در نهایت مشاهده شد که افزایش شدت آشفتگی حاصل از تغییر شرایط هیدرولیکی سرریز در بالادست، بر شسته شدن و خودپالایی سرریز، تأثیر­گذار است. در سرریز­های کسینوسی نسبت به سرریز­های مستطیلی، خودپالایی رسوبات تا 47% افزایش پیدا می­کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

New Sharp-Crest Weir with Purpose of Increasing Flow Rate Accurate and Decreasing Sediment in Irrigation Channels

نویسندگان [English]

  • saeed salehi 1
  • kazem Esmaili 2
  • Amir Hosein Azimi 3
1 PhD Student, Water Science and Engineering Department. Ferdowsi University of Mashhad.Mashhad Iran
2 Associate Professor, Water Science and Engineering Department. Ferdowsi University of Mashhad.Mashhad, Iran
3 Associate Professor, University of lakehead ,Canada
چکیده [English]

Rectangular weirs are used in irrigation system to measuring flow rate. One of the most important difficult in these weirs is sediment. Gathered sediment at the upstream weirs usually can change the hydraulic structures flow behind the weirs at the upstream. It can be caused to decreasing discharge coefficient and make sharp weir to board weirs. Recently some alternative proposed to solve this defect. Some solution focused to increasing turbulence intensity that it can cause to rising sediment transport at the upstream weirs. This study for obtaining this purpose, introduce new sharp-cosine weirs. In this research velocity components were calculated by using ADV device in grid plane (2cm*4cm). Turbulence intensity counted as Wilcox (1993) equation at the upstream plane weirs. Values turbulence intensity compared with rectangular weir. Result show by using this weir type sediment transport increased 47 percent versus rectangular weir. Also, the turbulence intensity in cosine weir with w/b=0.1 has maximum value. By embanking sediment at the upstream weirs invested effect of turbulence intensity on sediment transport, too. Finally, maximum depth of score hole occurred in cosine weir with w/b=0.1 and this matter indicated that places occurred maximum turbulence intensity predicted these occurred maximum depth of score hole. It emphasizes turbulence intensity has significant relative with sediment transport in sharp weirs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acoustic velocity Doppler
  • Cosine weir
  • Turbulence Intensity
  • souring
Ackers,P., White,W.R., Perkins,J.A and Harrison,A.J. 1978. Weirs and flumes for flow measurement. John Wiley and Sons Ltd., Chichester, West Sussex, UK, 327 p.
Afzalimehr,H and Bagheri,S. 2009. Discharge coefficient of sharp-crested weirs using potential flow. Journal of Hydraulic.  Research. 47.6: 820-823.
Bagheri,S and Heidarpour,M. 2010. Flow over rectangular sharp crested weirs. Journal of  Irrigation  Science. 28.2: 173–179.
Bos,M.G. 1985. Long throated flumes and broad crested weirs. Martinus Nijhoff/Dr W. Junk Publishers, Dordrecht, The Netherlands.
Bos,M.G. 1989. Discharge measurement structure. 3rd. international Institute for Land Reclamation and Improvement, Wageningen, The Netherlands.
Finelli,C.M., Hart,D.D and Fonseca,D.M. 1999. Evaluating the spatial resolution of an acoustic Doppler velocimeter and the consequences for measuring near-bed flows, the Hawaii ocean time series. Publication History
Dawei,H and Bruce,w. 2013. Flow patterns and turbulence structures in a scour hole downstream of a submerged weir Journal of Hydraulic Engineering .140. 1:68-76
Guan,D., Melville,B.W and Friedrich,H. 2015. Live-Bed Scour at Submerged Weirs. Journal of Hydraulic Engineering. 141: 887-890
Greve,F.V. 2007. Flow of water through circular, parabolic, and triangular vertical notch weirs. Engineering Bulletin, Purdue University.40.2:37-60.
Gaudio,R., Marion,A and Bovolin,V. 2000. Morphological effects of bed sills in degrading rivers. Journal of Hydraulic Research. 38.2:89–96.
Hakim,S.S and Azimi,A,H. 2017. Hydraulics of Submerged Triangular Weirs and Weirs of Finite-Crest Length with Upstream and Downstream Ramps.  Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 143 . 8  
Oreizi,Z., Heidarpoor,M and Bagheri,S. 2014. Hydraulic Characteristics of Flow Over Sinusoidal Sharp-Crested Weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engineering.141.3:
Scurlock,S.M., Thornton,C.I and Abt,S.R. 2012. Equilibrium scour downstream of three-dimensional grade-control structures. Journal of Hydraulic Engineering. 138.2: 167-176
Vatankhah,A.R. 2012. Head-discharge equation for sharp-crested weir with piecewise-linear sides. J. Irrig. Drain. Eng. 138.11: 1011–1018
Wilcox,D.C. 1993. Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, Journal of Fluid Mechanics. 289. 405-407