بررسی آزمایشگاهی عوامل موثر بر گذردهی جریان در سازه آبگیر تحتانی متخلخل

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

10.22125/iwe.2021.138251

چکیده

روش­های متعددی برای آبگیری از رودخانه­ها وجود دارد که هر یک ویژگی­ها و محدودیت­های خاص خود را دارند. آبگیری به روش ثقلی به شیوه­های مختلفی امکان­پذیر می­باشد که استفاده از آبگیر تحتانی متخلخل یکی از این روش­ها می­باشد. در پژوهش حاضر با ساخت مدل آزمایشگاهی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری و اجرای 54 آزمایش، تاثیر دانه­بندی و شیب سطح آبگیر تحتانی متخلخل و نیز دبی ورودی بر میزان دبی انحرافی آبگیر بررسی شد. نتایج نشان داد ضریب دبی برای سطح افقی آبگیر در دبی 9/11 لیتر بر ثانیه برای دانه­بندی های با D50، 5/11 و 25 میلی­متر به ترتیب 053/0 و 068/0 است که نشان دهنده افزایش ضریب دبی با افزایش D50 ذرات محیط آبگیر است. همچنین ضریب دبی برای دانه­بندی mm5/11= D50  در دبی 9/11 لیتر بر ثانیه برای شیب سطح 0 و 20 درصد به ترتیب 053/0 و 039/0 است که نشان دهنده کاهش ضریب دبی با افزایش شیب سطح آبگیر تحتانی است. با رسم تغییرات ضریب دبی جریان منحرف شده توسط آبگیر نسبت به دبی ورودی مشاهده شد که در دبی­های کمتر تغییرات ضریب دبی نسبت به دبی ورودی بیشتر می­باشد ولی با افزایش دبی ورودی به مقدار ثابتی می­رسد. با بررسی داده­های بدست آمده و استفاده از تحلیل ابعادی و رگرسیون چند متغیره بین نتایج آزمایش­ها، روابطی برای تخمین دبی و ضریب آبگذری برای این آبگیر پیشنهاد شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study on Water Diversion from Bottem with Porous Media

نویسندگان [English]

  • sasan madadi 1
  • Ali reza Emadi 2
  • Ramin Fazloula 2
1 PhD student, Dept. Of Water Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
2 Department of water engineering, Sari agricultural sciences and natural resources university.
چکیده [English]

There are several methods for diverting discharge in rivers. Each of these methods has its own benefits and limitations. Gravity flow intake in rivers is possible in different ways; one of these ways is using pours media. The present research deals with an experimental model in Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, doing 54 experiments to find out the effect of grain size of porous media, surface slope of pours media and different inflow on diverted discharge rate in bottom intake with porous media. The results show that discharge coefficient for horizontal intake surface at 11.9m3/s and grain size with D50 11.5 and 25 mm is equal to 0.053 and 0.068 respectively. It means discharge coefficient increases with increasing D50 of porous media‘s grain size. Also when flow rate is 11.9 m3/s and D50 equals to 11.5 mm, for two surface slope 0 and 20% the discharge coefficient is 0.053 and 0.039; that shows that increasing surface slope because decreasing discharge coefficient. Drawing the Intake diverted discharge coefficient changes vs inflow shows that discharge coefficient variation versus of inflow is higher at lower inflows but increasing inflow makes it stable. With analyzing the obtained data and using dimensional analysis and multiple regression on experiment results, an equation is proposed for estimating flow and discharge coefficient for this type of intake.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bottom intake
  • Diverting water
  • Discharge coefficient
  • Porous media
تقی­پور، ه. 1391. مطالعه آزمایشگاهی جریان عبوری از کف مشبک و تعیین معادله ضریب دبی جریان. پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی.  دانشگاه  شهید باهنر کرمان.
پوراسماعیل، س. م، فغفور مغربی. 1393. بررسی آزمایشگاهی هیدرولیک جریان زلال در آبگیر کف متخلخل. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 28، 1. 45- 35.
سرحدی، ر. 1395. بررسی آبگیر کفی با میله­های طولی و تأثیر عوامل مختلف بر دبی خروجی از کف. پایان­نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران. موسسه غیرانتفاعی آموزش عالی اشراق.
شریعتی، ح. س.ر، خداشناس و ک، اسماعیلی. 1396. بررسی عوامل موثر بر آبگذری جریان از آبگیر کفی با محیط متخلخل در شرایط آب زلال. مجله تحقیقات مهندسی سازه­های آبیاری و ذهکشی. 69، 18. 30- 17.
قرنجیک، آ. 1395. بررسی اثر کاهش عرض بر عملکرد طرح نوینی از آبگیر کفی در جریان زلال و رسوبدار. پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی. دانشگاه  فردوسی مشهد.
کوروش وحید، ف. ب، نقوی. ک، اسماعیلی. و م، فغفور مغربی. 1388. مقایسه آبگذری جریان­های زلال و رسوبدار در روش­های نوین آبگیر کفی با محیط متخلخل. هشتمین سمینار بین­المللی مهندسی رودخانه. دانشگاه شهید چمران اهواز.
نقوی، ب. س.ر، خداشناس. م، فغفور مغربی. ک، اسماعیلی. و م.ر، اکبرزاده. 1387. مطالعه آزمایشگاهی رسوب گرفتگی در سیستم جدید آبگیری از کف با استفاده از محیط متخلخل. سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران. دانشگاه تبریز.
نقوی، ب. م، فغفور مغربی. ک، اسماعیلی. س.ر، خداشناس. و ف، کوروش وحید. 1388. مقایسه ابگذری آبگیر کفی با محیط متخلخل در جریان­های زلال و رسوبدار. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 23، 2. 135- 122.
Bhave, S. and Kumar, S. 2020. A New Approach to Analyze theWater Surface Profile Over the Trench Weir. Advances in Water Resources Engineering and Management. Lecture Notes in Civil Engineering 39, 71-79.
Brunella, S., W, Hager. and H.E, Minor. 2003. Hydraulics of bottom rack intake. Journal of Hydraulic Enginieering. ASCE 129(1): 2-10.
Castillo, L.G., García, J. T. and Carrillo, J. M. 2016. Experimental and numerical study of bottom rack occlusion by flow with gravel- sized sediment. Application to ephemeral streams in semi- arid regions. Water.8(4),166. Dio: 10.3390/w8040166.
Carrillo, J. M., García, J. T and Castillo, L.G.2018. Experimental and Numerical Modelling of Bottom Intake Racks with Circular Bars. Water.10(5),605. Doi:10.3390/w10050605.
Ghosh, S. and Z, Ahmad. 2006, "Characteristics of Flow over Bottom Racks", Water and Energy Int., CBIP, Vol.63, No. 2, pp 47-55.
Hager, W.H. 1987. Lateral Outflow over Side-Weirs, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE,113(4):491504.
Kumar, S. and Ahmad, Z. 2015. Experimental investigation on ingestion of sediment into trench weirs. ISH J. Hydraul. Eng. 21, 343-352.
Leps T.M. 1973. Flow Through Rock fill in Embankment Dam Engineering. John Wiley. New York.
Mostkow, M.A. 1957. "A Theoretical Study of Bottom Type Water Intakes", La Hoille Blanche, No. 4, Sep.
Salehi, R., H, Rahimi. and M.H, Omid. 2005. An Empirical Study on Turblent Flow through Confined Coarse Porous Media. Iranian Journal Agriculture Science, 36(2): 263- 271.
Subramanya, K. and S.K, Shukla. 1988. Discharge diversion characteristics of trench weirs. Inst. Engineering. India Journal. 69(3): 163-168.