توان افزایش سطح آب در سرریزهای کلید پیانویی با استفاده از نمونه های فیزیکی

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 7، دوره 9، شماره 30، مهر و آبان 1395، صفحه 75-86   

نویسندگان

جواد احدیان^{* 1}؛ علیرضا افضلیان²

¹دانشیار گروه سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

²فارغ التحصیل کارشناسی ارشد سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

تاریخ دریافت: 03 بهمن 1395،  تاریخ پذیرش: 03 بهمن 1395 

چکیده

سیستمهای آبگیری در شبکه‌های آبیاری و زهکشی همواره با این مشکل روبرو هستند که در فصول کم‌آبی با کاهش سطح آب، امکان آبگیری آبگیرها با حداکثر ظرفیت فراهم نیست. در پژوهش حاضر، به کمک نمونه‌هایی از سرریز کلیدپیانویی با توانایی تغییر شیب در تاج آن، این موضوع بررسی شده است که با کاهش دبی، توان حفظ تراز آب به چه میزان است؛ همچنین شیبهای مختلف دیواره‌های سپری تا چه اندازه توانایی افزایش سطح آب به ازای بده‌هایی برابر با دبی نمونه ی شاهد (بدون دیواره‌های سپری) را از خود نشان می‌دهند. بدین منظور، دیواره‌های سپری با سه زاویه‌ی ./3، 5/5 و ./8 درجه در جهت جریان (مثبت) و نیز در خلاف آن (منفی)، و همچنین با سه ارتفاع 5/2، 5/4 و 5/6 سانتیمتر (بدون زاویه) بر روی دو سرریز کلیدپیانویی با نسبتهای33/1و 50/0 ساخته شدند. آزمایشها در مورد یک نهر پایه دار آزمایشگاهی با عرض 80 سانتی‌متر، طول 10 متر و ارتفاع 60 سانتیمتر انجام شدند. نتایج نشان دادند که توانایی افزایش سطح آب در نمونه ی 2 به مراتب از نمونه ی 1 بیشتر، و تأثیر منفی و یا مثبت بودن شیب با افزایش زاویه قابل صرفنظر کردن می‌باشد. از طرفی، تحلیل داده ها نشان داد که ضریب بده ی جریان ابتدا با افزایش H/P روندی صعود ی داشته و به بیشترین مقدار خود می رسد، و در انتها نیز کاهش می یابد. بطور کلی وجود دیوار سپری بدون شیب ضریب بده را در حدود 15 درصد افزایش داد. همچنین، رابطه‌ی به دست‌آمده برای ضریب بده ی سرریز کلیدپیانویی با دیواره‌های سپری شیبدار دارای R² برابر با 977/0 ، و شاخصهای آماری NRMSE و WQD به ترتیب 147/0 و 004/0 می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

تاج شیب‌دار؛ سرریزهای کلیدپیانویی؛ سطح آب؛ فصول کم‌آبی؛ ضریب تخلیه

عنوان مقاله [English]

Finding Potential of Increase in Water Level at Piano Key Weirs using Physical models

نویسندگان [English]

Javad Ahadiyan¹؛ Ali Reza Afzalian²

چکیده [English]

The Parapet Walls were installed on the top of PKW crest. There slopes were investigated with the 3.0 co-flow angles 3. 5.5 and 8 Degrees (positive slops) and counter-flow slopes (negative slopes). The Parapet Wall heights were 2.5, 4.5 and 6.5 cm on the two models. The experiments were conducted on a PKW with the P/WU=1.33 and P/W=0.5(P=Spill way height; Wu=width of one cycle. W=ouHetkey with). The test were performed on on experimental model with the length, width and height of 10.00, 0.80, and 0.60 meters, respectively. The results indicated that the model with the P/WU=0.5 was more effective in raising the water level that of P/WU=1.33 . The Results However the influence of positive or negative slopes was ineffective in increasing the angle of parapet wall. Furthermore, it was found that the discharge coefficient and Ht/P were increasing up to the peak discharge and reversed afterwards. Generally, a horizontal parapet wall increases the discharge coefficient up to 15 percent. The coefficient of determination (R²) between that discharge coefficient and the slope of parapet walls was 0.977 and statistical parameters NRMSE and WQD, 0.147 and 0.004, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

discharge coefficient, Piano Key Weirs, Seasons of Dehydration Sloping Crest, Water level

مراجع

1)     Anderson, R. M. and Tullis, B. P. 2011. Influence of piano key weir geometry on discharge. Proceeding of International Conference on Labyrinth and Piano Key Weirs, Liège B, 75-80. CRC Press, Boca Raton FL.

2)     Anderson,R. M. and Tulli, B. P. 2012. Comparison of piano key and rectangular labyrinth weir. Journal of hydraulics Engineering, 138(4): 358-361.

3)     Barcouda, M., Cazaillet, O., Cochet, P., Jones, B. A., Lacroix, S., Laugier, F.,  Odeyer, C.  and Vigny J. P. 2006. Cost effective increase in storage and safety of most dams using fuse gates or Piano Key weirs. Proceeding of Transactions of the 22^nd International Congress on Large Dams,  Vol. 22, No. 1, CIGB/ICOLD, Barcelona, Spain.

4)     Cicero G. M., Menon, J. M., Luck, M. and Pinchard, T. 2011. Experimental study of side and scale effects on hydraulic performances of a Piano Key Weir. Proceeding of International Conference on Labyrinth and piano key weirs Liège B, 167–172, CRC Press, Boca Raton FL.

5)     Hien, T. C., Son H. T.  and Khanh, M. H. T. 2006. Results of some piano key weirs hydraulic model tests in Vietnam. Proceeding of Transactions of the 22^nd International Congress on Large Dams,  Vol. 22, No. 1, CIGB/ICOLD, Barcelona, Spain.

6)     Kabiri-Samani, A. and Javaheri, A. 2012. Discharge coefficient for free and submerged flow over piano key weirs. Journal of Hydraulic Research, 50(1): 114-120.

7)     Lempérière, F. and Ouamane, A. 2003. The piano keys weir: a new cost-effective solution for spillways. International Journal of Hydropower Dams, 10(5): 144-149.

8)     Laugier F., Lochu, A., Gille, C., Leite Ribeiro, M. and Boillat, J. L. 2009. Design and construction of a labyrinth PKW spillway at St-Marc Dam. International Journal of Hydropower Dams, 16(5): 100-107.

9)     Lempérière F., Vigny, J. P. and Ouamane, A.  2011. General comments on labyrinth and piano key weirs: The past and present. Proceeding of International Conference on Labyrinth and Piano Key Weirs, Liège B, 17-24. CRC Press, Boca Raton FL.

10) Leite Ribeiro M., Pfister, M., Schleiss, A. J. and Boillat, J. L. 2012. Hydraulic design of A-type piano key weirs. Journal of Hydraulic Research, 50(4):400-408.

11) Leite Ribeiro, M, Pfister, M., Boillat, J. L., Schleiss, A. J. and Laugier, F.  2012. Piano key weirs as efficient spillway structure. Proceeding of 24^nd ICOLD Congress on Large Dams. Kyoto, Japan, Q.94 – R.13.

12) Machiels, O. 2012. Experimental study of the hydraulic behavior of piano key weirs. PhD Thesis ULgetd, University of Liège (B).

13) Pralong J., Vermeulen, J., Blancher, B., Laugier, F., Erpicum, S., Machiels, O., Pirotton, M., BoillatJ. L., Leite Ribeiro, M. and Schleiss, A. J. 2011. A naming convention for the piano key weirs geometrical parameters. Proceeding of International Conference on Labyrinth and Piano Key Weirs, Liège B, 271-278. CRC Press, Boca Raton FL.