نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• داود داودمقامی ¹
• حسین بانژاد ²
• مجتبی صانعی ³
• سید اسدالله محسنی‌موحد ⁴

¹ دانشجوی دکتری سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

² دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا همدان

³ دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

⁴ استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه اراک

چکیده

سرریزهای لبه تیز یکی از سازه‌­های اندازه­‌گیری، انحراف و کنترل سطح آب در پروژه­‌های هیدرولیکی، آبی و زیست­‌محیطی هستند. ضریب آبگذری این سرریزها نیز چون سایر سرریزها تابعی از H/P (H ارتفاع آب روی سرریز و P ارتفاع سرریز) می­‌باشد. در شرایطی که نیاز به عبور جریان بیشتر با یک ارتفاع مشخص از روی سرریز وجود دارد با تغییر شکل پلان سرریز، طول آن افزایش داده می‌­شود. یکی از این سرریزها، سرریز نوک اردکی می‌­باشد. گاهی اوقات در اثر عواملی نظیر جمع شدن رسوبات در پشت سرریز، فرسایش در پایین­‌دست سازه سرریز و مانند آن شرایطی به وجود می­‌آید که رقوم بستر بالادست و پایین­‌دست تغییر کرده، باعث تغییر در خصوصیات هیدرولیکی جریان عبوری، از جمله ضریب آبگذری جریان می­‌شود. در این تحقیق این تغییرات بر روی ضریب آبگذری سرریز لبه تیز نوک اردکی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر در ارتفاع سرریز نوک اردکی تاثیری بر میزان ضریب آبگذری در نسبت‌های برابر H/P ندارد. اما با افزایش نسبت بزرگ‌نمایی یعنیL/W (L طول سرریز و W عرض فلوم) ضریب آبگذری کاهش می­‌یابد. همچنین، با افزایش بزرگ‌نمایی مقدار بیشینه ضریب دبی در مقدار H/P کمتر روی می­‌دهد به‌طوری که ضرایب آبگذری بیشینه در بزرگ‌نمایی­‌های دو، سه و چهار به‌ترتیب دارای مقادیر 0.73، 0.68 و 0.63 هستند که به‌ترتیب در H/P معادل 0.5، 0.3 و 0.25 روی داده­‌اند. بالا آمدن رقوم بستر بالادست باعث کاهش آبگذری می­‌شود. در جریان مستغرق کاهش رقوم بستر پایین­‌دست باعث افزایش ضریب آبگذری می‌­شود، اما تا هنگامی که جریان مستغرق نباشد و شرایط هوادهی یکسان باشد، این کاهش رقوم تاثیری بر ضریب آبگذری ندارد. با افزایش نسبت بزرگ‌نمایی سرریز نوک اردکی از سه به چهار، مقدار H/P در آستانه تداخل جریان و استغراق­‌های موضعی از 0.5 به 0.3 کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

• استغراق جریان
• سرریز غیرخطی
• ظرفیت آبگذری
• نسبت بزرگ‌نمایی (L/W)
• هد نسبی جریان (H/P)

عنوان مقاله [English]

The effect of upstream and downstream bed level on discharge coefficient of duckbill sharp-crested weir

نویسندگان [English]

• Davoud Davoudmaghami ¹
• Hossein Banejad ²
• Mojtaba Saneie ³
• Seyyed Asadollah Mohseni Movahhed ⁴

¹ PhD Student of Water Engineering, Agricultural College, Buali Sina University, Hamedan, Iran

² Associate Professor, Department of Water Engineering, Agricultural College, Buali Sina University, Hamedan, Iran

³ Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

⁴ Assistant Professor, Department of Water Engineering, Agricultural College, Arak University, Arak, Iran

چکیده [English]

Sharp-crested weirs are widely used for the purposes of flow measurement, flow diversion and water level control in hydraulics, irrigation, and environmental projects. Discharge coefficient at these weirs is a function of head to weir height ratio (H/P). In a constant head, flow increases by increasing the length of weir in the plan. One of these weirs is the duckbill weir. Sometimes, it is changed upstream and downstream bed level by deposition of sediments in the upstream of weir, erosion in the downstream of the weir, etc. These changes cause changes in the flow characteristics such as discharge coefficient. In this study, the effect of these changes on the discharge coefficient of duckbill weir is studied. The results showed that the change in the height of duckbill weir has no effect on the discharge coefficient. But, increasing L/W ratio (L and W are respectively length of weir and width of flume) decreases discharge coefficient. Also, with increasing, maximum of discharge coefficient gives in the amount of H/P less. So that maximum of discharge coefficient in L/W ratio 2, 3 and 4 is respectively 0.73, 0.68 and 0.63 which respectively occurred in the amount of H/P of 0.5, 0.3 and 0.25. Discharge coefficient is reduced with increasing upstream bed level. In submerged flow, Reducing the downstream bed level increase discharge coefficient but changes in downstream bed level have no effect on discharge coefficient until flow is not submerged, also, conditions of aeration are the same. By increasing the L/W ratio in duckbill weir from 3 to 4, amount of H/P in threshold of flow Interference and local Submergence decreased from 0.5 to 0.3.

کلیدواژه‌ها [English]

• Discharge capacity
• Head to weir height ratio (H/P)
• L/W ratio
• Nonlinear weir
• Submerged flow