1
استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان
2
.فارغالتحصیل کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان.
چکیده
سازه هیدرولیکی ترکیبی کالورت-سرریز در شرایطی که امکان عبور جریان از زیر سازه و همچنین روگذری آن فراهم باشد بعنوان یکی از راه کارهای پیشنهادی جهت گذردهی سریعتر جریان آب و رسوب مطرح است. انتخاب سرریز مناسب برای تأمین این هدف از اهمیت زیادی برخورداراست. در این تحقیق از سرریز کلید پیانویی به دلیل گذردهی بالای آن، بهعنوان سرریز این سازه ترکیبی استفاده شده است. برای این منظور مدلهای آزمایشگاهی کالورت-سرریز کلیدپیانویی با متغیر در نظر گرفتن ارتفاع و طول سرریز و همچنین ارتفاع بازشدگیهای متفاوت برای کالورت مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر آن عملکرد هر یک از سازههای کالورت و سرریز کلیدپیانویی بررسی گردید و با سازه ترکیبی مورد مقایسه قرارگرفت. آزمایشها، در محدوده دبی 5 تا 50 لیتر بر ثانیه، برای سازه سرریز کلید پیانویی، کالورت و کالورت-سرریز در شرایط جریان آزاد انجام شد. نتایج نشان داد با تغییر 50 % در ارتفاع و 63 %در عرض سرریز گذردهی جریان به ترتیب 25 % و 12.5 % افزایش می-یابد بنابراین تاثیر ارتفاع نسبت به عرض سرریز بر میزان گذردهی جریان بیشتر است. این در حالی است که در سازه ترکیبی تاثیر بازشدگی کالورت بیش از ارتفاع سرریز است. با توجه به نتایج، سازه ترکیبی کالورت-سرریز نسبت به هریک از سازههای سرریز کلید پیانویی و کالورت در حدود 10 درصد راندمان بالاتری دارد. در سرریز کلید پیانویی تغییرات ضریب دبی با نسبت بدون بعد هد به ارتفاع سرریز کاهشی و در سازه ترکیبی این روند افزایشی است؛ بنابراین در شرایطی که دبی جریان زیاد است و امکان استفاده از سرریز کلیدپیانویی با ارتفاع بلند وجود ندارد سازه ترکیبی کالورت-سرریز کلید پیانویی با ارتفاع کمتر گزینه مناسبی خواهد بود.
Ansar M. Alexis A. and Damisse E. 2002. Flow computations at Kissimmee River gated structures: A comparative study. Rep., Hydrology and Hydraulics Dept., South Florida Water Management District, Fla. .
Anderson R. 2011. Piano Key Weir Head Discharge Relationships. All Graduate Theses and Dissertations. 880. Utah State University. 80 p.
Bodhaine G. L. 1976. Measurment of peak discharge at culverts by indirect methods. Government Printing Office, US Geological Survey, Washington (DC). 69 p.
Dasika B. 1995. New approach to design of culverts. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 121(3): 261-264.
Esmayilvandi M. and Asadi-Aghbolaghi M. 2019. Experimental Study of Discharge Coefficient of Broad Crest Weir-Circular Culvert Combined Structure. Ferdowsi Civil Engineering. 32(2): 45-60.
Ghaderi A. Daneshfaraz R. Dasineh M. and Di Francesco S. 2020. Energy dissipation and hydraulics of flow over trapezoidal–triangular labyrinth weirs. Water 12(7): 1992.
Guven A. Hassan M. and Sabir S.H. 2013. Experimental investion on discharge coeffient for combined broad creste weir-box culvert structure. Journal of Hydrology, 500: 97-103.
Hager W. and Del Giudice G. 1998. Generalized culvert design diagram. Journal of Irrigation and Drainage Engineerig. 124(5): 271–274.
Henderson F.M. 1966. Open channel flow. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.
Hien T. C. Son H. T. and Khanh M. H. T. 2006. Results of some piano keys weir hydraulic model tests in Vietnam, Proc. 22nd ICOLD Congress, CIGB/ICOLD, Barcelona. Q87(R39). 581-596.
Johnson P. A. and Brown E. R. 2000. Stream assessment for multicell culvert use. Journal of Hydraulic Engineering. 126(5): 381-386.
Kabiri-Samani A. and Javaheri A. 2012. Discharge coefficients for free and submerged flow over Piano Key weirs. Journal of Hydraulic Research. 50(1): 114-120.
Machiels O. Pirotton M. Pierre A. Dewals B. and Erpicum S. 2014. Experimental parametric study and design of Piano Key Weirs. Journal of Hydraulic Research. 52(3): 326-335.
Meselhe E. A. and Hebert K. 2007. Laboratory Measurements of Flow through Culverts. Journal of Hydraulic Engineering. 133(8): 973-976.
Montes J. S. 1997. Discussion of New approach to design of culverts. Journal of Hydraulic Engineering. 123(1): 71-72.
Noseda M. Stojnic I. Pfister M. and Schleiss A. J. 2019. Upstream erosion and sediment passage at piano key weirs. Journal of Hydraulic Engineering. 145(8): 04019029.
Novak P. and Cabelka J. 1981. Models in hydraulic engineering. Pitman, London, UK.
Safarzadeh A. and Noroozi B. 2017. 3D Hydrodynamics of Trapezoidal Piano Key Spillways. International Journal of Civil Engineering. 15(1): 89-101.
Suprapto M. 2013. Increase spillway capacity using Labyrinth Weir. Procedia Engineering. 54: 440-446.
Tullis B. P. Crookston B. M. and Young N. 2020. Scale effects in free-flow nonlinear weir head-discharge relationships. Journal of Hydraulic Engineering. 146(2). https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001661.
