بررسي آزمايشگاهي امواج ناشي از پايه روي سرريزهاي تنداب دريچه‌دار

Experimental Investigation of Pier Waves on Gated Chute Spillways

سرريز ها از مهم ترين و حساس ترين بخش‌ها در سازه سدها مي باشند كه وظيفه تخليه درياچه سد در مواقع اضطراري و سيلابي را بر عهده دارند. با وجود اين كه مطالعات زيادي براي شناخت مشخصات جريان بر روي سرريزها انجام شده است، اما اطلاعات اندكي در مورد جريان فوق بحراني پايين دست پايه‌هاي مستقر روي سرريز تنداب و اثر پايه دريچه بر آن موجود است. دراثر اندركنش جريان و پايه‌هاي دريچه‌هاي مستقر در سرريز، جريان فوق بحراني موجي شكل مي گيرد كه به آن جريان بالي شكل يا دم خروسي مي گويند. حاصل اين اندركنش، تشكيل سه نوع موج بلافاصله در پايين دست پايه، پايين دست سرريز و روي ديواره هاي تنداب مي‌باشد. اين پديده، ميدان جريان پايين دست را تحت تاثير قرار داده و شرايط نامتعادل هيدروليكي روي سرريز را باعث مي شود. بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد كه ارتفاع امواج روي ديواره تنداب مي تواند به بيش از 2 برابر عمق متوسط آب رسيده و از ديواره سرريز خارج شود. بنابراين ارتفاع امواج روي ديواره، طرح ديوارهاي كناري تنداب را تحت تاثير قرار داده و از اين لحاظ پروفيل امواج بالي شكل روي ديواره نيز اهميت مي يابد. در اين مقاله نتايج بررسي آزمايشگاهي شكل گيري جريان بالي شكل، پروفيل امواج ايجاد شده و راه‌كارهاي كاهش ارتفاع اين امواج ارايه شده و همچنين فشار استاتيكي ميدان جريان بالي شكل مورد بررسي قرار مي‌گيرد. آزمايش ها بر روي مدل فيزيكي سرريز سد خيرآباد كه در موسسه تحقيقات آب ايران ساخته شده، انجام و ملاحظه شد عدد فرود جريان و بازشدگي دريچه ها تاثير قابل ملاحظه اي بر اين امواج دارند.

Spillways are the most important structures of high dams which are responsible for the discharge of the excessive flood from the reservoir. Although many studies have been made to determine the flow characteristics over these structures, little information is available on the supercritical flow downstream of chutes piers and their effects on flow characteristics. Flow behind chute piers generate a wavy flow known as rooster tail. Due to the flow interaction with the chutes piers, three kinds of standing waves just downstream of the pier, on the middle of the chute and on the sidewalls generate. This phenomenon affects the flow domain and its hydraulic characteristics along the chute spillway. The height of the waves increases downstream, where they hit the chute walls and reflect again into the flow to interact together again. The process repeated and intensified downstream in a lozenge shape. The height of these waves can be more than twice the water depth, and thus, run over the sidewalls. This is important for the design of chute walls in chute spillways with control gates. In this study, experimental formation of rooster tail and its behavior along the chute and its reduction measures are presented. Experiments were conducted on a scaled physical model of Kheirabad dam spillway, at Water Research Institute of Iran. It was realized that apart from the geometry of piers and chute spillway, Froude number of flow and gate opening are the main effective parameters on hydraulic performance of rooster tail formation and its development on gated spillways.