بررسي تاثير تغييرات زاويه همگرايي ديواره‌هاي هادي بر عملكرد هيدروليكي ‏سرريز اوجي با قوس در پلان

Study on effects of ogee spillway guide walls changes on its hydraulic ‎performance

در اين پژوهش، به ­بررسي طرح سرريزي با قوس در پلان و زاويه تقرب به ­سمت پايين­‌دست كه طول موثر خود را از تاج تا پنجه چند برابر كاهش مي­‌دهد، پرداخته شده است. آزمايش‌­ها در دو مرحله صورت گرفته است، در مرحله اول مدل فيزيكي با مقياس 1:50 از طرح نمونه واقعي براي سايتي خاص مورد آزمايش قرار گرفت، در اين مرحله آزمايش­‌ها به­ ازاي هشت دبي مختلف شامل مقادير 25 تا 150 درصد دبي طراحي معادل نمونه واقعي در طبيعت انجام شد. سرريز عملكرد مناسبي را تا دبي 1.13Qd از خود نشان داد. به­ تدريج با افزوده شدن دبي، كارايي سرريز كاهش پيدا كرده، به گونه‌­اي كه در دبي 1.26Qd سرريز به­‌طور كامل مستغرق شد و كانال پايين­‌دست كنترل ­كننده دبي عبوري شد. مشاهدات و آزمايش­‌ها نشان­‌دهنده اين بود كه يكي از عوامل مستغرق شدن سرريز تغيير زاويه شديد ديوارهاي هادي، 120 درجه و كاهش قابل ملاحظه نسبت عرض كانال (Lch) به طول تاج (L) معادل Lch/L=0.214 مي‌­باشد. در مرحله دوم، تاثير تغيير زاويه همگرايي ديواره­‌هاي هادي سرريز، مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور مدل فيزيكي تحت سه زاويه همگرايي ديواره­‌هاي هادي شامل صفر درجه با نسبت Lch/L=0.98، زاويه 60 درجه با نسبت Lch/L=0.32 و زاويه 90 درجه با نسبت Lch/L=0.26، مورد آزمايش قرار گرفت. تاثير تغيير زوايا بر ضريب دبي تا قبل از استغراق قابل اغماض گزارش شد. در زاويه صفر درجه با نسبت Lch/L=0.98 بالاترين ضريب دبي با مقدار C=1.991 را به خود اختصاص داد و علت آن نيز عدم استغراق در دبي­ معادل دبي PMF در نمونه واقعي بود.در همه زوايا، فشار استاتيكي در تاج كاهش و در شوت و پنجه در حال افزايش گزارش شد، به نحوي ­كه نسبت Hp/Hd=-0.217 در تاج به ازاي دبي 1.13Qd در صفر درجه قرايت شد. در زواياي 90 و 120 درجه نيز به ازاي دبي­هاي بالاتر و مستغرق شدن سرريز با تغيير رژيم جريان روي سرريز از فوق بحراني به زير بحراني فشار افزوده شد و بالاترين فشار به ازاي دبي 1.50Qd مقدار Hp/Hd=4.35 در زاويه 120 درجه گزارش شد. در زواياي مذكور زاويه 60 درجه با نسبت Lch/L=0.32 با توجه به طول تاج كمتر، (45 درصد كاهش طول تاج نسبت به زاويه 120 درجه و با نسبت Lch/L=0.214) به‌­عنوان زاويه مناسب در بين اين زوايا انتخاب شد.

This study aimed to analyse the design of spillway in curved plan and downward angle of ‎convergence. In this plan the effective length of the spillway is reduced from the crest to the toe for ‎several times. Tests were carried out in two stages. In the first stage, a physical model of the real ‎sample was prepared for a specific site in the scale of 1:50. In this stage, experiments were ‎performed for eight different discharges making up to 25 to 150% of the design discharge of the ‎real sample. The spillway demonstrated a satisfactory performance up to the discharge of 1.13Qd ‎‎(Design Discharge). Gradually an increase in the discharge led to a decrease in the performance of ‎the spillway so that with a discharge of 1.26 Qd the spillway was fully submerged and the ‎downstream channel took control of the discharge. Observations and experiments indicated that ‎one of the factors contributing to the swamp of the spillway was a severe variant of the guide wall ‎‎(120 degrees) as well as the considerable decrease in the ratio of channel length (Lch) to crest length ‎‎(L), i.e. L_ch/L=0.214. In the second stage, the effect of variation of convergence angle of the ‎guide walls of the spillway was studied. To this end, a physical model with three convergence ‎angle of the guide walls, including a 0-degree angle and ratio of L_ch/L=0.98; a 60-degree ‎angle with ratio of L_ch/L=0.32; and a 90-degree angle with ratio of L_ch/L=0.26 was ‎tested. The effect of variations of angles in discharge coefficient was reported to be negligible ‎before the swap. At the 0-degree angle with ratio of L_ch/L=0.98, the highest discharge was ‎‎1.99 because the model was not submerged in a discharge equal to the PMF discharge of the real ‎sample. In all angles, the static pressure on the crest was reduced while it was increased in the ‎shoot and toe. So that, in the crest a ratio of H_p/H_d =-0.217 was recorded for a discharge of ‎‎1.13 Qd. At the angles of 90 and 120 degree, higher discharges led to swamp of the spillway and a ‎change of the current flowing on the spillway from supercritical to subcritical. The high pressure ‎was reported to be H_p/H_d =4.35 of the 120-degree angle for a discharge of 1.5Qd. Since at ‎the 60-degree angle (L_ch/L=0.32), the length of the crest was smaller (45% less than the 120-‎degree angle with L_ch/L=0.214), it was selected as the proper angle.‎