از جمله انواع سرریز-دریچه ها، سازه ترکیبی سرریز-دریچه کنگره ای مستطیلی است. سازه ترکیبی سرریز-دریچه با داشتن قابلیت عبور هم زمان مواد قابل ته نشین شدن از قسمت دریچه و مواد معلق از روی سرریز، از انباشته شدن رسوب و مواد معلق در پشت سرریز تا حد زیادی جلوگیری و به افزایش دقت اندازه گیری و عبور جریان کمک زیادی می کند. پژوهش هایی که در زمینه جریان ترکیبی هم زمان از روی سرریز و زیر دریچه صورت گرفته، به ندرت به مدل ترکیبی سرریزها همراه دریچه های کشویی پرداخته اند. در این پژوهش، با مدل های فیزیکی با ارتفاع 15 و 20 سانتی متر در پانزده حالت قرارگیری دریچه کشویی در موقعیت های مختلف، اثر مکان دریچه روی ضریب دبی بررسی شد. آزمایش ها در فلوم تحقیقاتی به عرض 5/0 متر و طول 12 متر در محدوده دبی 10 تا 50 لیتر بر ثانیه انجام شد. در این پژوهش در مجموع 390 آزمایش انجام شد. نتایج نشان داد برای همه حالت های قرارگیری دریچه، زمانی که موقعیت دریچه عمود بر جهت جریان است و به ترتیب ابتدا در پیشانی وجه بالادست و سپس وجه پایین دست، ضریب دبی بیشتری به دست آمد. همچنین با افزایش نسبت H/P مقدار ضریب دبی با توجه به تداخل جت آب کاهش (حداکثر 9 درصد) می یابد. برای یک دبی و طول موثر ثابت با افزایش ارتفاع سرریز، مقدار ارتفاع آب بالا دست سرریز کاهش می یابد و چون مقدار استغراق در پایین دست سرریز کنگره ای کاهش می یابد و جریان آب به سهولت به سمت پایین دست حرکت می کند، باعث افزایش بازدهی هیدرولیکی مدل سرریز-دریچه کنگره ای مستطیلی می شود و در نتیجه ضریب جریان افزایش می یابد.

سرریزهای کنگره ای در یک دبی یکسان نسبت به یک سرریز مستقیم به ارتفاع آزاد کمتری در بالادست نیاز دارند، از اینرو استفاده از آنها در شبکه های آبیاری مناسب تر است. سرریز کنگره ای دارای سه شکل کلی مثلثی، ذوزنقه ای و مستطیلی است که مطالعه محدودی روی شکل مستطیلی انجام شده و خصوصیات هیدرولیکی آن بطور کامل مشخص نشده است. در این پژوهش رابطه دبی جریان و ضریب دبی سرریز کنگره ای مستطیلی با استفاده از تحلیل ابعادی استخراج و برای تعیین ضریب های ثابت رابطه ها از مدل فیزیکی استفاده شده است. داده ها با استفاده از نرم افزار SPSS تحلیل و شاخص های آماریمجذور میانگین مربعات خطا و ضریب همبستگی با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد رابطه ای که از اکثر پارامترهای موثر استفاده شده نتایج دقیق تری پیش بینی می کند و برای طراحی قابل پیشنهاد است. برای ارتفاع آب بالادست ثابت دبی سرریز کنگره ای حداکثر 2.6 برابر دبی سرریز مستقیم و در دبی ثابت، ارتفاع آب بالادست سرریز مستقیم 1.8 برابر ارتفاع آب بالادست سرریز کنگره ای است، بنابراین استفاده از سرریز کنگره ای برای مناطقی که محدودیت ارتفاع و دبی وجود دارد پیشنهاد می شود. بهترین محدوده برای نسبت H/P برای طراحی بین 0.20 تا 0.40 است که حداکثر ضریب دبی در این محدوده قرار گرفت.

با توجه به کارایی مناسب سرریزهای لابیرنت، تحقیقات بسیاری در زمینة مزایا و کاربرد این سرریزها صورت گرفته است. این تحقیق به منظور بررسی هیدرولیک جریان و تاثیر سازه ی ترکیبی سرریز-دریچه بر میزان آبشستگی در پایین دست سازه، به صورت آزمایشگاهی اجرا شده است. در این تحقیق 12 آزمایش در 3 دبی متفاوت 10، 15 و 20 لیتر بر ثانیه برای حالت جریان از روی سرریز و جریان همزمان از روی سرریز-دریچه برای دو مدل سرریز خطی و لابیرنت اجرا شده است. نتایج تحقیقات نشان می دهد که در سرریز لابیرنت با تخلیه ی بیشتر انرژی در محل برخورد با کف بند، امکان انتقال بیشتر رسوبات به پایین دست کاهش می یابد و ارتفاع موج ماسه در پایین دست کف بند بیشتر است. با افزایش فرود ذره برای عمق پایاب ثابت بیشینه ی عمق آبشستگی و طول گودال آبشستگی افزایش پیدا می کند. در جریان همزمان از روی سرریز و دریچه، در سرریزهای لابیرنت و سرریزهای خطی بیشینه ی عمق آبشستگی و طول حفره ی آبشستگی نسبت به جریان از روی سرریز افزایش پیدا می کند. بیشینه ی عمق آبشستگی و طول حفره ی آبشستگی با افزایش دبی افزایش می یابد و مقدار آن در سرریزهای لابیرنت، نسبت به سرریز خطی، در تمام حالات کمتر است.

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

سرریزها از مهم ترین اجزای تشکیل دهنده ی سازه های هیدرولیکی هستند و یکی از انواع آن ها، سرریز کنگره ای می باشد. هدف اصلی از طرح کنگره ای سرریزها، افزایش طول سرریز به وسیله غیرخطی کردن شکل آن در پلان می باشد که این امر موجب افزایش راندمان و ضریب تخلیه در سرریز ها می شود. در سرریز های کنگره ای تداخل تیغه های آب و در اثر آن ایجاد فشردگی جریان در هنگام سرریز، باعث کاهش راندمان و ضریب تخلیه سرریز می شود. در این تحقیق سرریز های کنگره ای با طول کنگره های نامساوی در دو حالت A و B به صورت آزمایشگاهی و در 5 سیکل با طول موثر و ارتفاع یکسان که به ترتیب برابر 336 و 10 سانتی متر هستند در کانال موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه بوعلی سینا مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. نتایج این پژوهش نشان می دهد در تمامی سرریزهای کنگره ای با طول کنگره های غیریکسان تغییرات C نسبت به Ht/P نزولی بوده و با افزایش نسبت Ht/P، مقدار C کاهش می یابد. بر اساس نتایج به دست آمده در حالت کلی راندمان و ضریب تخلیه سرریز های کنگره ای حالت A بهتر از حالت B می باشد و کاهش طول برخورد تیغه های آب تا مرز 25 درصد نسبت به سرریز-های کنگره ای با طول کنگره های یکسان باعث بهبود ضریب تخلیه سرریز های کنگره ای می شود و کاهش طول برخورد تیغه های آب بیش از 25 درصد شکل سرریز را از حالت کنگره ای خارج می سازد و باعث کاهش ضریب تخلیه سرریز می شود. همچنین بهترین نمونه ساخته شده در این تحقیق ضریب تخلیه سرریز های کنگره ای با طول کنگره های یکسان را به میزان 7/40 درصد بهبود بخشیده است.

سرریزها از مهم ترین سازه های هیدرولیکی هستند و نمونه ای از انواع آن ها، سرریز جانبی است. می توان از اشکال مختلف این سرریزها به سرریزهای غیرخطی در تاج مانند سرریزکنگره ای و کلید پیانویی اشاره نمود. در این تحقیق به صورت آزمایشگاهی ضریب تخلیه سرریز های جانبی کنگره ای مستطیلی و کلید پیانویی در 3 سیکل و با 4 ارتفاع 5، 10، 15 و 20 سانتی متر مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. جهت انجام آزمایش های این پژوهش از کانال موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه بوعلی سینا به طول 10 متر و عرض و ارتفاع 60 سانتی متر استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد در تمامی سرریزهای جانبی کنگره ای و کلید پیانویی نحوه تغییرات Cd و QL/Qn، نسبت به Ht/P نزولی بوده و با افزایش مقدار Ht/P مقادیر Cd و QL/Qn کاهش می یابند. در تحقیق حاضر که سرریزهای ذکر شده به صورت جانبی در کانال تحت آزمایش قرار گرفتند نتایج نشان می دهد که سرریز جانبی کنگره ای مستطیلی راندمان و عملکرد بهتری نسبت به سرریز جانبی کلید پیانویی دارد. همچنین سرریزهای کنگره ای مستطیلی با ارتفاع 5، 10، 15 و 20 سانتی متر به ترتیب برای مقادیر بیش از Ht/P، 0/95، 0/66، 0/46 و 0/32 با افزایش نسبت Ht/P سرریز از عملکرد مطلوب خود خارج شده و راندمان آن به شدت کاهش پیدا می کند این مقادیر برای سرریزهای کلید پیانویی به ترتیب برابر با 0/88، 0/6، 0/44 و 0/35 می باشد.

یکی از راهکارهای موثر و اقتصادی جهت افزایش راندمان سرریز های جانبی، استفاده از سرریز های کنگره ای می باشد. در سرریز های جانبی کنگره ای با تغییر هندسه پلان و افزایش طول سرریز در بازشدگی ثابت از کانال، ظرفیت عبور جریان بیشتر می گردد. با توجه به اهمیت این سرریز ها در پروژه های آبی و پیچیده بودن محاسبات مربوط به تعیین منحنی دبی-اشل سرریز های جانبی کنگره ای، لازم است روابط معمولی و کاربردی دبی-اشل در شرایط مختلف برای آن استخراج گردد. در این پژوهش رابطه دبی-اشل برای سرریز های جانبی معمولی در دو بازشدگی 3/0 و 5/0 و کنگره ای مثلثی با سه زاویه راس 45، 60 و 90 درجه در سه بازشدگی 3/0، 5/0 و 6/0 ارایه شده است. با مقایسه معادله استخراج شده با نتایج شبیه سازی شده، دقت رابطه ارایه شده در محدود 15 % ± به دست آمد که در کاربرد های عملی قابل قبول ارزیابی می شود. هم چنین با توجه به نتایج برای سرریز جانبی کنگره ای به ازای یک بار آبی ثابت، با افزایش زاویه ی راس سرریز، به علت کاهش طول موثر سرریز، دبی کاهش می یابد. از طرفی به ازای یک بار آبی ثابت، با کاهش بازشدگی سرریز، عرض موثر مجرای عبور جریان کاهش یافته و ضریب دبی کاهش می یابد.

در پژوهش حاضر سازه ترکیبی سرریز مرکب مثلثی-مستطیلی و دریچه کشویی تحتانی ساخته و ضریب دبی آن در شرایط هیدرولیکی مختلف توسط یک مدل آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز مرکب مثلثی-مستطیلی و دریچه کشویی، آزمایش ها در دو حالت بازشدگی ثابت دریچه و دبی های متفاوت از 5 تا 25 لیتر بر ثانیه و بازشدگی متفاوت دریچه و دبی های ثابت 7، 9، 11، 13 و 15 لیتر بر ثانیه و در دو شیب 002/0 و 004/0 انجام شد. در انتها با توجه به رابطه موجود، ضریب دبی سازه در شرایط مختلف تعیین گردید. نتایج آزمایش نشان داد که با افزایش "y" /"D" (عمق بی بعد جریان در بالادست سازه) ضریب دبی ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد و به سمت 7/0 میل می کند. از طرفی با کاهش "H" _"g" /"D" (بازشدگی بی بعد دریچه) ضریب دبی به سمت 7/0 میل می کند. تغییرات شیب هم در تعیین ضریب دبی سازه ترکیبی تأثیری ندارد. نتایج پژوهش حاضر با نتایج سایر پژوهش هایی که در این زمینه کار شده است، تطابق دارد.

سرریزهای لبه تیز مرکب اغلب برای اندازه گیری دامنه ای وسیع از جریان و با دقت مناسب در کانال های روباز به کار گرفته می شوند. اما در مواردی که آب انتقالی حاوی مواد رسوبی و شناور باشد، مشکلاتی در نحوه ی عملکرد آنها ایجاد می شود. با ترکیب دریچه و سرریز مرکب، می توان تا حدی این مشکل را برطرف کرد. هدف از این پژوهش، بررسی خصوصیات هیدرولیکی سرریز و سرریز – دریچه با سه مقطع مرکب دایره ای-ذوزنقه ای-مستطیلی در سه بازشدگی مختلف دریچه برابر 5/1، 3 و 5/4 سانتی متر است. آزمایش ها در یک فلوم مستطیلی به طول 12 متر و عرض نیم متر اجرا شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که بر اساس داده های آزمایشگاهی، ضریب دبی جریان در سرریز های لبه تیز مرکب، در محدوده ی 58/0 تا 85/0 و در سرریز-دریچه مرکب، در محدوده ی 38/0 تا 78/0 است. به ازای بار آبی معین با افزایش بازشدگی دریچه، دبی عبوری افزایش ولی ضریب دبی جریان کاهش می یابد. همچنین، مقادیر محاسباتی و مشاهداتی ضریب دبی جریان بر اساس معیارهای ارزیابی، ضریب تبیین (R2)، و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) که به ترتیب برابر 96/0 و 06/0 محاسبه شدند، مقایسه گردیدند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از ترکیب خطی روابط جریان در سرریز و سرریز-دریچه مرکب دایره ای-ذوزنقه ای – مستطیلی می دهد با دقتی قابل قبول ضریب دبی جریان را برآورد کند.

سرریزهای توام با دریچه سازه مهم و کلیدی در مدیریت آب در کانال های آبیاری می باشند. از طرف دیگر استفاده از سرریزهای کنگره ای به دلیل طول تاج بیش تر نسبت به سرریزهای خطی، در یک دبی ثابت، موجب کاهش نوسانات سطح آب می گردد. از آن جایی که با انباشت مواد رسوبی در بالادست سرریزها، شرایط جریان تغییر یافته و دقت روابط استخراج شده کاهش می یابد، به همین منظور، استفاده از ترکیب سرریز با دریچه می تواند راه حلی مفید برای عبور مواد شناور از روی سرریز و انتقال مواد رسوبی از زیر دریچه باشد. در تحقیق حاضر، به بررسی آزمایشگاهی جریان در سازه ی سرریز کنگره ای ذوزنقه ای تک سیکل همراه با دریچه برای سه زاویه راس 15، 20 و 25 درجه و با بازشدگی های دریچه 2، 4 و 6 سانتی متر و سه ارتفاع سرریز 14، 17 و 20 سانتی متر در یک کانال مستطیلی پرداخته شده است. با توجه به پارامترهای موثر بر مدل ترکیبی، مقدار ضریب دبی اندازه گیری شده به طور متوسط در محدوده 75/0-61/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت Ht/P، ضریب دبی روند نزولی را طی می کند و به ازای Ht/P>0. 6 ضریب دبی به مقدار ثابت 61/0 می رسد. ضریب دبی مدل ترکیبی با افزایش زوایای راس سرریز، افزایش می یابد. هم چنین نتایج نشان داد ضریب دبی مدل سرریز کنگره ای ذوزنقه ای تک سیکل-دریچه با زاویه راس سرریز 25 درجه و بازشدگی 2 سانتی متر، در مقایسه با مدل های ترکیبی با زاویه راس سرریز 15 و 20 درجه بیشتزین مقدار ضریب دبی را دارا می باشد.