بررسی آزمایشگاهی خصوصیات هیدرولیکی جریان روی سرریز سد وشمگیر با دریچه لاستیکی و مقایسه آن با سرریز لبه‌تیز، لبه‌پهن و استوانه‌ای

Abstract

چکیدهسابقه و هدف: سد وشمگیر با ارتفاع 21 متر یکی از سدهای قدیمی کشور است که در استان گلستان واقع شده است. سد وشمگیر با یک مخزن اصلی و سه مخزن فرعی مجموعاً با حجم اولیه 96 میلیون متر مکعب احداث شده است. اما در شرایط فعلی با پایان یافتن عمر مفید سد و پر شدن مخزن سد در اثر ورود رسوبات سیل‌های متعدد، به 45 میلیون متر مکعب تنزل یافته است. نقشه‌های توپوگرافی موجود نشان می‌دهد که امکان افزایش ارتفاع بدنه اصلی سد و دیواره‌های جانبی آن وجود ندارد و از تمامی پتانسیل منطقه برای احداث سد استفاده شده است. بنابراین تنها راه حل موجود برای افزایش ظرفیت مخزن، افزایش ارتفاع سرریز است. در همین راستا با توجه به محاسبات انجام شده افزایش یک متری ارتفاع سرریز مناسب بوده است. هدف از انجام این پژوهش، بررسی هیدرولیک جریان بر روی سرریز سد وشمگیر با دریچه لاستیکی و مقایسه آن با سرریز لبه‌تیز، لبه‌پهن و استوانه‌ای با استفاده از مدلسازی فیزیکی است.مواد و روش‌ها: در این تحقیق، ابتدا مدل ریاضی انور که مدلسازی قسمت بالادست سدهای لاستیکی است، بر روی جسم انعطاف‌بذیر آزمایش شد. سپس سد لاستیکی با 4 فشار درونی مختلف که نسبت‌های فشار داخلی به ارتفاع سد لاستیکی () 5/0، 7/0، 1 و 3/1 می‌باشد با جسم صلب ساخته و بر روی مدل سرریز اصلی سد نصب گردید. آزمایش‌ها در 7 دبی مختلف بین بازه 12.69 تا 30.45 لیتر بر ثانیه در یک کانال بتنی به عرض یک متر و طول 6 متر در شرایط غیرمستغرق و آب زلال در آزمایشگاه آب و رسوب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان صورت گرفت. در نهایت جهت بهره‌گیری از این مطالعات در طراحی سدهای لاستیکی معادلات خطی و غیرخطی مختلفی جهت تخمین ضریب دبی با استفاده از نرم‌افزار SPSS استخراج و ارائه گردید.یافته‌ها: نتایج نشان داد رفتار هیدرولیکی سد لاستیکی به سرریز لبه‌پهن نسبت به سرریزهای لبه‌تیز و استوانه‌ای شباهت بیشتری دارد. در تمامی مدل‌ها با افزایش نسبت hs/P، ضریب دبی افزایش می‌یابد. همچنین در یک hs/p ثابت، با افزایش فشار درونی سد از 0.5 به 1.3، ضریب دبی به طور متوسط 19 درصد افزایش می‌یابد. همچنین محقق گردید در یک فرود ثابت با افزایش نسبت فشار داخلی به ارتفاع دریچه لاستیکی، ضریب دبی نیز با افزایش 13.7 درصدی تغییر می‌یابد.نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج به دست آمده، مدل ریاضی انور، می‌تواند هندسه سدهای لاستیکی را به خوبی مدلسازی نماید. هندسه دریچه لاستیکی تابعی از فشار درونی آن بوده و با تغییر هندسه میزان دبی عبوری تغییر می‌کند. همچنین می‌توان نتیجه گرفت میزان دبی، ارتفاع دریچه لاستیکی و فشار درونی آن، ارتفاع جریان نسبت به تاج سد و ارتفاع آب بالادست از جمله عوامل موثر بر هیدرولیک جریان از جمله ضریب دبی می‌باشند.

Keywords

• سد لاستیکی
• ضریب دبی
• افزایش ارتفاع سد
• سد وشمگیر