تأثیر بار معلق بر ضریب شدت جریان سرریز جانبی در کانال مستطیلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشیار گروه سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

      سرریزهای جانبی، سازه‌های منحرف کنندة جریان هستند که درشبکه های آبیاری و زهکشی، کنترل سیلاب، مهندسی بهداشت، و سیستم‌های فاضلاب شهری کاربرد فراوانی دارند.روابطی که برای ضریب شدت جریان سرریز جانبی در کانال مستطیلی پیشنهاد شده است برای جریان آب صاف عاری از رسوب  معتبر است اما غالباً در طبیعت جریان موجود در آبراهه­ها حاوی مقادیری از مواد رسوبی است که تاثیر آنها در ضرایب شدت جریان سازه­هاباید لحاظ گردد.  تحلیل ابعادی در سرریزهای جانبی با وجود بار معلق نشان می­دهد ضریب شدت جریان را می­توان تابعی از عدد فرود بالادست Fr1، عمق نسبی(y1/P)، و غلظت جریان (X) درنظر گرفت.  به منظور مطالعة این تأثیر، مدل آزمایشگاهی با سرریز به طول 50 سانتی متر در سه ارتفاع 4، 5، و 6 سانتی متر و عرض کانال اصلی 20 سانتی­متر ساخته شده است.  شیب کف کانال به مقدار ثابت 001/0 در نظر گرفته شد.  از پودر سیلیس به عنوان مادة رسوبی در چهار غلظت 3000، 5700، 10500 و 19500 قسمت در میلیون قسمت استفاده شد که به وسیلة سیستم چرخشی رسوب به همراه فلوم شیب­پذیر به طول 10 متر و عرض 30 سانتی متر و ارتفاع 45 سانتی متر تأمین شده است.   نتایج آزمایش­ها نشان می­دهد که با افزایش غلظت جریان، سرعت جریان افزایش و مقدار افت جریان در طول سرریز جانبی کاهش می‌یابد.  ضریب شدت جریان برای غلظت 19500 قسمت در میلیون قسمت تا حدود 15 درصد افزایش نشان داده است.  با توجه به تحلیل ابعادی، رابطه­ای خطی برای ضریب شدت جریان به عنوان تابعی از سه پارامتر، عدد فرود بالادست، عمق نسبی، و غلظت جریان پیشنهاد می­شود که ضریب شدت جریان را در شرایط وجود بار معلق و در محدوده آزمایش­های انجام شده برآورد می­کند.

کلیدواژه‌ها


1-     Aberi Forutan, S. H. 2003. The Effect of suspended load on discharge coefficient of normal weir and gates. M. Sc. Thesis. Tarbiat Modarres University. (In: Farsi)

2-     Borghei, S.M., Jalili, M. R. and Ghodsian, M. 1999. Discharge coefficient for sharp-crested side weirs in subcritical flow. J. of Hydraul. Eng. ASCE. 125 (10) : 1051-1056.

3-     Cheong, H. F. 1991. Discharge coefficient of lateral diversion from trapezoidal channel.  J. of Irrig. and Drain. Eng. ASCE. 117 (4): 461-465.

4-     De Marchi, G. 1934. Saggio di teoria di funzionamente delgi stramazzi laterali. Energ. Elettr. 11 (11): 849-860. (In: Italian)

5-     Einstein, H. A. and Chien, N. 1955.  Effects of heavy sediment concentration near the bed on velocity and sediment distribution. MRD Series No. 8. University of California. Institute of Engineering Research and United States Army Engineering division. Missouri River. Corps of Engineering, Omaha.

6-     Gohari Asadi, S. 2004. The Effect of suspended load on discharge coefficient of side weirs in rectangular channels. M. Sc. Thesis. Tarbiat Modarres University. (In: Farsi)

7-     Hager, W. H. 1986. Lateral outflow over side weirs. J. of Hydraul. Eng. ASCE. 113 (4): 491-504.

8-     Lee, K.L. and Holley, E. R. 2002. Physical modeling for side channel weirs.  Center of Research for Water Resources. The University of Texas at Austin. available on http:\www.crwr.utexas.edu/online Shtml.

9-     Muslu, Y. 2001.  Numerical analysis for lateral weir flow. J. of Irrig. and Drain. Eng. ASCE. 127 (4) : 246-253.

10- Pinheiro, A.N. and Silva, I.N. 1999. Discharge coefficients of side weirs: Experimental study and comparative analysis of different formulas. Proceeding of the International Association of Hydraulic Research. XXXVIIth Congress Graz. Austria. Theme B3, Aug.

1-     Ranga Raju, K. G., Prasad, B. and Gupta, S. K. 1979.  Side weir in rectangular channel.  J. of Hydraul. Div. ASCE. 105 (HY5): 547-554.

2-     Singh, R. M., Manivannan, D. and Satyanarayana, T. 1994. Discharge coefficient of rectangular side weirs.  J. of Irrig. and Drain. Eng. ASCE. 120 (4): 814-819.

3-     Subramanya, K. and Awasthy, S. C. 1972. Spatially varied flow over side weir.  J. of Hydraul. Div. ASCE. 98 (HY1): 1-10.

4-     Uyumaz, A. and Smith, R. H. 1991. Design procedure for flow over side weirs. J. of Irrig. and Drain. Eng. ASCE. 117, 79-90.

5-     Vanoni, V. A. 1957. Sedimentation Engineering. ASCE. Manuals and Reports on EngineeringPractice. No. 54. N. Y.

6-     Vanoni, V. A. and Nomicos, G. N. 1960. Resistance properties of sediment laden stream.  Trans. ASCE. 125 (3055): 1140-1175.