كليدواژه :
سازه‌هاي هيدروليكي , سرريز زيگزاگي , سرريز با پلان قوسي , كارايي هيدروليكي
چكيده فارسي :
سرريزهاي زيگزاگي سازه‌هاي هيدروليكي مهم جهت تنظيم سطح آب و كنترل جريان در كانال‌ها، رودخانه‌ها و مخازن سدها و نيز هوادهي جريان در شبكه اصلي فاضلاب‌ها به‌شمار مي‌آيند. فرضيه اصلي در توسعه طرح زيگزاگي سرريزها، افزايش ظرفيت انتقال جريان روي سرريز از طريق افزايش طول تاج سرريز در يك محدوده معين عرضي بوده است. در اين تحقيق، اصلاح طرح هندسي پلان سرريز زيگزاگي نوع مثلثي، ذوزنقه‌اي و يا مستطيلي- از طريق تغيير فرم دماغه سرريز به شكل قوسي از دايره با سه مدل قوسي سرريز در پلان مورد ارزيابي و آزمون قرار گرفته، و معادله جريان روي سرريز ارائه گرديده است. ضريب جريان به‌صورت تابعي از مشخصات هندسي و هيدروليكي مؤثر به‌صورت منحني‌هاي بدون بعد ارائه شده است. آستانه استغراق جريان بر حسب نسبت‌هاي مؤثر بدون بعد ارائه گرديده و براي شرايط جريان مستغرق، ضريب كاهشي جريان به‌صورت تابعي از پارامترهاي بدون بعد (تأثير عمق پاياب و فرم قوسي سرريز) ارزيابي گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد كه شكل قوسي «دماغه سرريز» همگام با واگرائي بيشتر «كانال پايين دست سرريز» منجر به افزايش كارايي هيدروليكي مي‌گردد. سرريزهاي با دماغه قوسي باريك‌تر ( R/w≤0/2 ) در محدوده نسبت ارتفاعي (2≤w/P<3) از كارايي هيدروليكي پايدارتري برخوردار هستند. مقايسه كاركرد سرريزهاي با پلان متفاوت در شرايط مختلف جريان نشان مي‌دهد كه اين فرم سرريز قوسي، كارايي هيدروليكي برتري نسبت به سرريزهاي معادل ذوزنقه‌اي و مثلثي ( با طول تاج يكسان) دارند.
چكيده لاتين :
A labyrinth spillway is an overflow spillway to regulate and control flow in canals, rivers and reservoirs. The main hypothesis for the development of such a spillway is to increase the discharge per unit width of structure for a given headwater. This type of structure is often an efficient alternative to a gated-spillway type where either the increase of the flood-passage capacity or the control of the water surface upstream is concerned. This study was aimed to investigate the hydraulic performance of labyrinth spillways of general trapezoidal planform with simple curved apexes. In the experimental work, twelve spillway models with double cycles were considered using three different curved apexes (R/w= 0.15, 0.2, 0.25), each with four different crest heights (w/P= 1.5, 2, 3, 4). Based on the cited recommendations, the length magnification was set to a constant ratio of (l/w= 3) the crest shape was to be of a semi-circular form with simple radius (r= 15 mm) and the spillway walls were vertical with the thickness of T= 2r. An intensive experiment was carried out over a wide range of flows, providing 720 flow data ranging from free flow to submerged flow conditions. 1D flow equation was presented using combined mathematical and dimensional analysis. A coefficient of discharge, Cd, was introduced to represent the influence of the effective geometric and hydraulic parameters on the flow capacity over the spillway. Modular limit was also controlled to see whether the flow over the spillway would be submerged. The results of the study indicate that the modified curved planform of the spillway apexes with consistent divergence in the downstream channel introduces a significant improvement in the flow efficiency over the labyrinth spillways. Spillways with narrower curved apexes (i.e. R/w≤ 0.2), and with the vertical-aspect ratio of (2≤w/P<3) provide more stable and higher hydraulic performance than any other labyrinth planforms over a wide range of flows (i.e. 0.10/P<0.6). In terms of the flow capacity, the proposed spillway model is shown to be more efficient than other zig-zag planforms (i.e. triangular and trapezoidal shapes) with an identical crest length.
