تخمین بده عبوری از دریچه آویخته در کانال های مستطیلی تحت جریان آزاد و مستغرق بر پایۀ کاربرد معادلات انرژی و مومنتم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه

2 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران

چکیده

 دریچه های آویخته، سازه­ های اندازه­گیری در کانال­ های آبیاری و از موارد مهندسی هیدرولیک هستند که به­ دلیل ناکافی بودن مطالعات در زمینۀ هیدرولیک حاکم بر آنها و همچنین نوع دریچه ­ها، نیاز به بررسی و مطالعه دارند تا بتوان آنها را به ­عنوان سازۀ اندازه­ گیری جریان توصیه کرد. این سازه ­ها از نظر اقتصادی مقرون به­ صرفه­ اند و بدون نیاز به هزینۀ زیاد یا فناوری پیچیده می­توان آنها را ساخت، نصب­کرد، به سادگی به کار برد، و از آنها بهره­ برداری کرد. در این تحقیق، برای تخمین بده عبوری از دریچه­ های آویختۀ تحت جریان آزاد و مستغرق  در کانال­های مستطیلی، با استفاده از روش­های رگرسیونی و تحلیلی، معادلاتی توسعه داده شده­اند که شامل روش سادۀ تجربی و ترکیبی از معادلات انرژی و مومنتم است. معادلات استخراج شده با استفاده از داده ­های آزمایشگاهی واسنجی شدند که متوسط خطای نسبی معادلات ارائه شده در تخمین بده برای رژیم جریان آزاد بین 1/58 تا 1/91درصد و برای رژیم جریان مستغرق از3/5 تا 3/79 درصد است. همچنین، با استفاده از روش تحلیلی انرژی و مومنتم، نمودار­های عمومی برای تخمین ضریب بده برای هر دو شرایط جریان ارائه شده ­اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Discharge Estimation from Flap Gates in Rectangular Canals under Free and Submerged Flow

نویسندگان [English]

  • Babak Mahmoudi 1
  • Javad Farhoudi 2
1 ph.d candidate in hayraulic structures
2 Professor, Irrigation and Reclamation Department, University of Tehran
چکیده [English]

Flap gates are used to measure the flow in canal and are considered as a hydraulic engineering topic, which lacks enough attention so far. Use of flap gate as a measuring tool requires extended studies in order to be recommends as a measuring device for different types of gates. The structures could provide an acceptable economic condition in flow measurement applications where, low costs of manufacturing, installation, and operation could be achieved. This paper presents the discharge estimation from flap gates in rectangular canals under free and submerged flow conditions by using regression and analytical techniques. The derived discharge equations are resulted from the combination of energy and momentum equations. The suggested equations were validated by means of experimental observations, which showed an average error of 1.06% to 1.91% at free flow and 2.28% to 5.26% for submerged flow conditions. The paper also presents some diagrams for estimating the discharge coefficient of flap gates in both flow conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discharge estimation
  • Flap gate
  • Rectangular canal
  • Free flow
  • Submerged flow

Anon. 1973. Drainage of agricultural land. Soil Conservation Service. US Department of Agriculture Pub. Water Information Center, New York.

 

Anon. 1978. Armco Water Control Gates-Catalogue. ARMCO, Canada Ltd.

 

Burrows, R., Ockleston, G. A. and Ali, K. H. M. 1997. Flow estimation from flap–gate monitoring. J. Instit. Water Environ. Manage. (U.K.). 11(5): 346-356.

 

Burt, C. M., Angold, R., Lehmkuhl, M. and Styles, S. 2001. Flap gate design for automatic upstream water level control. J. Irrig. Drain. Eng. 127(2): 84-91.

 

Chuan Chan, H., Ruei Ke, B., Yi Jhan, S. and Cheng Chen, Y. 2009. Experimental study on hydraulic characteristics of flap gate under various flow conditions. 40227. (in Chinese)

 

Khalili-Shayan, H., Farhoudi, J. and Roshan, R. 2015. Effective parameters for calculating discharge of radial gates. Water Manage. Water Manage. 1-17, WM1.1400077.

 

Graaff, B. 1998. Stability analysis of the Vlugter gate. M. Sc. Thesis. Faculty of Civil Engineering and Geosciences, The University of Technology, Delft, The Netherlands.

 

Litrico, X., Belaud, G., Baume, J. P. and Jose, R. B. 2005. Hydraulic modeling of an automatic upstream water-level control gate. J. Irrig. Drain. Eng. 131(2): 176-189.

 

Raemy, F., and Hager, W. H. 1998. Hydraulic level control by hinged flap gate. Water Maritime Energy. 130, 95-103.

 

Replogle, J. A., and Wahlin, B. T. 2003. Head loss characteristics of flap gates at the ends of drainpipes. American Society of Agricultural Engineers. ISSN. 0001-2351.