تجزيه و تحليل روابط دبي- اشل تئوري و آزمايشگاهي در سرريز لبه‌تيز نيلوفري

Analysis of stage-discharge theoretical and laboratory relationships in morning glory sharp crested weir

در اين پژوهش نوع خاصي از سرريزهاي لبه‌تيز به نام سرريز لبه‌تيز نيلوفري معرفي شده است. به خاطر شكل خاص اين سرريز، در دبي هاي كم دقت بالاي اندازه‌گيري و در دبي هاي سيلابي و ناگهاني نيمرخ برگشت آب كمتري در بالادست آنها قابل انتظار است. از طرفي ناپيوستگي در رابطه دبي- اشل آنها مشاهده نمي شود. با فرض وقوع جريان بحراني در تاج سرريز رابطه كلي دبي- اشل اوليه براي اين نوع سرريز استخراج شد. نظر به اينكه فرض وقوع جريان بحراني در تاج سرريز همراه با خطا بوده و به تبع آن رابطه دبي- اشل حاصل شده بر اساس اين فرض دقيق نمي باشد گام بعدي اصلاح اين رابطه بود. بدين منظور با اندازه گيري 57 آزمايش بر روي 5 نوع از اين سرريز ساخته شده رابطه دبي- اشل اندازه گيري استخراج گرديد و نشان داده شد به ازاي يك اشل مشخص دبي اندازه‌گيري شده بيش‌تر از دبي تحليلي محاسبه شده مي‌باشد. با هدف منطبق نمودن رابطه‌ي دبي- اشل تحليلي بر اندازه‌گيري، يك ضريب اصلاحي در رابطه‌ي تحليلي اعمال گرديد. اين ضريب اصلاحي با استفاده از روش برنامه ريزي بيان ژن بصورت تابعي از نسبت ارتفاع سرريز به هدبالادست (p/H) و نسبت a/n ( a و n پارامترهاي شكل هندسي سرريز) بهينه يابي و استخراج گرديد. نتايج نشان داد رابطه دبي-اشل اصلاح شده مقادير دبي اندازه گيري شده را ضريب همبستگي R2=0.98، ميانگين خطاي مطلق MAE=0.442 ليتر و ريشه ميانگين مربعات خطاي RMSE=0.08 ليتر برآورد نمود.

In this study, a special type of sharp-crested weir is called sharp- crested morning glory weir (SCMGW) is introduced. Due to the special shape of this weir, high measurement accuracy in low discharge, and in flood and sudden discharges, less back water profile is expected upstream. On the other hand, there is no discontinuity in their stage-discharge relationship. Assuming the occurrence of a critical flow in the weir crest, the general stage-discharge relationship was extracted for this type of weir. The next step was to correct this assumption, considering that the assumption of the occurrence of a critical flow in the weir crest is accompanied by an error, and consequently the stage-discharge relationship obtained based on this assumption is not accurate. For this purpose, by measuring 57 experiments on 5 types of this weir, the stage-discharge relationship was extracted and it was shown that for a specific stage, the measured flow is greater than the calculated analytical flow. A correction coefficient was applied to the analytical relation with the aim of matching the stage-discharge analytic relationship with the measurement. This correction factor was optimized and extracted using the gene expression programming method as a function of the weir height-to-head ratio (p / H) and the a / n ratio (a and n parameters of the weir geometric shape). The results showed that the modified discharge-stage relationship estimated the measured discharge values as R2 = 0.98, mean absolute error MAE = 0.442 liters and root mean square error of RMSE = 0.08 liters.