بررسی تاثیر تغییرات زاویه همگرایی دیواره‌های هادی بر عملکرد هیدرولیکی سرریز اوجی با قوس در پلان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ‌ارشد، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 دانشیار، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان

3 دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

چکیده

در این پژوهش، به ­بررسی طرح سرریزی با قوس در پلان و زاویه تقرب به ­سمت پایین­‌دست که طول مؤثر خود را از تاج تا پنجه چند برابر کاهش می­‌دهد، پرداخته شده است. آزمایش‌­ها در دو مرحله صورت گرفته است، در مرحله اول مدل فیزیکی با مقیاس 1:50 از طرح نمونه واقعی برای سایتی خاص مورد آزمایش قرار گرفت، در این مرحله آزمایش­‌ها به­ ازای هشت دبی مختلف شامل مقادیر 25 تا 150 درصد دبی طراحی معادل نمونه واقعی در طبیعت انجام شد. سرریز عملکرد مناسبی را تا دبی 1.13Qd از خود نشان داد. به­ تدریج با افزوده شدن دبی، کارایی سرریز کاهش پیدا کرده، به گونه‌­ای که در دبی 1.26Qd سرریز به­‌طور کامل مستغرق شد و کانال پایین­‌دست کنترل ­کننده دبی عبوری شد. مشاهدات و آزمایش­‌ها نشان­‌دهنده این بود که یکی از عوامل مستغرق شدن سرریز تغییر زاویه شدید دیوارهای هادی، 120 درجه و کاهش قابل ملاحظه نسبت عرض کانال (Lch) به طول تاج (L) معادل Lch/L=0.214 می‌­باشد. در مرحله دوم، تاثیر تغییر زاویه همگرایی دیواره­‌های هادی سرریز، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور مدل فیزیکی تحت سه زاویه همگرایی دیواره­‌های هادی شامل صفر درجه با نسبت Lch/L=0.98، زاویه 60 درجه با نسبت Lch/L=0.32 و زاویه 90 درجه با نسبت Lch/L=0.26، مورد آزمایش قرار گرفت. تاثیر تغییر زوایا بر ضریب دبی تا قبل از استغراق قابل اغماض گزارش شد. در زاویه صفر درجه با نسبت Lch/L=0.98 بالاترین ضریب دبی با مقدار C=1.991 را به خود اختصاص داد و علت آن نیز عدم استغراق در دبی­ معادل دبی PMF در نمونه واقعی بود.در همه زوایا، فشار استاتیکی در تاج کاهش و در شوت و پنجه در حال افزایش گزارش شد، به نحوی ­که نسبت Hp/Hd=-0.217 در تاج به ازای دبی 1.13Qd در صفر درجه قرائت شد. در زوایای 90 و 120 درجه نیز به ازای دبی­های بالاتر و مستغرق شدن سرریز با تغییر رژیم جریان روی سرریز از فوق بحرانی به زیر بحرانی فشار افزوده شد و بالاترین فشار به ازای دبی 1.50Qd مقدار Hp/Hd=4.35 در زاویه 120 درجه گزارش شد. در زوایای مذکور زاویه 60 درجه با نسبت Lch/L=0.32 با توجه به طول تاج کمتر، (45 درصد کاهش طول تاج  نسبت به زاویه 120 درجه و با نسبت Lch/L=0.214) به‌­عنوان زاویه مناسب در بین این زوایا انتخاب شد.

عنوان مقاله [English]

Study on effects of ogee spillway guide walls changes on its hydraulic performance

نویسندگان [English]

  • Ali Forudi Khowr 1
  • Mahdi Azhdary Moghadam 2
  • Mojtaba Saneie 3
1 MSc Student, Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan
2 Associate Professor, Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan
3 Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute
چکیده [English]

This study aimed to analyse the design of spillway in curved plan and downward angle of convergence. In this plan the effective length of the spillway is reduced from the crest to the toe for several times. Tests were carried out in two stages. In the first stage, a physical model of the real sample was prepared for a specific site in the scale of 1:50. In this stage, experiments were performed for eight different discharges making up to 25 to 150% of the design discharge of the real sample. The spillway demonstrated a satisfactory performance up to the discharge of 1.13Qd (Design Discharge). Gradually an increase in the discharge led to a decrease in the performance of the spillway so that with a discharge of 1.26 Qd the spillway was fully submerged and the downstream channel took control of the discharge. Observations and experiments indicated that one of the factors contributing to the swamp of the spillway was a severe variant of the guide wall (120 degrees) as well as the considerable decrease in the ratio of channel length (Lch) to crest length (L), i.e. . In the second stage, the effect of variation of convergence angle of the guide walls of the spillway was studied. To this end, a physical model with three convergence angle of the guide walls, including a 0-degree angle and ratio of  ; a 60-degree angle with ratio of ; and a 90-degree angle with ratio of   was tested. The effect of variations of angles in discharge coefficient was reported to be negligible before the swap. At the 0-degree angle with ratio of  , the highest discharge was 1.99 because the model was not submerged in a discharge equal to the PMF discharge of the real sample. In all angles, the static pressure on the crest was reduced while it was increased in the shoot and toe. So that, in the crest a ratio of   was recorded for a discharge of 1.13 Qd. At the angles of 90 and 120 degree, higher discharges led to swamp of the spillway and a change of the current flowing on the spillway from supercritical to subcritical. The high pressure was reported to be   of the 120-degree angle for a discharge of 1.5Qd. Since at the 60-degree angle ( ), the length of the crest was smaller (45% less than the 120-degree angle with  ), it was selected as the proper angle.