بررسی مقاوت جریان کالورت مسلح شده با سرریزهای w شکل نامتقارن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز.

2 دانشیار گروه سازه‌های آبی دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز.

3 استادیار سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

احداث سدهای انحرافی در مسیر  رودخانه­ها مانع از مهاجرت ماهی­ها به بالادست می­شوند. به همین دلیل احداث سازه­های هیدرولیکی تحت عنوان راه­ماهی به­منظور استهلاک انرژی و بهبود عبور ماهی­ها ضروری می­باشد. در تحقیق حاضر سرریزهایw شکل نامتقارن با زوایای رأس 40 درجه، سرریز با زوایای رأس 30 و 60 درجه و سرریز با زاویه رأس 90 درجه طراحی شدند همچنین به­منظور شناخت عملکرد هیدرولیکی این نوع از راه­ماهی، سه مدل فیزیکی شامل مانع از نوع سرریز wشکل نامتقارن با فاصله نسبی 6/ 0 (30 عدد مانع)، مدل با  15  عدد مانع با فاصله نسبی 2/1 و مدل با 10 عدد مانع با فاصله نسبی 8/1 برای هر سرریز طراحی و اجرا شدند. نتایج نشان داد با افزایش شیب، دبی جریان و فاصله نسبی و با کاهش ارتفاع موانع، ضرایب زبری و استهلاک انرژی کاهش می­یابند. ­بر اساس نتایج به­دست آمده در شیب سه درصد ضریب زبری مانینگ از 065/0 در فاصله نسبی 6/0 به 048/0 در فاصله نسبی 8/1 می­رسد. جذر ضریب دارسی ویسباخ در شیب مشخص سه درصد از 87/0 به 65/0 در فاصله نسبی 8/1 می­رسد. هم­چنین نتایج آزمایش­ها نشان داد که سرریز دارای زوایای رأس 40 درجه و فاصله نسبی 2/1 بهترین شرایط برای عبور ماهی­ها به بالادست جریان می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Flow Resistance in Armed Culvert with Asymmetric W Shaped Weirs

نویسندگان [English]

  • Zeinab Gallhdar Shooshtari 1
  • Javad Ahadiyan 2
  • Seyyed Mohsen Sajadi 3
1 M.Sc. Graduate, Department of Hydraulic Structures, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
2 Associate Professor of Water Structures, Faculty of Water Sciences and Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
3 Assistant Professor of Water Structures, Faculty of Water Sciences and Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Construction of diversion dams in the rivers has caused many changes in these areas; so, hydraulic structures prevented the fish migration to the upstream. Then, the construction of hydraulic structures as fish-path for energy dissipation and improving the fishes passage are necessary. In the present study, asymmetrical W shaped Weir are designed with the tip angle of 40 °, and the barriers with 30°, 60°, are designed with the tip angle of 90°. To recognize the hydraulic performance of fish-path, three physical models were designed for any barrier including: 30 barriers of asymmetrical W shaped Weir with 0.6 relative distance, a model with 15 barriers with 1.2 relative distance, and 10 barriers with 1.8 relative distance. Based on the obtained results of increasing slope, flow discharge, relative distance, reducing roughness coefficients of barriers height, and dissipation energy dissipation will reduce. The square root of the ratio of 0.87 to 0.65 Darcy Weisbach on the slope 3 percent in the relative distance reaches 1.8. The results of the experiments show that the overflow with a top angle of 40 degrees and the relative distance of 1.2 would be the best conditions for fish crossings in the upstream flow.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nergy Dissipation
  • fishway
  • Improve Fish Crossing
  • Manning Roughness Coefficient
  • W shaped Weir
1- Acharya, M., Kells, J.A. and Katopodis, C., 2000. Some hydraulic design aspects of nature-like fishways. In Building Partnerships (pp. 1-10).
 
2- Branson, E. J. 2008. Fish welfare, John Wiley & Sons.
 
3- Carrica, P.M., Turan, C. and Weber, L., 2005. Computation Of The Free Surface Flow In A Fish Passage. Mecánica Computacional, pp.167-180.
 
4- Cea, L., Pena, L., Puertas, J., Vázquez-Cendón, M. & PEÑA, E. 2007. Application of several depth-averaged turbulence models to simulate flow in vertical slot fishways. Journal of Hydraulic Engineering, 133, 160-172.
 
5-Chanson, H. and Uys, H., 2016. Baffle designs to facilitate fish passage in box culverts: a preliminary study.6th IAHR International Symposium on Hydraulic Structures, Portland, Oregon, USA, 27-30 June 2016
 
6- Duguay, J. and Lacey, R.J., 2015. Effect of fish baffles on the hydraulic roughness of slip-lined culverts. Journal of Hydraulic Engineering, 141(1), p.04014065.
 
7- Ehsani, R., Hassan Zadeh, Y., Mojtahedi, A.R., Saneei, M. and Hedayati, H., 2018. Experimental Study of Canoe-fishway Hydraulic Condition. Irrigation Sciences and Engineering, 40(4), pp.61-75.
 
8- Khodier, M.A. and Tullis, B.P., 2014. Fish passage behavior for severe hydraulic conditions in baffled culverts. Journal of Hydraulic Engineering, 140(3), pp.322-327.
 
9-Mahmoodi Kordestani, M and M.Shafai-Bajestan. 2002. Experimental investigation of hydraulic criteria in the fishways. International Conference on Environmental Engineering, 2002 joint CSCE/EWRI of ASCE conference/Nigara falls, Ontario, Canada
 
10- Olsen, A.H. and Tullis, B.P., 2013. Laboratory study of fish passage and discharge capacity in slip-lined, baffled culverts. Journal of Hydraulic Engineering, 139(4), pp.424-432.
 
 
 
10- Rajaratnam, N., Katopodis, C. and Fairbairn, M.A., 1990. Hydraulics of culvert fishways V: Alberta fish weirs and baffles. Canadian Journal of Civil Engineering, 17(6), pp.1015-1021.
 
11- Rajaratnam, N., Katopodis, C. and Lodewyk, S., 1991. Hydraulics of culvert fishways IV: spoiler baffle culvert fishways. Canadian Journal of Civil Engineering, 18(1), pp.76-82.
 
12- Rajaratnam, N., Katopodis, C. and McQuitty, N., 1989. Hydraulics of culvert fishways II: slotted-weir culvert fishways. Canadian Journal of Civil Engineering, 16(3), pp.375-383.
 
13- Rayamajhi, B., Vasconcelos, J.G., Devkota, J.P., Baral, D. and Tritico, H.M., 2012. Should fish passage through culverts be a concern for midwest engineers and planners? Determining the percentage of culverts that act as barriers to fish passage in NE Ohio. In World Environmental and Water Resources Congress 2012: Crossing Boundaries (pp. 1624-1634).
 
14- Webb, J.R. and Hotchkiss, R.H., 2009. Culvert retrofit and fish passage: An update. In World Environmental and Water Resources Congress 2009: Great Rivers (pp. 1-12).