بررسی آزمایشگاهی جریان مستغرق سرریز گابیونی لبه پهن با شیب بالادست و پایین‌دست

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد سازه های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

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

3 دانش‌آموخته دکتری سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

چکیده

برخلاف سرریزهای معمولی نفوذ ناپذیر، مواد فیزیکی و شیمیایی از درون سرریزهای گابیونی به پایین‌دست عبور می‌کنند. بنابراین سرریزهای گابیونی
 سازه‌هایی با حداقل اثرات منفی بر محیط ‌زیست بوده و به سازه‌های دوست­دار محیط ‌زیست معروف هستند. در این تحقیق تأثیر اندازه مصالح، شیب بالادست و شیب پایین‌دست بر فاکتور کاهش دبی جریان در سرریزهای گابیونی با شرایط جریان مستغرق بررسی شد. در ابتدا پس از شناسایی پارامترهای مؤثر، رابطه عمومی بدون بعد توسعه داده شده است. برایانجام آزمایش‌ها 16 مدل مختلف سرریز گابیونی
 در یک فلوم آزمایشگاهی افقی به طول، عرض و ارتفاع به­تر تیب برابر  15، 3/0 و 5/0 متر مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها برای دامنه
 وسیعی از دبی،عمق بالادست،عمق پایین‌دست، اندازه مصالح، شیب بالادست و شیبپایین ‌دست انجام شد. نتایج نشان داد در تمامی مدل‌های گابیونی
 با افزایش نسبت عمق پایین‌دست به عمق بالادست سرریز (Y2/Y1) فاکتور کاهش دبی، کاهش می‌یابد. به ازایمقدار ثابت نسبت (Y2/Y1)، افزایش شیب بالادست و یا پایین‌دست سرریز لبه پهن گابیونی، فاکتور کاهش دبی رو به افزایش می‌گذارد. هم­چنین اندازه مصالح تأثیر معنی‌داری بر فاکتور کاهش دبی ندارد. در این تحقیق با استفاده از رگرسیون غیر خطی رابطه‌ای با ضریب تعیین بین 12/0 تا 91/0 جهت محاسبه میزان فاکتور کاهش دبی ارایه ‌شدهاست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Submerged Flow over Porous Embankment Weirs with Up and Downstream Slopes

نویسندگان [English]

  • Mehrzad Moradi 1
  • Manochehr Fathi-Moghadam 2
  • Leila Davoudi 3
1 M.Sc Graduate, Department of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz.
2 Professor, Department of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
3 Ph.D. Graduate, Department of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz .
چکیده [English]

Embankment weirs are finite crested weirs with various side slopes that can be used for different purposes such as flow measurement and diversion, water level management, aeration or water purification, etc. The hydraulic performance and the characteristics of flow over solid weirs with finite crest length in free and submerged flow conditions have been of interest to many studies (Azimi and David. 2013). Unlike the impermeable weirs, porous weirs contribute to the water purification in the rivers and channels downstream of the structures. Hence, they are structures with positive impact on water treatment.
Sargison and Percy (2009) studied the performance of BC weirs with side slopes varying between vertical positions to 1V:2H. Results indicated that by decreasing the slope of upstream face, the discharge coefficient increases and the height of the upstream water surface reduces. Although the characteristics of flow over porous weirs have been studied until now, there are still remaining facts to discover about performance of these kinds of structures in practice. Hence, this study has benefited from extensive experimental data obtained by laboratory tests to develop formulas to estimate hydraulic parameters for discharge reduction factor in the submerged flow conditions. This study investigates the hydraulic performance of flow over the porous embankment (PE) weirs for both free and submerged flow conditions. To do this, the hydraulic behavior of flow over 16 different PE weir models was examined in a rectangular flume. Results showed that the effect of the upstream slope of weirs is negligible on the modular limit index while the downstream slopes of weirs did not affect the free flow parameters. Also, both up- and downstream side slopes have no significant effect on the characteristics of the submerged flow.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Porous embankment weir
  • Submerged flow
  • Modular limit

مراجع

1-Ansar, M. and Castro, G., 2003. Submerged weir flow at prototype gated spillway. In World Water and amp Environment Resource Congress 2003, ASCE.
 
2-Azimi, A. M. and David, Z., 2013. Discharge characteristics of weir of finite crest length with upstream and downstream ramps. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139, pp. 75-83.
 
3-Chanson, H., 2006. Discussion of discharge through a permeable rubble mound weir. Journal of Hydraulic Engineering, 132(4), pp. 432-434.
 
4-Farhoudi, J., Goudarzi, A. and Shokri, N., 2007. The effect of sloping upstream of rectangular broad crested weir on discharge coefficient and flow characteristics. In 6th Iranian Hydraulic Conference, Sharekord University, Iran.
 
5-Fathi Moghadam, M., Tavakol Sadrabadi, M. and Rahmanshahi, M., 2018. Numerical simulation of the hydraulic performance of triangular and trapezoidal gabion weir in free flow condition. Flow Measurement and Instrumentation, 62, pp. 93-104.
 
6-Hager, W. H., and Schwalt, M. 1994. Broad-crested weir. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 120(1), pp. 13-26.
 
7-Kells, J. A., 1993. Spatially varied flow over rockfill embankment. Canadian Journal of Civil Engineering, 20, pp. 820-827.
 
8-Kheyraei, M. and Fathi Moghadam, M., 2016. Hydraulic characterisstics of the crump gabion weirs for free flow condition. Journal Measurement System, 9(29), pp. 75-86. (In Persian).
 
9-Leu, J, M., Chan, H. C., and Chu, M. C., 2008. Comparsion of turbulent flow over solid and porous structures mounted on the bottom of a rectangular channel. Flow Measurement and Instrumentation, 19(6), pp. 331-337. 
 
10-Li, B., and Garga, V. K., 1998. Theoretical solution for seepage flow in overtopped rockfill. Journal of Hydraulic Engineering, 124(4), pp. 213-217.
 
11-Michioku, K., Maeno, S., Furusawa, T., and Haneda, M. 2005. Discharge through a permeable rubble mound weir. Journal of Hydraulic Engineering, 131(1), pp. 1-10.
 
12-Michioku, K., Takehara, K., and Etoh, T. 2007. An experimental study on flow field in and around rubble mound river structures. Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, 25(2), pp. 37-45.
 
13-Mohamed, H. I., 2010. Flow gabion weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 136(8), pp. 573-577.
 
14-Sargison, J. E., and Percy, A. 2009. Hydraulic of broad-crested weirs with varying side slopes. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 135(1), pp. 115-118.
علوم و مهندسی آبیاری
دوره 43، شماره 2
تیر 1399
صفحه 187-199

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 15 آبان 1395
  • تاریخ بازنگری: 01 دی 1396
  • تاریخ پذیرش: 05 دی 1396
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار