بررسی تأثیر شیب هم‌زمان وجه‌های بالادست و پایین‌دست بر عملکرد هیدرولیکی سرریز کنگره‌ای مستطیلی

Abstract

سابقه و هدف: سرریزها سازه‌های هیدرولیکی مهمی می‌باشند که برای تنظیم سطح آب، اندازه‌گیری جریان و تخلیه سیلاب در کانال-ها، رودخانه‌ها و مخازن سدها احداث می‌شوند. سرریزها بر اساس شکل تاج در عرض رودخانه، به دو گروه مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می‌شوند. یکی از راهکارهای موثر و اقتصادی برای افزایش ظرفیت تخلیه در عرض مشخص سرریزها، استفاده از سرریز کنگره‌ای می‌باشد. هدف اصلی از طرح کنگره‌ای سرریزها، افزایش طول سرریز به‌وسیله غیر خطی کردن شکل آن در پلان می‌باشد.. عوامل موثر بر ضریب دبی سرریز کنگره‌ای از موارد مهمی می‌باشد که باید به آن توجه شود. این مشخصه از جریان تحت تاثیر پارامترهای متعددی است که تغییر در هر یک از آنها نسبت به حالت استاندارد، شرایط جریان و راندمان تخلیه این سازه‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. یکی از این پارامترها شیب وجه‌های بالادست و پایین دست سرریز کنگره‌ای می‌باشد. هدف از این پژوهش بررسی آزمایشگاهی اثر شیب هم‌زمان وجه‌های بالا‌دست و پایین‌دست بر عملکرد هیدرولیکی سرریز کنگره‌ای مستطیلی می‌باشد. مواد وروش‌ها: در این پژوهش 5 مدل سرریز کنگره‌ای مستطیلی در 4 شیب مختلف وجه‌های بالا‌دست و پایین‌دست به صورت هم زمان با استفاده از مدل آزمایشگاهی بررسی شد. پارامترهای موثر با استفاده از تجزیه و تحلیل ابعادی به روش باکینگهام در قالب شناسه‌های بدون بعد به‌دست آمد. آزمایش‌ها در فلومی با مقطع مستطیلی به طول 12 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع 8/0 متر با محدوده دبی 10 تا 70 لیتر بر ثانیه اجرا شد. سرریزهای مورد آزمایش از جنس پلکسی گلاس با ضخامت 10 میلی‌متر و تعداد 2 سیکل ساخته شد. سرریز‌ها با هندسه‌های متفاوت که عبارتند از ارتفاع‌های 15، 20 و 25 سانتی‌متر و همچنین طول تاج‌های 075/1، 275/1 و 675/1 مورد بررسی قرار گرفت. زاویه شیب سرریزهای مورد آزمایش به‌ترتیب از حالت سرریز کنگره‌ای مستطیلی بدون شیب به زاویه‌های 15، 30 و 45 درجه نسبت به رأس تاج سرریز تغییر یافت. یافته‌ها: نتایج نشان داد در محدوده دبی‌های کم، با ایجاد شیب هم‌‎زمان وجه‌های بالا‌دست و پایین‌دست در مدل سرریز کنگره‌ای مستطیلی، ضریب دبی سرریز نسبت به حالت بدون شیب مدل حدود 12 درصد کاهش می‌یابد. با افزایش پارامتر بدون بعد Ht/P از میزان کاهش ضریب دبی سرریز کاسته می‌شود. در محدوده دبی‌های زیاد ضریب دبی سرریز کنگره‌ای مستطیلی با شیب هم‌زمان وجه-های بالا‌دست و پایین‌دست بیشتر از ضریب دبی سرریز کنگره‌ای مستطیلی بدون شیب می‌گردد. علاوه بر این نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش ارتفاع سرریز در مدل سرریز کنگره‌ای مستطیلی با شیب هم‌زمان وجه‌های بالا‌دست و پایین‌دست، ضریب دبی سرریز را در حدود 18 درصد افزایش می‌دهد. همچنین نتایج حاکی از آن بود که افزایش طول موثر سرریز در مدل سرریز کنگره‌ای مستطیلی با شیب هم‌زمان وجوه باعث کاهش تقریبأ 13 درصدی ضریب دبی سرریز در نسبت‌های Ht/P بیشتر از حدود 3/0 می‌شود. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش می‌توان نتیجه گرفت که شیب‌دار نمودن هم‌زمان وجه‌های بالا‌دست و پایین‌دست سرریز کنگره‌ای مستطیلی نقش موثری در کارآئی این سرریز دارد. به‌طوریکه در دبی‌های بالا به‌منظور بهبود عملکرد هیدرولیکی سرریز کنگره‌ای مستطیلی می‌توان از ایجاد شیب هم‌زمان دو وجه استفاده نمود.

Keywords

• سرریز غیر خطی
• شیب‌دهنده
• ضریب جریان
• مدل فیزیکی