تعیین مقطع بهینه و مشخصات هیدرولیکی کانال‏های پیش ساخته بتنی(کانالت)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد،‌ مشهد، ایران

2 استاد گروه مهندسی آب،دانشگاه فردوسی مشهد- مشهد،ایران

چکیده

امروزه استفاده از کانال‏های بتنی پیش ساخته (کانالت) به دلیل تمرکز در ساخت، امکان کنترل کیفی و کمی‏ بالا در مراحل مختلف ساخت و نیز سرعت بالای تولید و بهره‏ برداری مورد توجه خاص قرار گرفته است. علی‏رغم گذشت سه دهه از قدمت تولید و نصب کانالت‏ در ایران، برای طراحی تیپ‏های مختلف آن از آیین‏ نامه‏ های قدیمی استفاده می‏شود. در این تحقیق ابتدا با توجه به نحوه اجرا و بهره ‏برداری از کانالت‏ها، تعریفی برای مقطع بهینه این سیستم ارائه گردید. سپس مشخص شد که مقطع نیم ‏بیضی با نسبت قطر کوچک به بزرگ برابر 0.436، مقطع بهینه کانالت می‏باشد. مقایسه‏ای بین مقطع بهینه کانالت و مقطع نیم‏ دایره، نشان‏دهنده‏ای ارجحیت کانالت در کاهش تبخیر به میزان 34 درصد نسبت به مقطع نیم‏دایره در قبال افزایش 13 درصدی بتن مصرفی دارد که این امر به ویژه در مناطق با تبخیر بالای آب از اولویت بیشتری برخوردار است. همچنین با تعیین مشخصات هندسی کانال با مقطع نیم‏بیضی ناکامل (دارای عمق آزاد)، معادلات صریحی برای تعیین عمق بحرانی و نرمال در کانال با مقاطع نیم‏بیضی ارایه شد. معادلات پیشنهادی علاوه بر سادگی و درستی بالا، دارای حداکثر خطای نسبی کمتر از 1.4 درصد است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determine Optimal Section and Hydraulic Characteristics of Precast Concrete Channels (Canalette)

نویسندگان [English]

  • Hamid Kianmehr 1
  • Saeed Reza Khodashenas 2
1 Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
چکیده [English]

Nowadays, the use of precast concrete channels (canalette) have been considered due to its focus on manufacturing, the possibility of high quality and quantity control in different stages of construction, as well as high speed production and operation. Despite passage of three decades of production archaism and canalette installation in Iran, are used from old regulations for the design of different types. In this study, initially with regard to the implementation and operation of canalettes, was developed definition for optimal section of this system. Then it was determined that semi-elliptical cross-section with a ratio of small to large diameter of 0.436 is the optimal section of canalette. A comparison between the optimal section of canalette and semi-circular cross-section, represents canalette priority to reduce evaporation to 34% compared to the semi-circular cross-section against an increase of 13 percent is consumed concrete, this is of higher priority especially in areas with high evaporation of water. Also, by determining the geometric characteristics of the channel with incomplete half- ellipse section (with free depth), the explicit equations were presented for determining the critical and normal depth in a channel with half-ellipse sections. The proposed equations exhibit both simplicity and high accuracy, have a maximum relative error of less than 1.4%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Canalette
  • Critical and normal depths
  • Optimal Section
  • Precast concrete channels
  • Semi elliptical
اسلامیان، س. س.، گوهری، س. ع. و زارعیان، م. ج. 1386. بررسی مزایا و مشکلات استفاده از کانال‏های پیش‏ساخته در احداث شبکه‏های آبیاری درجه ٣ و ٤ در اصفهان. دومین کنفرانس ملی تجربه‏های ساخت تأسیسات آبی و شبکه‏های آبیاری و زهکشی، دانشگاه تهران، دانشکده مهندسی آب و خاک، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی.

امیدوار اشکلک، ع.، حبیبی، م. و رستمی، م. 1394. بررسی عملکرد کانالت در شبکه­های آبیاری و ارائه راهکارهایی جهت کاهش مشکلات ساخت و بهره‏برداری. دهمین کنگره بین‏المللی مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی عمران.

امیری تکلدانی، ا. و سیاهی، م. ک. 1387. طراحی کانال­های آبیاری و سازه­های وابسته. چاپ اول، مؤسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران.

پوراربابی، ع. و غفوری، ح. 1389. احداث شبکه‏های آبیاری به‏صورت صنعتی. سومین همایش ملی مدیریت شبکه‏های آبیاری و زهکشی، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز.

حسن‏نژاد، ا. و شیر افروس، ع. 1393. مقایسه کانالت پیش‏ساخته و کانال درجا در شبکه‏های آبیاری و زهکشی خوزستان از دیدگاه فنی- اجرایی (دشت آزادگان). دومین همایش سراسری کشاورزی و منابع طبیعی پایدار.

حسینی، ح.، خدادادسربزدی، م.، حسینی، ع. ر. 1395. ارزیابی اجرایی کانال های بتنی درجا و کانال های پیش ساخته در شبکه های آبیاری و زهکشی (مطالعه موردی - دشت عباس ایلام). سومین همایش یافته های نوین در محیط زیست و اکوسیستم‏های کشاورزی، تهران، پژوهشکده انرژی های نو و محیط زیست دانشگاه تهران.

خواجه ساهوتی، م. ر. 1396. کانالت، ساخت، طراحی، اجرا، بهره‏برداری و نگهداری. نشر ترآوا، اهواز. 338 ص.

سلامتی، ن.، ورجاوند، پ.، آبسالان، ش. ا.، عزیزی، آ.، گوشه، م. ح. و حبیبی‏اصل، ج. 1397. ارزیابی راندمان توزیع آب در کانال‏های بتنی و کانالت‏ها در شبکه‏های آبیاری استان خوزستان. تحقیقات مهندسی سازه‏های آبیاری و زهکشی، 19. 72: 149-164.

شاهوردی، پ.، شاهنظری، ع.، پروین، ر. 1389. بررسی گزینه های مختلف احداث کانال درجه سه بر محیط زیست طرح مدیریت جامع آب و خاک البرز، چهارمین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران، دانشکده محیط زیست.

شاهنظری، ع.، شاهوردی، پ. و پروین، ر. 1392. انتخاب گزینه برتر کانال درجه سه در شبکه آبیاری و زهکشی پروژه مدیریت جامع آب و خاک البرز. مجله مهندسی آب و محیط زیست ایران، 1. 1: 57-67.

صفارزاده، ع. ر. 1394. مسائل و مشکلات استفاده از کانالت‏های بتنی در شبکه‏های فرعی آبیاری و زهکشی– مطالعه موردی (پروژه احداث شبکه فرعی آبیاری و زهکشی ارایض واحد عمرانی 5 (شهید پورش همدانی)). اولین همایش ملی بررسی ابعاد فنی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی طرح احیاء 550 هزار هکتاری اراضی خوزستان و ایلام.

عطاری، م.، هوشمند، ع. و قمشی، م. 1392. ارزیابی عملکرد کانال­های پوشش بتنی درجا و پیش‏ساخته در شبکه‏های آبیاری و زهکشی (مطالعه موردی: شبکه فرعی آبیاری و زهکشی میاناب شوشتر داریون 2 و 3). چهارمین همایش ملی مدیریت شبکه‏های آبیاری و زهکشی.

فرامرز، م. 1389. احداث شبکه‏های فرعی با استفاده از کانال‏های پیش‏ساخته بتنی با مقطع نیم‏بیضی با رویکرد در مسائل اجتماعی. سومین همایش ملی مدیریت شبکه‏های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده مهندسی علوم آب.

منیرعباسی، آ.، گودرزی، ع. و احمدپور، ف. 1391. ساخت قطعات پیش‏ساخته در پروژه­های آبیاری و زهکشی (اجرای سازه بتنی-F). چهارمین کنفرانس ملی سالیانه بتن ایران، تهران.

Aksoy, B. and Altan-Sakarya, A. 2006. Optimal lined channel design. Canadian Journal of Civil Engineering, 33(5): 535–545.

Chow VT. 1959. Open-channel hydraulics. New York: McGraw-Hill.

Easa, S. M. and Vatankhah, A. R. 2014. New open channel with elliptic sides and horizontal bottom. Korean Journal of Civil Engineering. 18.4, 1197-1204.

Han, Y.-C., & Easa, S. M. 2017. New and improved three and one-third parabolic channel and most efficient hydraulic section. Canadian Journal of Civil Engineering, 44(5), 387–391.

Munson, B.R.,Young, D.F., and Okiishi, T.H. 1998. Fundamentals of fluid mechanics. 3rd ed. JohnWiley and Sons Inc., Toronto, Ont.

Subramanya K. 1986. Flow in open channels. New Delhi (India): Tata McGraw-Hill.

Vatankhah, A. 2011. Approximate solutions to complete elliptic integrals for practical use in water engineering. Journal of Hydraulic Engineering. 16.11, 942–945