تحلیل آبگذری دریچه‏ های کشویی جانبی لبه تیز مستطیلی در رژیم جریان زیر بحرانی بر اساس تئوری جریان متغیر مکانی و معادله بده دریچه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

3 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری تهران،سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

چکیده

دریچه های‏ کشویی جانبی به سبب هندسه ساده و قابلیت بهره‏برداری آسان یکی از متداول‏ترین سازه‏ها‏‏ی کاربردی در شبکه‏های آبیاری برای انحراف آب از کانال اصلی و تنظیم میزان بده عبوری برای آبیاری اراضی کشاورزی می‏باشند که علی رغم اهمیت فراوان آن‏ها در بهره‏برداری و مدیریت منابع آب در شبکه‏های آبیاری، کمتر مورد مطالعه قرار گرفته‏اند. به ‌منظور تعیین مشخصات جریان دریچه‏های جانبی، تحت شرایط رژیم جریان زیر بحرانی از 107 آزمایش تحقیق حاضر به همراه 529 ازمایش سایر محققین استفاده شد. با حل معادله دینامیکی حاکم بر دریچه‏های جانبی با استفاده از روش عددی رانگ کوتای مرتبه چهارم، نیمرخ سطح آب در طول دریچه جانبی محاسبه شد. با مقایسه ضریب بده در دو رویکرد حل معادله جریان متغیر مکانی و روش مستقیم حل معادله بده، مشخص شد مقادیر ضریب بده در هر دو رویکرد، تطابق قابل قبولی با هم دارند. در ادامه با استفاده از تحلیل ابعادی و آماری روابطی به منظور تخمین ضریب بده پیشنهاد شد و همچنین رویکردی برای تشخیص شرایط جریان آزاد یا مستغرق ارائه گردید. نتایج نشان داد که ضریب بده دریچه جانبی در شرایط جریان آزاد به نسبت عمق جریان به بازشدگی دریچه و عدد فرود جریان بالا‌دست و در شرایط مستغرق به نسبت عمق جریان به عمق پایاب کانال آبگیر و نسبت عمق جریان به بازشدگی دریچه بستگی دارد. رابطه پیشنهادی تخمین ضریب بده در شرایط جریان آزاد و مستغرق به ترتیب دارای متوسط خطای نسبی 96/2 و 33/5 درصد بود و دقت قابل قبول رابطه پیشنهادی را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of sharp-crested rectangular side sluice gates in Sub-critical Flow Regimes Based on Spatial Variable Flow theory and sluice gate Discharge Equation

نویسندگان [English]

  • Hamid Kianmehr 1
  • Saeed Reza Khodashenas 2
  • Mohammad Rostami 3
1 Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Professor, Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Iran.
3 Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research,Education and Extension Organization, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research a comprehensive laboratory study including 107 tests and the results of other researchers (529 tests) has been conducted to determine flow characteristics of side sluice gates under subcritical flow regime. In this study, by solving the governing dynamical equation in side sluice gates, the water surface profile along the side sluice gate is computed by using the fourth order Runge–Kutta method. Also, by comparing the discharge coefficient in two methods of solving the spatial varied flow equation and the direct method of solving the discharge equation, it was found that the values of the discharge coefficient in both approaches are in agreement with each other. In the following, meanwhile offering a free or submerged condition detection approach, by analyzing experimental data and using dimensional analysis as well as statistical analysis, some relationships in order to estimate the discharge coefficient were proposed. It was founded that the discharge coefficient of flow depends on the main channel Froude number and the ratio of upstream depth of flow to sluice gate opening for free flow and the ratio of upstream depth of flow to sluice gate opening and the ratio of tail water depth to the gate opening for submerged flow. The mean absolute percentage error of proposed relationship in free and submerged conditions is about 2.96% and 5.33% respectively and represents an acceptable accuracy of the suggested relationship of the present study.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Measurement
  • Flow Regulator
  • Control Structure
  • Discharge Coefficient
  • Intake Channel

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 28 اردیبهشت 1398
  • تاریخ دریافت: 14 بهمن 1397
  • تاریخ بازنگری: 22 اردیبهشت 1398
  • تاریخ پذیرش: 28 اردیبهشت 1398