مقایسه ی آبگذری سرریزهای کلید پیانویی قوسی و سرریزهای کلید پیانویی بدون قوس در پلان

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 2، دوره 13، شماره 47، دی 1399، صفحه 15-26   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

علی اکبر کرموند^{* 1}؛ هومن حاجی کندی²؛ احمد شرافتی³

¹دانشجو/دانشگاه ازاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

²هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

³گروه مدیریت ساخت و آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه ازاد اسلامی، تهران، ایران

تاریخ دریافت: 22 اسفند 1397،  تاریخ بازنگری: 29 مهر 1398،  تاریخ پذیرش: 17 دی 1399 

چکیده

در این نوشتار ضریب آبگذری سرریز کلید پیانویی قوسدار با دو مدل سرریز کلید پیانویی بدون قوس در پلان (سرریز کلید پیانویی نوع A با دیواره جانپناه و بدون دیواره جانپناه) مقایسه شده است. سرریزهای کلید پیانویی نوعی نسبتا جدید از سرریز ها کنگره ای می باشند که نسبت به مدل های مختلف سرریز کنگره ای نیاز به طول جاگذاری اجرایی کمتری روی تاج داشته و بنابراین در عرض های محدود و کوهستانی در دهه ی اخیر رواج بیشتری یافته اند. در طراحی سرریز کلید پیانویی قوسی ، قوس ها در ابتدای کلید ورودی و انتهای کلید خروجی قرار می گیرد. جهت شبیه سازی آزمایشگاهی ضریب  آبگذری سه مدل فیزیکی بروش حجمی اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهند که ضریب دبی سرریز کلید پیانویی قوسدار در چهار سطح متفاوت جریان بالادست به ترتیب 12.07 و 11.33 و 14.77 و 11.01 درصد بالاتر از بهترین حالت سرریزهای کلید پیانویی بدون دیواره جان پناه است.

کلیدواژه‌ها

سرریز کلید پیانویی؛ مکانیک سیالات؛ سازه های هیدرولیکی؛ ضریب آبگذری؛ قوس در پلان

عنوان مقاله [English]

Comparison of Discharge Coefficient Between Arced Piano Key Weir and Non-Arc Piano Key Weirs

نویسندگان [English]

aliakbar karamvand¹؛ Hooman Hajikandi²؛ Ahmad Sharafati³

¹Student/Islamic Azad University Science and Research Branch

²Assistant Professor, Islamic Azad University, Central Tehran Branch , Tehran , Iran

³Assistant Professor, Civil Engineering Department, Science and Research Branch, Islamic Azad University,Tehran,Iran

چکیده [English]

In this paper, discharge coefficient of arced piano key weir compared against two models of normal or fashionable piano key weirs with no arc in their plan. The arced piano key weirs are less investigated. Piano key weirs are pretty new sort of labyrinth weirs with fewer footprint needs. They are used in limited width and mountainous situation and have a high potential for rehabilitation and almost easy to build them in the last decade. They are more applied, especially in rehabilitation. Arc in front of inlet key and at the end of outlet key proposed and evaluated experimentally only in discharge aspect. For the purpose of the simulation of what really happens and calculation of discharge coefficient, three models are made and measured. The results of volumetric discharge coefficient show that arced piano key weir in four different level of upstream flow are 12.07 and 11.33 and 14.77 and 11.01 percent higher than best Non-Arc Piano key weirs.

کلیدواژه‌ها [English]

piano key weir, Fluid mechanics, hydraulic structures, discharge coefficient, arc in plan

مراجع

1)        Anderson, R.M., Tullis, B., 2011. Influence of Piano KeyWeir geometry on discharge 75–80. https://doi.org/10.1201/b12349-12

2)        Bieri, M., Ribeiro, M.L., Boillat, J.-L., 2009. Rehabilatation de la Capacite D’evacuation des Crues–Integration de PK-weirs sur des Barrages Existants (Rehabilitation of dis- charge capacity: Integration of PK weirs on existing dams). Proc., Colloq. CFBR-SHF, Dimens. Fonct. des évacuateurs crues 20–21.

3)        Boillat, J., Leite Ribeiro, M., Pralong, J., Erpicum, S., Archambeau, P., 2011. Creation of a PKW Database – Discussion 279–280. https:// doi.org/10.1201/b12349-41

4)        Crookston, B.M., Anderson, R.M., Tullis, B.P., 2017. Free-flow discharge estimation method for Piano Key weir geometries. J. Hydro-environment Res. 19, 160–167. https://doi.org/ 10. 1016/ j.jher.2017.10.003

5)        Crookston, B.M.M., Anderson, R.M.M., Tullis, B.P.P., 2017. Free-flow discharge estimation method for Piano Key weir geometries. J. Hydro-environment Res. 19, 160–167. https://doi.org/ 10.1016/j.jher.2017.10.003

6)        Erpicum, S., Tullis, B.P., Lodomez, M., Archambeau, P., Dewals, B.J., Pirotton, M., 2016. Scale effects in physical piano key weirs models. J. Hydraul. Res. 54, 692–698. https://doi.org/ 10.1080/ 00221686.2016.1211562

7)        Falvey, H.T., 2003. Hydraulic design of labyrinth weirs.

8)        Guo, X., Liu, Z., Wang, T., Fu, H., Li, J., Xia, Q., Guo, Y., 2018. Discharge capacity evaluation and hydraulic design of a piano key weir. Water Sci. Technol. Water Supply. https://doi.org/ 10.2166/ ws.2018.134

9)        Hu, H., Qian, Z., Yang, W., Hou, D., Du, L., 2018. Numerical study of characteristics and discharge capacity of piano key weirs. Flow Meas. Instrum.https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2018.05.004

10)    Kabiri-samani, A., Borghei, S.M., Javaheri, A., 2013. Discharge coefficient of a rectangular labyrinth weir. Water Manag. 166, 443–451. https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1680/wama.11.00088

11)    Kabiri-Samani, A., Javaheri, A., 2012. Discharge coefficients for free and submerged flow over Piano Key weirs. J. Hydraul. Res. 50, 114–120.https://doi.org/10.1080/00221686.2011.647888

12)    Laugier, F., 2007. Design and construction of the first Piano Key Weir spillway at Goulours dam. Int. J. HYDROPOWER DAMS 14, 94–101.

13)    Laugier, F., Lochu, A., Gille, C., Leite Ribeiro, M., Boillat, J.-L., 2009. Design and construction of a labyrinth PKW spillway at Saint-Marc dam, France 16.

14)    Leite Ribeiro, M., Pfister, M., Schleiss, A.J., 2013. Overview of Piano Key weir prototypes and scientific model investigations, in: Proceedings of the 2nd International Workshop on Labyrinth and Piano Key Weirs - PKW 2013. pp. 273–281.

15)    Lempérière, F., Vigny, J., Ouamane, A., 2011. General comments on Labyrinths and Piano Key Weirs. https://doi.org/10.1201/b12349-4

16)    Machiels, O., Erpicum, S., Archambeau, P., Dewals, ; B, Pirotton, M., 2013. Parapet Wall Effect on Piano Key Weir Efficiency. J. Irrig. Drain. Eng. 139, 506–511. https://doi.org/ 10.1061/ (ASCE)IR. 1943-4774.0000566

17)    Machiels, O., Erpicum, S., Dewals, B.J., Archambeau, P., Pirotton, M., 2011. Experimental observation of flow characteristics over a Piano Key Weir. J. Hydraul. Res. 49, 359–366. https://doi.org/ 10.1080/00221686.2011.567761

18)    Machiels, O., Pirotton, M., Pierre, A., Dewals, B., Erpicum, S., 2014. Experimental parametric study and design of Piano Key Weirs. J. Hydraul. Res. 52, 326–335. https://doi.org/ 10.1080/ 00221686.2013.875070

19)    Ouamane, A., 2003. The Piano Keys Weir: a new cost-effective solution for spillways. Int. J. Hydropower Dams 10.

20)    Ouamane, A., Lempérière, F., 2006. Design of a new economic shape of weir, in: Proceedings of the International Symposium on Dams in the Societies of the 21st Century. pp. 463–470. https://doi.org/10.1016/j.jsha.2016.07.005

21)    Pralong, J., Vermeulen, J., Blancher, B., Laugier, F., Erpicum, S., Machiels, O., Pirotton, M., Boillat, J.-L., Leite Ribeiro, M., Schleiss, A., 2011. A naming convention for the Piano Key Weirs geometrical parameters. pp. 271–278. https:// doi. org/10.1201/b12349-40

22)    Ribeiro, M.L., Pfister, M., Schleiss, A.J., Boillat, J.-L., 2012. Hydraulic design of A-type Piano Key Weirs. J. Hydraul. Res. 50, 400–408. https://doi.org/ 10.1080 /00221686.2012.695041

23)    Tiwari, H., Sharma, N., 2017. Turbulence study in the vicinity of piano key weir: relevance, instrumentation, parameters and methods. Appl. Water Sci. 7, 525–534. https://doi.org/ 10.1007/ s13201-015-0275-1

24)    Tullis, J., Amanian, N., Waldron, D., 1995. Design of Labyrinth Spillways. J. Hydraul. Eng. 121, 247–255. https://doi.org/http:// dx.doi.org/ 10.1061/(ASCE)0733-9429(1995)121:3(247)

25)    Vermeulen, J., Laugier, F., Faramond, L., Gille, C., 2011. Lessons learnt from design and construction of EDF first Piano Key Weirs 215–224. https://doi.org/10.1201/b12349-33