بررسی تغییرات افت انرژی سرریز و طول پرش هیدرولیکی در اثر تلاقی خطوط جریان بر روی بدنه‌ی سرریز اوجی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سازه‌های آبی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد دانشکده مهندسی علوم آب، گروه سازه‌های آبی، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران

چکیده

از جمله سازه­هایی که هزینه‌ی زیادی در هنگام ساخت سدها صرف آن می‌شود، حوضچه‌های آرامش در انتهای سرریزها و سدهای انحرافی می‌باشد. از این رو کاهش طول حوضچه‌های آرامش از لحاظ اقتصادی مسأله­ی مهمی می‌باشد. ابعاد حوضچه‌ی آرامش بستگی به طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه‌ی پرش دارد. لذا هرچه افت انرژی آب در طول سرریز بیشتر باشد، آب ورودی به حوضچه آرامش دارای انرژی کمتری بوده و بنابراین طول پرش هیدرولیکی نیز کاهش می‌یابد. در این تحقیق به منظور افزایش افت انرژی آب در طول سرریز و در نتیجه کاهش طول و عمق مزدوج پرش از ترکیب دو جت آبی که ترکیبی از جریان عبوری از روی سرریز اوجی با استاندارد USBR و جریان خروجی از شکاف در بدنه سد می‌باشد، استفاده شد. در این آزمایش جت آب خروجی از شکاف ایجاد شده در  بدنه‌ی سد با سه زاویه صفر، 45 و 90 درجه نسبت به افق با جریان عبوری از روی سد در نسبت‌های متفاوتی از دبی که در هر زاویه‌ی برخورد، شش نسبت دبی از شکاف عبور داده می‌شد، تلاقی داده شد و تأثیر هر یک بر روی میزان کاهش طول و عمق مزدوج پرش بررسی شد. نتایج آزمایشات نشان داد که تلاقی جت‌های آب بازاویه 45 درجه نسبت به افق بر روی بدنه سرریز بیشترین تأثیر را بر روی کاهش طول و عمق مزدوج پرش دارد و به طور متوسط با عبور 26 درصد دبی از شکاف، حدود 50 درصد نسبت به جهش کلاسیک طول پرش را کاهش می‌دهد. همچنین ترکیب جریان با زاویه‌ی افقی با میانگین عبور 4/31 درصد از دبی کل از طریق شکاف به طور میانگین 14/7 درصد نسبت به مدل بدون شکاف ارتفاع آب پشت سد را کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the head loss of ogee spillway and the length of hydraulic jump due to the confliction of the stream lines over the body of ogee spillway

نویسندگان [English]

  • Mohammad Toozandehjani 1
  • Mahmood Kashefipour 2
1 Msc. Student, College of Water Science Engineering, Shahid chamran University, Ahwaz.
2 2Professor, Faculty of Water Science Engineering ,ShahidChamran University
چکیده [English]

Constructing stilling basins usually are expensive, so reduction of stilling dasins length is economically important. The dimensions of the stilling basin depend on the length and sequent depth of hydraulic jump. Therefore, increasing the energy loss in dam structure decreases the length and sequent depth of hydraulic jump and as a result reduces the stilling basin cost. Also in designing of diversion dam, in order to prevent the agricultural land flooding during the flood season, a smaller height of diversion dam is designed and this may produce many difficulties for upstream intake structures.
In this research study a combination of two jets in ogee dam was used, in order to increase the energy loss along the dam structure and to reduce the hydraulic jump length and sequent depth. The laboratory models of ogee dams were designed and built based on the USBR standards with a designed slot near to the toe of the dam. In these experiments the directions of the flow out of the slot were 0, 45 and 90 degrees in respect to the horizontal line. The effect of six discharge ratios (discharge from the slot to the total discharge) for each angle was investigated on the hydraulic jump length and sequent depth. The Froude Number was measured 1.5 to 4.5. The results showed that the angle 45 degrees has the maximum effect on reducing the hydraulic jump length and sequent depth, with an average discharge ratio of 26%  the hydraulic jump length being reduced about 50% in comparison with the classic jump. This structure is also able to increase the total discharge coefficient.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Words: hydraulic jump length reduction
  • combination flow
  • ogee spillway
  • sediments evacuation
  • spillway discharge coefficient
  1. ایلخانی‌پور، ر. 1387. بررسی عملکرد مدل ایلخانی‌پور برای سدهای انحرافی در حالت پنجه‌ی شیب‌دار. دومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز.
  2. ایلخانی‌پور، ر. 1389. بررسی عملکرد مدل ایلخانی‌پور برای سدهای انحرافی بدون پایه و با تکیه‌گاه‌های عریض در بالای تاج. نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه تربیت مدرس تهران.
  3. حسینی، م. و ج. ابریشمی. 1384. هیدرولیک کانال‌های باز. انتشارات دانشگاه امام رضا، چاپ نهم، 613 صفحه.
    1. Azhdary moghaddam, M. 1997. The hydraulics of ogee-stepped spillway profile. P.H.D thesis, Ottawa, Canada.
    2. Chanson, H. and J.S. Monthes. 1998. Over flow characteristics of circular weirs:Effects of inflow conditions. J. Irrig. and Drain. Eng, ASCE, 124(3): 152-161.
    3. Chanson, H. 2004. The Hydraulics of Open Channel Flow. An Introduction Department of Civil Engineerring The University of Queensland, Australi.
    4. Chow, V.T. 1973. Open Channel Hydraulics. McGraw-Hill International, New York, USA.
    5. Diksin, M.H. 1961. Hydraulic jump in trapezoidal channel. Water Power, 13:167-172.
    6. Hager, W.H. 1992. Energy Dissipators and Hydraulic Jump. Water Science and Technology Library, Kluwer Academic Pub, Netherlands.
    7.  Hughes, W.C. and J.E. Flack. 1984. Hydraulic jump properties over a rough bed. J. of Hydraulic  Engrg, ASCE, 110(12): 1755-1771. DOI: 10.1061/(ASCE) 0733-9429(1984) 110:12 (1755).
    8. Izadjoo, F. and M. Shafai-Bejostan. 2007. corrugated bed hydraulic jump sttiling basin. J. of Applied Sciences, 7(8): 1164-1169.
    9. Kouluseus, H.J. and D. Ahmad. 1961. Circular hydraulic jump. J. Hydraul. Div, ASCE, 105(9): 1065-1078.
    10. Massey, B.S. 1966. Hydraulic jump in trapezoidal channel an improved method. Water Power, 13:232.
    11. Omid, M.H., M. Esmaeeli Varaki and R. Narayaa. 2007. Gradually expanding hydraulic jump in a trapezoidal channel. Journal of Hydraulic Research (IAHR), 45(4):512–518.
    12. Posey, C.J. and P.S. Hsing. 1938. Hydraulic jump in trapezozoidal channel. Eng, News – Record, p.797.
    13. Rajaratnam, N. 1968. Hydraulic jumps on rough beds. Trans. Eng. Inst, Canada, 11(A-2), 1-8.
    14. Ranga Ranju, G.K. 2004. Flow Through open channels. Mc Graw Hill book  Company, New Yourk.
    15. Shafai- Bejostan, M. and K. Neisi. 2009. A New Roughened Bed Hydraulic Jump Stilling Basin. Asian journal of Applied Sciences, 1: 436-445.
    16. U.S. Bureau of Reclamation (USBR). 1987. Design of small dams. U.S. Government Printing Office, Washington, D.C.