عملکرد آبی سرریزهای شیب دار تورسنگی در شرایط جریان آزاد

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 6، دوره 9، شماره 29، خرداد و تیر 1395، صفحه 75-86   

نویسندگان

مهرداد خیرایی^{* 1}؛ منوچهر فتحی مقدم²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

²استاد گروه سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

تاریخ دریافت: 03 آبان 1395،  تاریخ پذیرش: 03 آبان 1395 

چکیده

برخلاف سرریزهای معمولی نفوذناپذیر، مواد فیزیکی و شیمیایی از درون سرریز­های تورسنگی به پایین­دست عبور می­کنند؛ بنابراین سرریزهای تورسنگی سازه­هایی با کمترین اثرات منفی بر محیط زیست بوده و به سازه­های دوست­دار محیط­زیست معروفند. هدف از این تحقیق بررسی تاًثیر تغییرات شیب بالادست و پایین­دست بر ضریب آبگذری جریان در سرریزهای شیب دار تورسنگی با شرایط جریان آزاد، و مقایسه با سرریزهای شیب دار نفوذناپذیر می‌باشد. در ابتدا، پس از شناسایی فراسنجهای مؤثر، رابطه ی عمومی بدون بعد توسعه داده شده است. برای این منظور، 8 نمونه ی مختلف سرریز تورسنگی و 3 نمونه ی سرریز نفوذناپذیر در یک نهر پایدار آزمایشگاهی افقی به طول، عرض و ارتفاع به ترتیب 15، 3/0 و 5/0 متر مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشها برای دامنه ی وسیعی از بده، عمق بالادست، عمق پایین­دست، اندازه ی مصالح، شیب بالادست و شیب پایین­دست انجام گرفتند. نتایج نشان دادند که در شرایط جریان آزاد، با افزایش زاویه ی بالادست و پایین­دست سرریز با راستای عمود، بار آبی روی سرریز افزایش و ضریب بده کاهش می­یابد. همچنین، با افزایش اندازه ی مصالح، بار آبی روی سرریز کاهش و ضریب بده افزایش می­یابد. سرانجام، با توجه به تحلیل ابعادی صورت گرفته، رابطه­ای برای تخمین ضریب بده در سرریز شیب دار تورسنگی  با همبستگی بالای 97/0 ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

ضریب بده؛ سرریز شیب دار؛ تورسنگ؛ جریان آزاد؛ نمونه ی فیزیکی

عنوان مقاله [English]

Hydraulic Characteristics of the Crump Gabion Weirs for Free Flow Conditions

نویسندگان [English]

Mehrdad Kheyraei¹؛ Manouchehr Fathi Moghaddam²

چکیده [English]

 In contrast with conventional impermeable weirs, Solid objects and dissolves substances can pass through gabion weirs. Thus, due to its minimal negative attributes, gabion weirs are considered environmentally friendly structures. This study aimed to assess the effect of upstream and downstream side slopes of the crump gabion weirs on the discharge coefficient for free flow conditions and compare it with those of impermeable weirs. To achieve this objective, a general non dimensional relationship was developed. Eight different Gabion weir models and 3 impermeable weir models were examined in a horizontal flume, 15.0m long, 0.3m wide, and 0.5m deep, respectively. Multiple, methodical experiments were performed using various discharge rates including: discharge, upstream and downstream depths, material size, and upstream and downstream slopes. It was observed that under the free flow conditions, a decrease in the upstream and downstream slopes led to an increase in the weir and a decrease in the discharge coefficient. Furthermore, an increase in the material size caused a decrease in the head on the weir and an increase in the coefficient development of a relationship to predict the gabion crump weirs’ discharge coefficient (R2=0.97) was achieved through dimensional analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

discharge coefficient, Crump weir, Gabion, Free flow, Physical model

مراجع

1. قمشی، م. امامقلی زاده، ص. 1387. مکانیک سیالات و هیدرولیک، چاپ اول، دانشگاه شهید چمران اهواز.
2. Ansar, M., and Gonzalez-Castro, J. A. 2003. Submerged weir flow atprototype gated spillways. Proc., World Water Congress, ASCE, Reston,Va.
3. Chanson, H. 2006. Discussion of discharge through a permeable rubble mound weir. J. Hydraulic. Eng. 132:432–434.
4. Göğüş, M., Defne, Z., and Özkandemir, V. 2006. Broad-crested weirswith rectangular compound cross sections. J. Irrig. Drain., 132:272–280.
5. Hager, W. H., and Schwalt, M. 1994. Broad-crested weir. J. Irrig.Drain. Eng., 120: 13–26.
6. Kells, J. A. 1993. Spatially varied flow over rock fill embankments. Can. J. Civ. Eng. 20: 820–827.
7. Kells, J. A. 1994. Reply on discussion of spatially varied flow overrock fill embankments.Can. J. Civ. Eng. 21: 163–166.
8. Lux, F., and Hinchliff, D.L. 1985. Design and Construction of Labyrinth Spillways .15^th ICOLD. Conference, Lausanne.
9. Leu, J. M., Chan, H. C., and Chu, M. S. 2008. Comparison of turbulentflow over solid and porous structures mounted on the bottom of a rectangular channel. Flow Meas. Instrum., 19:1–7.
10. Li, B., and Garga, V. K. 1998. Theoretical solution for seepage flow inovertopped rock fill. J. Hydraul. Eng. 124: 213–217.
11. Michioku, K., Maeno, S., Furusawa, T., and Haneda, M. 2005. Dischargethrough a permeable rubble mound weir. J. Hydr. Eng. 131: 1–10.
12. Michioku, K., Takehara, K., and Etoh, T. 2007. An experimental studyon flow field in and around rubble mound river structures. J.Hydr. Eng. 25: 37–45.
13. Mohamed, H.I.2010. Flow over gabion weirs. J. Irrig. Drain. Eng. 136: 573–577.
14. Sargison, J. E., and Percy, A. 2009.Hydraulics of broad-crested weirswith varying side slopes. J. Irrig. Drain., 135:115–118.