بررسی آزمایشگاهی اثر تجمع اجسام شناور بر مشخصات هیدرولیکی سرریز تاج دندانه‌ای تحت سیستم آزمایش تجمعی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی جندی شاپور، دزفول، ایران

2 استادیار گروه عمران آب دانشگاه صنعتی جندی شاپور، دزفول

چکیده

در این تحقیق به بررسی میزان تأثیر تجمع اجسام شناور موجود در جریان‌های آواره‌ای در دهانۀ سرریز بر مشخصات هیدرولیکی سرریز تاج دندانه‌ای پرداخته شده است. برای این منظور تلاش شد تا با استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی و دسته‌بندی‌های مناسب با استفاده از چوب‌هایی با ضرایب قدکشیدگی مختلف، میزان انسدادهای متفاوتی در دهانۀ ورودی سرریز تاج دندانه‌ای ایجاد شود. برای بررسی اثر شکل دهانۀ ورودی سرریزهای تاج‌دندانه‌ای بر شرایط هیدرولیکی جریان ناشی از انسداد ایجاد شده، سناریوهای مختلفی با تغییر در میزان شیب کلیدهای ورودی به خروجی z و تعداد سیکل n سرریزهای تاج دندانه‌ای تدوین شد. نتایج بررسی­ها نشان می‌دهد که صرف­نظر از شکل دهانۀ ورودی به آبگیر قائم، افزایش ضریب قدکشیدگی منجر به کاهش میزان انسداد در دهانۀ سرریز می‌شود و به­ تَبَع آن ضریب تخلیۀ جریان افزایش و بار آبی بالادست سرریز کاهش می­یابد. به بیان دیگر، با تغییر ضریب قدکشیدگی از 15 به 20 و از 15 به 25 به­طور متوسط  به ­ترتیب 02/8 و 44/14 درصد ضریب تخلیۀ جریان افزایش خواهد یافت. نتایج بررسی­ ها همچنین نشان می‌دهد که شیب کلید ورودی به خروجی z و تعداد سیکل n سرریز تاج دندانه‌ای بر میزان انسداد ایجاد شده در دهانۀ سرریز و به­تبع آن بر مشخصات هیدرولیکی جریان تأثیر می­گذارد به گونه‌ای که بیشترین میزان انسداد و افت ضریب تخلیه متعلق به z معادل 5/1 به­ترتیب در سرریزهایی با تعداد سیکل 8، 6، 4 و 2 مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Laboratory Evaluation of the Effect of Floating Debris Accumulation at Crown Wheel Weirs on the Hydraulic Characteristics under Cumulative Test

نویسندگان [English]

  • Saeid Habibi 1
  • Babak Lashkara-Ara 2
1 MSc Student, Jundi-Shapur University of Technology, Dezful-Iran
2 Assistant Professor, Civil Engineering Department Jundi-Shapur University of Technology, Dezful, Iran
چکیده [English]

In this research the effect of floating debris accumulation in the debris flow at the weir entrance on hydraulic coefficients of crown wheel weir is discussed. For this purpose, an effort was made to create different amount of blocking at the opening of crown wheel weir, by using experimental setups and by use of woods with various slenderness coefficients. In order to study the effect of weir opening shape on the Hydraulic Profile, several conditions were created by changing the gradient keys (z) and number of cycles (n) of crown wheel. Regardless of the shape of inlet to intake, results showed that increasing the slenderness coefficient decreases the possibility of blocking in overflow openings and consequently, reduces the upstream head water and increases the coefficient of dischargespill flow. In oter words by changing the slenderness coefficient from 15 to 20 and 25 respectively, the discharge flow on an average increased from 8.02 to 14.44 percent. . Moreover, the key slope (z) and cycle numbers (n) of crown wheel weir, affected the amount of blocking and consequently characteristics of hydraulic flow such that the best performance belonged  to key slope of equivalent to1.5 which was  observed in weirs with 8, 6, 4 and 2 number of cycles, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blocking
  • Debris Flow
  • Discharge Coefficient
  • Slenderness Coefficient

Crockston, B. M. 2010. Labyrinth weirs. Ph. D. Thesis. Utah State University. Logan, Utah.

 

Lashkar-Ara, B. and Sheikhi, Y. 2017. Introduce of crown wheel spillway and study of its discharge coefficient under free flow regime. J. Irrig. Sci. Eng. 40(2): 209-221. (in Persian)

 

Laugier, F. 2007. Design and construction of the first piano key weir (PKW) spillway at the Goulours dam. Int. J. Hydropower Dams. 14(5): 94-101.

 

Leite-Ribeiro, M., Pfister, M., Schleiss, A. J. and Boillat, J. L. 2012. Hydraulic design of A-type piano key weirs. J. Hydraul. Res. 50(4): 400-408.

 

Mansouri, K. and Ahadian, J. 2016. Blockage of piano key weirs in debris flow with individual experiments. J. Irrig. Sci. Eng. 39(3): 163-172. (in Persian)

 

Nicksefat, R. 2001. Theoretical Aspects and Application of Hydraulic Models in Hydraulic Structures Designing. Iranian National Commette of Large Dams. Ministry of Energy Pub. (in Persian)

 

Ouamane, A. and Lempérière, F. 2006. Design of a new economic shape of weir. Proceedings of the International Symposium on Dams in the Societies of the 21st Century. June 18. Barcelona, Spain.

 

Pfister, M., Schleiss, A. J. and Tullis, B. 2013a. Effect of Driftwood on Hydraulic Head of Piano Key Weirs. In: Erpicum, S., Laugier, F., Pfister, M., Pirotton, M., Cicero, G. M. and Schleiss A. J. (Eds.) Labyrinth and Piano Key weirs II. CRC Press, Leiden, Netherlands.

 

Pfister, M., Capobianco, D., Tullis, B. and Schleiss, A. J. 2013b. Debris blocking sensitivity of Piano Key weirs under reservoir-type approach flow. J. Hydraul. Eng. 139(11): 1134-1141.

 

Poshteh-Shirani, M., Rahimpour, M. and Ahmadi, M. M. 2017. The effect of nose and parapet wall piano keys weir on the floating woody debris. J. Irrig. Sci. Eng. 40(3): 209-221. (in Persian)

 

Rouhanipour, K. 2016. An experimental study of the effect of free vortex strength on the discharge coefficient in shaft spillway with Crown Wheel inlet. M. Sc. Thesis. Civil Engineering Department, Jundy-Shapur University of Technology, Dezful, Iran. (in Persian)

 

Saunders, S. and Oppenheimer, M. L. 1993. A method of managing floating debris. Proceeding the Hydraulics Conference. July 25-30. American Society of Civil Engineers, San Francisco, California, United States.

 

Vischer, D. L. and Hager, W. H. 1998. Dam Hydraulics. John Wiley and Sons. Zürich, Switzerland, ISBN: 978-0-471-97289-1.

 

Zevenbergen, L. W., Lagasse, P. F., Clopper, P. E. and Spitz, W. J. 2006. Effects of debris on bridge pier scour. Proceeding of the 3rd International Conference on Scour and Erosion. Nov. 1-3. Amsterdam, The Netherlands.