مطالعۀ هیدرولیک جریان در سازۀ ترکیبی سرریز- دریچه با سرریز مرکب دایره‌ای– ذوزنقه‌ای- مستطیلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سرریزهای لبه­تیز مرکب اغلب برای اندازه­گیری دامنه­ای وسیع از جریان و با دقت مناسب در کانال‌های روباز به­کار گرفته می­شوند. اما در مواردی­که آب انتقالی حاوی مواد رسوبی و شناور باشد، مشکلاتی در نحوۀ عملکرد آنها ایجاد می­شود. با ترکیب دریچه و سرریز مرکب، می­­توان تا حدی این مشکل را برطرف کرد. هدف از این پژوهش، بررسی خصوصیات هیدرولیکی سرریز و سرریز دریچه با سه مقطع مرکب دایره­ای- ذوزنقه­ای- مستطیلی در سه بازشدگی مختلف دریچه برابر 5/1، 3 و 5/4 سانتی­متر است. آزمایش­ها در یک فلوم مستطیلی به طول 12 متر و عرض نیم متر اجرا شد. نتایج بررسی­ها نشان می­دهد که بر اساس داده­های آزمایشگاهی، ضریب دبی جریان در سرریز­های لبه تیز مرکب، در محدودۀ 58/0 تا 85/0 و در سرریز- دریچه مرکب، در محدودۀ 38/0 تا 78/0 است. به­ازای بار آبی معین با افزایش بازشدگی دریچه، دبی عبوری افزایش ولی ضریب دبی جریان کاهش می­یابد. همچنین، مقادیر محاسباتی و مشاهداتی ضریب دبی جریان بر اساس معیارهای ارزیابی، ضریب تبیین (R2)،و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) که به­ترتیب برابر 96/0 و 06/0 محاسبه شدند، مقایسه گردیدند. نتایج به­دست آمده نشان می­دهد که استفاده از ترکیب خطی روابط جریان در سرریز و سرریز-دریچه مرکب دایره­­ای - ذوزنقه­ای مستطیلی می­دهد با دقتی قابل قبول ضریب دبی جریان را برآورد کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study the Hydraulic Flow on the Compound Structure of Weir-Gate with Compound Weir of Circular-Trapezoidal Rectangular

نویسندگان [English]

  • Mahsa Pesarakloo 1
  • Alireza Emadi 2
1 MSc Student of Water Structure, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
2 Associate Professor, Water Engineering Department, Sari Agricultural Science And Natural Resources University
چکیده [English]

Compound sharp crested weir for measuring the discharge with reasonable sensitivity and accuracy in a wide range of flow, as appropriate solution can be used. Also the transitional water containing sediment and floating will cause problems in how they function. One of the options that can be used to extend weir-gate combined compound sharp crested weir with gate. The purposed of this research, investigation of combined flow in sharp crested weir in the state of  compound weir with circular- trapezoidal- rectangular sections by combining gate with opening height of 1.5, 3 and 4.5cm. Experiments carried out in an experimental rectangular canal with length of 12 meters and width of 5 meters. Based on experimental data the results show that, discharge coefficient in compound weir is in the range of 0.58 to 0.85 and in compound weir- gate is in the range of 0.38 to 0.78. The results showed  that for a known head over the weir,  the discharge coefficient in compound weir-gate is reduced with increasing the height of the gate.The  mean  values  of  the  coefficient  of  determination  (R2)  and the normalized  root  mean  square  error  (NRMSE)  are 0.96  and  0.06,  respectively. The results showed that the use of a linear combination of flow equations in compound weir with circular- trapezoidal- rectangular sections and compound weir-gate, with acceptable accuracy is able to estimate the discharge coefficient.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Circular Weir
  • Compound Weir-Gate
  • Discharge Coefficient
  • Flow Measurement

Ameri, M., Ahmadi, A. and Dehghani, A. A. 2015. Discharge coefficient of compound triangular–rectangular sharp-crested side weirs in subcritical flow conditions. Flow Meas. Instrum. 45, 170-175.

 

Aydin, I., Altan-Sakarya, A. B. and Sisman, C. 2011. Discharge formula for rectangular sharp-crested weirs, Flow Meas. Insrum. 22(1): 144-151.

 

Balachandar, R., Silvana. S. and Ramamurthy. A. S. 1991. A note on circular sharp-crested weirs. Can. J. Civ. Eng. 18, 881 -885.

 

Boss, M. G. 1988. Dischage Measurement Structures. ILRI Pub. Wageningn, USA.

 

Esmaeili, K. and Fathimoghadam, M. 2006. The discharge coefficient in the weir-valve model. The First Iranian National Congress of Irrigation and Drainage. Apr. 12. Ahvaz, Iran. (in Persian)

 

Heidarpour, M., Razavian, S. H. and Hosseini, Y. 2014. Study of simultaneous flow over sharp-crested trapezoidal weir and below sluice gate. J. Sci. Technol. Agric. Nat. Resour. 18(68): 147-156.
(in Persian)

 

Jan, C. D., Chan, D. and Lee, M. H. 2006. Discussion of design and calibration of harp-crested weir. J. Hydraul. Eng. 132(8) 868-872.

 

Khassaf, S. I. and Abbas, H. A. 2013. Study the free flow over compound weir and below semicircular gate.Int. J. Sci. Eng. Res. 4(10): 1486-1491.

 

Kindsvater, C. E. and Carter, R. W. 1959. Discharge characteristics of rectangular thin-plate weirs. T- Am. Soc. Civil Eng. 124, 772-822.

 

Martinez, J., Recca, J., Morillas, M. T. and Lopez, J. G. 2005. Design and calibration of a compound
sharp-crested weir. J. Hydraul. Eng. 131(2): 112-116
.

 

Mousavi, S. N., Farsadizadeh, D., Arvanaghi, H. and Abbaspour, A. 2015. Investigation of effective parameters on discharge coefficient of compound arched circular-rectangular sharp-crested weirs.J. Water Soil. 29(4): 861-873. (in Persian)

 

 

 

Negm, A. M., El-Saiad, A. A. and Saleh, O. K. 1997. Characteristics of combined flow over weirs and below submerged gates. Proceeding of Al-Mansoura Engineering and 2nd International Conference (MEIC'97). April 1-3. Faculty of Engineering, Al-Mansoura University, Al-Mansoura, Egypt.

 

Negm, A. M., Al-Brahim, A. M. and Alhamid, A. A. 2002. Combined-free flow over weirs and below gates. J. Hydraul. Res., 40(3): 359-365.

 

Negm, A. M., El-Saiad, A. A., Alhamid, A. A. and Husain, D. 1994. Characteristics of simultaneous flow over weirs and below inverted V-Notches Gate. Civil Eng. Res. Mag. 16(9): 786-799.

 

Ornaghi, H., Mahtabi, Gh., Valinia, M., Ghavidel, S. and Azimi, V. 2011. The study of discharge coefficient in compound overflow trapezoid-circular. The 10th Iranian Hydraulic Conference. Oct. 7. Rasht, Iran. (in Persian)

 

Razavian, S. H. and Heidarpour, M. 2007. Investigation of characteristics of the combined flow througha sharp rectangular weir with compressed and below a sharp rectangular weir without compaction. Proceeding of the 9th National Seminar on Irrigation and Evapotranspiration. Jan. 4-5. Shahid Bahonar University, Kerman. Iran. (in Persian)

 

Saffar, S. and Kashefipour, M. 2008. Estimation of flow in model overflow-valve using neural network model. The 2nd Iranian National Congress of Irrigation and Drainage. Aug. 23-25. Ahvaz, Iran.
(in Persian)

 

Stevens, J. C. 1957, Flow through circular wiers. J. Hydraul. Eng. 83(6): 1-24.

 

Tai-Lee, J., Chuan-Chan, H., Kun-Huang, C. and Mou-Leu. J. 2012. Experiments on hydraulic relations for flow over a compound sharp-crested weir. Int. J. Physic. Sci. 7(14): 2229-2237.

 

Vatankhah, A. R. 2010. Flow measurement using circular sharp crested weirs. Flow Meas. Instrum.
21(2): 118-122
.

 

Yasi, M. and Abbaspour, A. 2005. Flow over sharp-crested, truncated-triangular weirs. J. Agric. Knowl. 28(2): 165-182. (in Persian)