ارزیابی هیدرولیکی سرریزهای لبه پهن با تاج افقی و شیبدار در پیچ آبراهه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه ارومیه

چکیده

احداث سرریزها در محدودۀ پیچ رودخانه، مشکلاتی را از نظر اختلاف توزیع جریان در عرض و غیریکنواختی انتقال رسوب و انحراف آب به آبگیر طرفین رودخانه پدید می­آورد. یکی از فرضیه­ها برای برقراری توزیع یکنواخت انرژی جریان، تساوی بده جریان در واحد عرض تاج سرریز، از طریق تغییر پروفیل تاج سرریز از حالت افقی به حالت شیبدار است. در این تحقیق، کارکرد سرریزهای لبه پهن با تاج افقی و شیبدار، با هدف یکنواختی توزیع بده واحد جریان در عرض پیچ آبراهه ارزیابی شده است. نتایج بررسی­ها نشان می­دهد که استقرار سرریزهای با تاج افقی در مقاطع ورودی و خروجی پیچ، مناسب­تر است. در محدودة میانی پیچ، تاج شیبدار با زاویۀ 2 تا 5 درجه با افق (به سمت دیوارۀ خارجی) باعث یکنواختی بیشتر توزیع بده جریان در واحد عرض می­شود. بهترین موقعیت سرریز در مقطع زاویه­ای 30 درجه، و پس از آن به ترتیب در مقاطع زاویه­ای 60 و 45 درجه از ابتدای پیچ است. در این بررسی، معادلات جریان روی سرریز لبه پهن در محدودۀ پیچ، با تلفیق روش تحلیل ریاضی و ابعادی ارائه شده است. ضریب بده جریان به صورت تابعی از موقعیت سرریز در پیچ، هندسه سرریز، بار آبی در بالادست سرریز و پارامتر استغراق، با آزمون تجربی ارزیابی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydraulic Evaluation of Horizontal and Sloping Broad-Crested Weirs in a Channel Bend

چکیده [English]

Construction of weirs in river bends results in non-uniformity of water flow across a channel bend and can reduce the performance of intake structures on both sides of the river. It was hypothesized that more uniform distribution of flow across the bend can be achieved by changing the weir-crest profile from horizontal to sloping. The present study tested the performance of horizontal and sloping broad-crested weirs in a channel bend to achieve the most uniform distribution of unit flow rates across the river bend. The results indicate that horizontal crested weirs were sufficient at the entrance and exit of the bend, but within the bend reach, sloping crest weirs provided better convergence of the unit flow rates across the bend. It is recommended that the slope of the weir crest incline 2º to 5º toward the outer bank of the bend. The best location for the weir inside the bend is at that angular sections at 30°, 60°, and 45°, respectively. The flow equation over the weir was derived using mathematical and dimensional analysis. Discharge coefficient Cd was examined for free to submerged flow as a function of the position of the weir along the bend, geometry of the weir, upstream head water, and downstream tail water.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Broad-Crested Weir
  • Control Section
  • River Bend
  • Sloping Crest Weir

Abdollahpour, M. 2010. Performance of sharp-crested weirs in a channel bend. M. Sc. Thesis. Urmia University. Urmia. Iran. (in Persian)

 

Ackers, P. White, W. R., Harrison, A. J. and Perkins J. A. 1989. Weirs and Flumes for Flow Measurement. John Wiely and Sons Pub. USA.

 

Anon, 1991. Guidelines for stabilizing waterways. Working Group on Waterway Management (WGWM), Standing Committee on Rivers and Catchments, Rural Water Commission of Victoria. Victoria, Australia.

 

Anon, 2000. Water measurement manual. Chapters 5 and 7. USBR Pub. USA.

 

Ayase, A. 2011. Simulation of flow over weirs in a channel bend. M.Sc. Thesis. Urmia University. Urmia. Iran. (in Persian)

 

Blanckaert, K. and Graf, W. H. 2001. Mean flow and turbulence in open channel bend. J. Hydraul. Eng. ASCE. 127(10): 835-847.

 

Boss, M. G. 1988. Discharge Measurement Structures. ILRI Pub. Wageningen.

 

Henderson, F. M. 1966. Open Channel Flow. Macmillan Co. Pub. New York. USA.

 

Hosseini-Mobara, S. E. 2012. Performance of Crump weirs in a channel bend. M. Sc. Thesis. Urmia University. Urmia. Iran. (in Persian)

 

Keller, R. J. 1989. Sloping crest crump weir. J. Irrig. Drain. Eng. ASCE. 115(2): 231-238.

 

Rozovskii, I. L. 1957. Flow of Water in Bend of Open Channel. Academy of Sciences of the Ukrainian SSR. Institute of Hydrology and Hydraulic Engineering.

 

Salamat, N. 2011. Simulation of flow over weirs in a channel bend with Flow-3D. M.Sc. Thesis. Urmia University. Urmia. Iran. (in Persian)

 

Shukry, A. 1950. Flow around bends in an open flume. Trans. ASCE. 115, 751-779.

 

Valimohamadi, A. 2011. Performance of broad-crested weirs in a channel bend. M.Sc. Thesis. Urmia University. Urmia. Iran. (in Persian)

 

Yasi, M. 1989. Training and bank protection of alluvial rivers by Bio-technical means. M.Sc. Thesis. Shiraz University. Shiraz. Iran. (in Persian)