سرریز جانبی یکی از انواع سازه های انحراف آب است که به طور گسترده در شبکه های آبیاری و زهکشی، کنترل سیلاب، سیستم فاضلاب شهری و کنترل سطح آب مورد استفاده قرار می گیرد. جریان عبوری از سرریز جانبی از نوع جریان متغیر مکانی با کاهش بده می باشد. در مطالعه حاضر با استفاده از مدل آزمایشگاهی و روش تحلیل ابعادی، به بررسی خصوصیات جریان عبوری از روی سرریز جانبی ذوزنقه ای لبه گرد واقع در کانال مستطیلی در شرایط جریان زیر بحرانی پرداخته شده است. برای ارزیابی ضریب بده و ارائه معادله بده سرریز جانبی در شرایط جریان آزاد، از تئوری سرریز معمولی با سه عمق مشخصه (عمق ابتدای سرریز، میانگین عمق ابتدا و انتها و عمق مرکزی) برای محاسبه هد سرریز استفاده شد. نتایج آزمایش های تحقیق حاضر حاکی از آن است که ضریب بده سرریز جانبی ذوزنقه ای لبه گرد به عدد فرود جریان بالا دست، نسبت عمق جریان به قطر تاج سرریز و شیب جداره جانبی سرریز بستگی دارد. همچنین مقایسه نتایج با داده های آزمایشگاهی نشان داد که روش عمق متوسط جریان با متوسط خطای برآورد برابر با 6/3 درصد بهترین جواب را برای تخمین ضریب بده ارائه می کند، لذا این روش برای مقاصد عملی پیشنهاد می شود.

سرریزهای جانبی سازه هایی هستند که در کنار یک آبراهه یا کانال نصب می شوند و زمانی که ارتفاع جریان از تاج آن ها بالاتر رود جریان اضافی از روی آن ها عبور کرده و وارد کانال فرعی می شود. در این مطالعه حل معادله دیفرانسیل نیمرخ سطح آب در سرریز جانبی به روش موجک هار ارائه شده است. همچنین با استفاده از مدل آزمایشگاهی نیمرخ های سطح آب بالای سرریز جانبی ذوزنقه شکل برای عرض، شیب جانبی و ارتفاع سرریز مختلف اندازه گیری و با نیمرخ محاسبه شده با استفاده از حل عددی معادلات سرریز جانبی به روش موجک هار مقایسه شد. کمترین میزان درصد خطای محاسبه y1 (خطای بیشینه) در سرریز با شیب جانبی 1.5، عرض 8 سانتی متر و ارتفاع 10 سانتی متر، 1.5 درصد مشاهده شد. دقت پیش بینی نیمرخ سطح آب با استفاده از روش موجک هار با افزایش ارتفاع و شیب جانبی سرریز افزایش می یابد. همچنین روش موجک هار با روش رانج کوتای مرتبه چهار مقایسه شد. ضریب همبستگی روش موجک هار با داده های آزمایشگاهی بیشتر از 0.979 محاسبه شد که بالاتر بودن ضریب همبستگی این روش نسبت به روش رانج کوتا نشان دهنده آن است که عمق های محاسبه شده از روش موجک هار در سرریز ذوزنقه ای با نتایج آزمایشگاهی هماهنگی بهتری نسبت به روش رانج کوتا دارد.

جریان در سرریز های جانبی، موضوع بسیاری از مطالعات هیدرولیکی بوده است. اغلب این مطالعات مربوط به ضریب بده سرریز جانبی لبه تیز و با مقطع مستطیلی می باشد و ضریب بده سرریز های جانبی لبه پهن با مقاطع دیگری، نظیر ذوزنقه ای کمتر مورد توجه قرار گرفته است. تحقیق حاضر با انجام 187 آزمایش به-منظور بررسی ضریب بده سرریز جانبی لبه پهن ذوزنقه ای، تحت شرایط رژیم جریان زیر بحرانی صورت گرفته است. از آنجایی که معادله دینامیکی حاکم بر سرریز های جانبی به دلیل غیرخطی بوده و دارا بودن متغیر های زیاد، دارای حل تحلیلی کامل نمی باشد، لذا در این تحقیق با استفاده از روش عددی رانگ کوتای مرتبه چهارم، نیمرخ سطح آب در طول سرریز جانبی محاسبه شد. با بررسی نتایج آزمایشگاهی و با استفاده از تحلیل ابعادی و آماری روابطی به منظور تخمین ضریب بده پیشنهاد شد. مشخص گردید ضریب بده سرریز جانبی ذوزنقه ای لبه پهن به عدد فرود جریان بالا دست، نسبت عمق جریان به پهنای تاج سرریز و شیب جداره جانبی سرریز بستگی دارد. رابطه پیشنهادی تخمین ضریب بده دارای خطایی در حدود 4 درصد است و نشان می دهد روش حل عددی دقیق است.

سرریزها سازه های هیدرولیکی هستند که برای عبور آب های اضافی و سیلاب ها در سدها استفاده می شوند. سرریزهای جانبی نوعی خاص از سرریزها هستند که به موازات جریان اصلی در دیواره ی مجاری انتقال آب، مانند کانال ها یا رودخانه ها، جانمایی می شوند و هنگامی که سطح آب بالا می آید تنظیم دبی و کنترل سطح آب را به عهده دارند. کنترل و انحراف سیلاب در مخازن سدها، انحراف جریان و محافظت سازه در برابر سیلاب در رودخانه ها از دیگر موارد کاربرد سرریزهای جانبی است. این تحقیق، در شرایط آزمایشگاهی و با 16 مدل سرریز کلید پیانویی ذوزنقه ای تیپ A با سه ارتفاع متفاوت 10، 15 و 20 سانتی متر اجرا شده است. نتایج بررسی هانشان می دهد که سرریز با P=15cm در نسبت بی بعد 0/4 > H/P> 0/2 دارای بیشترین میزان ضریب دبی عبوری است و در نسبت بی بعد 0/5 < H/P سرریز با P=20cm بیشترین ضریب دبی عبوری CM را دارد. در مقایسه ی ضریب دبی عبوری از سرریز جانبی کلید پیانویی ذوزنقه ای با سرریز جانبی کنگره ای ذوزنقه ای 12 درجه و 6 درجه به ترتیب 1/2 و 1/87 برابر و از سرریز جانبی کنگره ای مثلثی 1/5 برابر دبی بیشتری آب از خود عبور می دهد.

سرریزهای جانبی سازه های هیدرولیکی هستند که برای انحراف جریان در سیستم های آبیاری و زهکشی مورد استفاده قرار می گیرند. سرریزهای جانبی کلیدپیانویی از سال 2017 مورد مطالعه قرار گرفتند. این سرریزها دارای ضرایب آبگذری قابل توجهی نسبت به سرریز جانبی مستطیلی کلاسیک در عرض محدود کانال جانبی هستند. در این تحقیق ضریب دبی چهار تیپ مختلف A، B، C و D سرریز جانبی کلیدپیانویی ذوزنقه ای تحت شرایط جریان آزاد اندازه گیری شده و با نتایج سرریز جانبی مستطیلی کلاسیک مقایسه شد. نتایج نشان داد که ضریب دبی سرریزهای تیپ A> تیپ B> تیپ C>تیپ D است که بسیار متفاوت با نتایج به دست آمده برای سرریزهای کلیدپیانویی به کار گرفته شده در وضعیت نرمال (جریان عمود بر محور سرریز) است. راندمان سرریزهای جانبی کلیدپیانویی در مقایسه با سرریزهای جانبی مستطیلی کلاسیک ( ) با افزایش هد روی سرریز کاهش می یابد تا جایی که در نسبت عمق جریان بالادست به ارتفاع سرریز ( ) بیشتر از 45/1 به مقدار خاصی مجانب می شود. همچنین در این تحقیق یک رابطه چندجمله ای درجه 3 برای تخمین دقیق ضریب دبی هر یک از تیپ-های مختلف سرریز جانبی کلیدپیانویی ذوزنقه ای ارائه شد.

سرریز، یک سازه هیدرولیکی است که برای عبور آب های اضافی و سیلاب ها از بالادست به پایین دست سدها استفاده می شود. سرریزهای جانبی از انواع سازه های هیدرولیکی هستند که با اهداف مختلف در دستگاه های انتقال آب احداث می شوند. سرریز جانبی با ارتفاعی کمتر از ارتفاع دیواره کانال احداث شده و هنگامی که سطح آب بالا می آید سرریز جانبی باعث تنظیم دبی و کنترل سطح آب در کانال اصلی می گردد. این تحقیق طی یک بررسی آزمایشگاهی در کانالی با طول 10 متر، 6/0 متر عرض، 6/0 ارتفاع و 16 مدل سرریز کلید پیانویی تیپ A ذوزنقه ای با سه پایه متفاوت 10، 15 و 20 سانتی متر انجام شده است. سرریزهای مذکور در دو حالت موردبررسی قرارگرفته اند. نتایج نشان می دهند که سرریز با پایه 15 سانتی متر در هر دو حالت در نسبت بی بعد 4/0 > H/P> 2/0 دارای بیشترین میزان ضریب دبی عبوری بوده و در نسبت بی بعد 5/0 < H/P سرریز با پایه 20 سانتی متر دارای بیشترین ضریب دبی عبوری می باشند. همچنین در شرایط آزمایشگاهی مشابه سرریز کلید پیانویی ذوزنقه ای 4 برابر بیشتر از سرریز کلید پیانویی مستطیلی آب را از خود عبور می دهد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

مهمترین کاربرد سرریزهای جانبی، کنترل و انحراف سیلاب و محافظت سازه مربوطه در مخازن سدها و رودخانه ها است. این تحقیق طی یک بررسی آزمایشگاهی در کانالی به طول 10 متر، عرض 6/0 متر، ارتفاع 6/0 متر و 16 مدل سرریز ذوزنقه ای کلید پیانویی تیپ A با سه پایه متفاوت 10، 15 و 20 سانتی متر انجام شده است. سرریزهای مذکور در دو حالت قرارگیری در دیواره کانال اصلی قرارگرفته اند. نتایج نشان داد که بیشترین میزان ضریب دبی عبوری () مربوط به سرریزهای با cm 15 p= در هر دو حالت 1 و 2 در نسبت بی بعد 4/0 > H/P> 2/0 و همچنین در سرریز با نسبت بی بعد 5/0 < H/P و cm 20=p می باشند. درنهایت سرریز کلید پیانویی ذوزنقه ای با cm 15 p= و سرریز با cm 50 B= مناسب ترین رژیم جریان را از خود عبور می دهد.

جریان بر روی سرریزهای جانبی از نوع متغیر مکانی با دبی کاهنده است. سرریزهای جانبی به شکل¬های مختلفی ساخته می¬شود. سرریزهای جانبی مستطیلی عرض تاج ثابتی دارند، در حالی که در سرریز جانبی دایره¬ای عرض سطح آب عبوری از سرریز تابعی از عمق آب است. هدف از این تحقیق ارزیابی نتایج عددی هیدرولیک جریان از روی سرریز جانبی لبه تیز در کانال¬های ذوزنقه¬ای با در نظر گرفتن پارامتر ارتفاع تاج سرریز است. در این تحقیق به منظور بررسی عددی هیدرولیک جریان از روی سرریز جانبی لبه تیز از کانال ذوزنقه¬ای به طول 12متر، عرض 5/2 متر و ارتفاع 25/1متر استفاده و در دیواره کانال از یک سریز جانبی لبه تیز با اشکال مختلف استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی تأثیر تراز آب پشت سرریز بر مدلسازی جریان از ترازهای آب 9/1 متر و 2 متر استفاده گردید. بر اساس نتایج با افزایش ارتفاع سرریز لبه تیز در کانال ذوزنقه¬ای از مقدار 60 سانتیمتر به 80 سانتیمتر با شکل تاج سرریز مستطیلی فشار به اندازه 3/5 درصد افزایش، سرعت برشی به اندازه 7 درصد کاهش و سرعت افقی به اندازه 5/13 درصد افزایش یافت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریز لبه تیز ذوزنقه¬ای از مقدار 80 سانتیمتر به 100 سانتیمتر با شکل تاج سرریز مستطیلی فشار به اندازه 4/5 درصد افزایش، سرعت برشی 5/2 درصد کاهش و سرعت افقی 24/11 درصد افزایش یافت. همچنین تغییرات عدد فرود برای حالات ذکر شده به ترتیب 23 درصد کاهش و 8/8 درصد کاهش را نشان داده است.

سرریزها از مهم ترین سازه های اندازه گیری و تنظیم دبی جریان هستند. از سرریزها، برای کنترل سطح آب و اندازه­گیری دبی جریان در کانال ها استفاده می­شود. سرریزهای جانبی گاه باعنوان سرریز کناری هم شناخته می شوند. سرریزهای جانبی معمولاً به شکل­های هندسی مختلف از جمله مستطیلی، قوسی، ذوزنقه ای و مثلثی ساخته می شوند. در سرریزهای جانبی ذوزنقه ای شکل، ارتفاع سرریز، بار آبی و زاویه دیواره سرریز بر ضریب دبی جریان تأثیر دارد. در این تحقیق، به صورت عددی با استفاده از نرم افزار فلوئنت، تأثیر پارامترهای زاویه رأس دیواره ی سرریز، ارتفاع سرریز و بار آبی بر روی ضریب دبی سرریز جانبی ذوزنقه ای مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از داده های آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی، بسیار نزدیک به نتایج آزمایشگاهی به دست آمد. مقادیر خطای نسبی در بازه 5 تا 7 درصد به دست امد.  با توجه به این نتایج، مقادیر ضریب دبی آزمایشگاهی با مقادیر شبیه سازی شده تطابق خوبی دارد. ضریب دبی (Cm) وابسته به یک پارامتر هیدرولیکی و یا هندسی نبوده بلکه پارامترهای ارتفاع نسبی سرریز، بار آبی، زاویه رأس دیواره سرریز بر آن تأثیر گذار هستند. نتایج به دست آمده نشان داد که، سرریز جانبی با شیب دیواره 45 درجه (z=1) نتایج بهتری در مقایسه با دو زاویه مورد بررسی دیگر دارد، چون دارای بیشترین مقدار ضریب دبی در بین سرریزهای مختلف است. همچنین می­توان نتیجه گرفت مقادیر سرعت در نزدیک سرریز جانبی با شیب بیش تری  کاهش می یابد و به طرف پایین­دست در کانال اصلی،  تغییرات سرعت کاهش می­یابد.