پژوهش آب ایران

پژوهش آب ایران

بررسی آزمایشگاهی پایین افتادگی دیواره‌های سرریز نوک اردکی بر ضریب دبی جریان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
حسام وهاب نژاد 1
اکرم عباس پور 2
جواد پارسا 1
1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 گروه مهندسی آب
10.22034/iwrj.2025.15038.2648
چکیده
سرریزهای زیگزاگی با ارتفاع سرریز چندگانه (سرریز با پایین افتادگی تاج) برای تخلیه مطمئن جریان در شرایط عادی و سیلاب استفاده می‌شوند. مدل‌های فیزیکی برای بررسی عملکرد سرریز­های زیگزاگی در شرایط مختلف جریان مناسب می‌باشند. در این تحقیق سرریز نوک اردکی در شرایط با و بدون حضور تیغه شکافنده جریان و پایین افتادگی‌های تاج در قسمت‌های مختلف شامل نوک سرریز (VW)، دیوار مایل سمت چپ (LW) و قسمت‌های کوچک کناره‌های دیواره کانال (LRW) با زوایا و ارتفاع‌های مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که در سرریز نوک اردکی در حالت بدون تیغه شکافنده جریان ضریب دبی نسبت به سرریز با تیغه شکافنده بیشتر است. در بازه Ht/p مورد بررسی بین 1/0 تا 5/0 در شرایط بدون تیغه شکافنده با چسبیدن تیغه جریان به سرریز، تداخل جریان کاهش یافته و در نتیجه جریان عبوری افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش Ht/p ضریب دبی جریان کاهش می­یابد؛ زیرا با افزایش دبی و افزایش اختلاط جریان عبوری روی سرریز، مقدار ضریب دبی سرریز کاهش می‌یابد. ضریب دبی جریان نسبت معکوسی با طول سرریز دارد؛ به‌طوری‌که با افزایش زاویه سرریز طول سرریز کاهش و ضریب دبی جریان افزایش می­یابد. نتایج نشان داد که در یک زاویه مشخص با افزایش ارتفاع سرریز ضریب دبی جریان به مقدار کمی کاهش می‌یابد. با بررسی ارتفاع سرریز می‌توان نتیجه گرفت که در سرریز با ارتفاع 12 سانتی‌متر ضریب دبی نسبت به دو ارتفاع دیگر، 14 و 16 سانتی‌متری اندکی بیشتر است. همچنین برای شرایط مختلف پایین افتادگی‌های تاج سرریز، در حالت پایین افتادگی دیواره مایل سمت چپ (LW) ضریب دبی نسبت به دو حالت دیگر بیشتر است. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که ضریب دبی برای سرریز با پایین افتادگی دیواره مایل سمت چپ (LW) به طور متوسط 30 درصد و برای سرریز با پایین افتادگی چپ و راست (LRW) در حدود 20 درصد و در سرریز با پایین افتادگی تاج نوک (VW) ، 10 درصد نسبت به سرریز زیگزاگی معمولی افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها
پایین افتادگی تاج، زاویه دیواره سرریز، سرریز زیگزاگی ذوزنقه­
ای، ضریب تخلیه جریان

1.     Abdullah Shlash, M., Sami Mohammed, H. and Aal-khalaf, SK.H., 2019. Investigation and evaluation of discharge coefficient for the trapezoidal labyrinth weir, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering,  4th International Conference on Buildings, Construction and Environmental Engineering (pp.1-9), Istanbul, Turkey.

 

2.     Anees, A.K., Al-Ameri, R., Chua, L. and Das, S., 2017. Experimental study on the hydraulic performance of trapezoidal planform compound labyrinth weir. Proceedings of the First MoHESR and HCED Iraqi Scholars Conference in Australasia, pp. 51-57.

 

3.     Anderson, R.M. and Tullis, B. P., 2012. Comparison of piano key and rectangular labyrinth weir hydraulics. Journal of  Hydraulic Engineering, 138(4), pp. 358–361. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000509

 

4.     Anees, A.K and Al-Ameri,  R., 2022.  A review of hydraulic performance and design methods of labyrinth weirs. Water Supply, 22 (11), pp. 8120–8138. https://doi.org/10.2166/ws.2022.378

 

5.     Bilhan, O., Emiroglu, M. and Miller, C. 2016. Experimental Investigation of Discharge Capacity of Labyrinth Weirs with and without Nappe Breakers. World Journal of Mechanics.  6(6), pp. 207-221.  https://doi.org/10.4236/wjm.2016.67017.

 

6.     Bos, M.G., 1989. Discharge Measurement Structures, International Institute for Land Reclamation and Improvement, Wageningen, The Netherlands.

 

7.     Carollo, F.G., Ferro, V., and Pampalone, V., 2012. Experimental investigation of the outflow process over triangular labyrinth-weir. Irrigation Drainage Engineering, 138, pp.73 –79.  https://doi.org/10.1061/(asce)ir.1943-4774.0000366

 

8.      Crookston, B.M., 2010. Labyrinth weirs. Ph.D. dissertation, Utah State University, Logan, UT.

 

9.     Dabling, M.R, Tullis, B.P, Crookston, B.M., 2013. Staged labyrinth weir hydraulics. Journal Irrigation Drainage Engineering, 139(11), pp. 955–960. https://doi.org/10.1061/(asce)ir.1943-4774.0000636

 

10. 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), pp. 1-18. https://doi.org/10.3390/w12071992.

 

11. Ghodsian, M., 2009. Stage-discharge relationship for a triangular labyrinth spillway. Proc. Institute Civil Engineering Water Management, 162(3), pp. 173–178. https://doi.org/ 10.1680/wama.2009.00033.

 

12. Rustiati, N.B., Ishak, M.G., Tanga, A., and Pali, Z.G., 2023. International Conference on Science in Engineering and Technology, Sustainable Environment and Architecture,  Earth and Environmental Science, Volume 1157.

 

13. Taghizadeh, H., 2010. Improving hydraulic performance of U-shaped spillways using numerical modeling, M.Sc. thesis, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran. (In Persian).

 

14. Willmore, C., 2004.  Hydraulic characteristics of labyrinth weirs. M.S. report, Utah State University, Logan, Utah.

 

  • تاریخ دریافت 18 آذر 1403
  • تاریخ پذیرش 23 دی 1403
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1404