مطالعه تجربي ضريب دبي شيار بالادست سد سنگريزه اي با رويه بتني (با استفاده از مدلهاي هيدروليكي)

Experimental Study of Discharge Doefficient of the Groove upstream of Concrete-Face Rockfill Dam (using Hydraulic Models)

با در نظر گرفتن نقشي كه سدهاي ناهمگن مي توانند در مهار سيلاب و همچنين ذخيره آب داشته باشند توجه به هيدروليك جريان در آنها از اهميت زيادي برخوردار است و از طرفي طراحي صحيح سدهاي سنگريزه اي مستلزم بررسي دقيق رفتار جريان در اين سد ها مي باشد. در اين راستا در تحقيق حاضر با مطالعه بر روي سدهاي سنگريزه اي با رويه بتني (CFRD)، از طريق ايجاد شكافهاي مختلف برروي رويه بتني سد در مدل آزمايشگاهي، رفتار نفوذ آب درون بدنه سد بررسي شد. تركهاي عرضي دال بتني روي سدهاي سنگريزه اي با رويه بتني و جريان آب و نحوه كنترل آن در سدهاي سنگريزه اي يكي از مهمترين مسائلي است كه در طراحي سدها مورد توجه متخصصين قرار ميگيرد. تعيين ضريب دبي عبوري از شيار جهت تخمين دبي عبوري امري مهم و اجتناب ناپذير مي باشد. هدف از اين تحقيق محاسبه ضريب دبي شيار مستطيلي واقع در سدهاي CFRD در هر دو حالت شرايط مستغرق و آزاد مي باشد. پارامترهاي هندسي متغير در اين مطالعه شامل ارتفاع شيار از بستر، زاويه شيار واقع شده در رويه بالادست نسبت به افق و پارامترهاي هيدروليكي متغير شامل ارتفاع هد آب بالادست سد سنگريزه اي مي باشند. در پايان با استفاده از آناليز ابعادي و آناليز معادلات غيرخطي دو معادله براي پيش بيني ضريب دبي عبوري از شيار بالادست سد CFRD در دو حالت آزاد و مستغرق توسعه داده شد. معادلات توسعه داده شده تطابق خوبي (ضريب همبستگي 0.988 (جريان آزاد) و 0.984 (جريان مستغرق)) با نتايج آزمايشگاهي دارند. همچنين تطابق خوبي بين دبي مشاهداتي و محاسباتي با استفاده از معادله پيش بيني شده(0/992 براي جريان آزاد و 0/989 براي جريان مستغرق) وجود دارد.

Considering the role of heterogeneous dams in flood control and also water storage, it is very important to consider the flow hydraulic in them. On the other hand, proper design of rockfill dams requires accurate study of flow behavior in these dams. In this regard, by studying the concrete-face rockfill dam (CFRD) in the present study, by creating different cracks on the concrete face of the dam in the laboratory model, the water infiltration behavior inside the dam body was investigated. Transverse cracks of concrete slab on concrete-face rockfill dam (CFRD) and water flow and how to control it in rockfill dams is one of the most important issues considered by experts in the design of dams. Determining the discharge coefficient of the groove to estimate the flow rate is important and unavoidable. The purpose of this study is to calculate the discharge coefficient of a rectangular groove located in the concrete surface upstream of the concrete-face rockfill dam (CFRD) in both submerged and free conditions. Variable geometric parameters in this study include the height of the groove from the bed, the angle of the groove located upstream of the horizon and, the variable hydraulic parameters include the height of the water head upstream of the rockfill dam. A total of 50 different experiments were performed and entered into the calculations. Finally, two equations were developed using dimensional analysis and nonlinear equation analysis, in order to predict the discharge coefficient of the upstream groove of a concrete-face rockfill dam in both free and submerged states. The developed equations are in good agreement (correlation coefficient of 0.988 for free flow and 0.984 for submerged flow) with experimental results. There is also a good agreement between the observed and computational flow using the predicted equation (0.992 for free flow and 0.989 for submerged flow).