مطالعه آزمایشگاهی تأثیر توأم زبری و رسوب‌گذاری بر عملکرد هیدرولیکی سرریز‌های استوانه‌ای در شرایط جریان آزاد

Abstract

سرریزهای استوانه‌ای یکی از سازه‌های متداول برای اندازه‌گیری جریان و کنترل سطح آب در کانال‌های انتقال آب و رودخانه‌ها می‌باشند. پارامترهای هندسی و هیدرولیکی متعددی بر مشخصات جریان عبوری از این سرریزها تأثیرگذار است. در تحقیق حاضر اثر زبری سطح سرریز استوانه‌ای و رسوب‌گذاری بالادست آن بر ضریب دبی سرریز، توزیع فشار و افت انرژی در شرایط پایاب آزاد به‌صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در شرایط عدم تغییر تراز کف کانال و در تراز دوسوم ارتفاع سرریز در 3 قطر از سرریز‌ استوانه‌ای، اعمال چهار زبری و دامنه وسیعی از دبی جریان انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از بررسی تأثیر زبری و ترازهای مختلف کف کانال بالادست بر ضریب دبی سرریز نشان داد که در کلیه سرریزهای مورد مطالعه، در محدوده دبی حداقل تا حداکثر با افزایش زبری از PVC به 5/4 میلی‌متر مقدار ضریب دبی سرریز به‌طور متوسط 8 درصد کاهش و با افزایش تراز رسوب‌گذاری از صفر تا دوسوم ارتفاع سرریز، مقدار ضریب دبی سرریز 3 درصد افزایش می‌یابد. همچنین در تراز رسوب‌گذاری دوسوم ارتفاع سرریز افزایش زبری به 5/4 میلی‌متر منجر به کاهش 3 تا 7 درصدی ضریب دبی سرریز می‌شود. با افزایش قطر سرریز از 150 به 250 میلی‌متر مقدار ضریب دبی 5 درصد افزایش و افت انرژی 15 درصد کاهش می‌یابد. نتایج نشان داد که در کلیه سرریزها با افزایش زبری مقدار افت انرژی تقریباً 14 درصد افزایش و با افزایش تراز رسوب‌گذاری به دوسوم ارتفاع سرریز، مقدار آن 22 درصد کاهش می‌یابد. بررسی نتایج حاکی از آن است که روند تغییرات فشار در طول سرریز در تراز رسوب‌گذاری دوسوم ارتفاع سرریز، مشابه با روند تغییرات آن در شرایط بدون رسوب است اما مقدار آن با افزایش سطح رسوب‌‌گذاری، کاهش می‌یابد. علاوه بر این تأثیر زبری بر روی مقادیر فشار در نیمه پایین‌دست سرریز بیشتر از نیمه بالادست آن می‌باشد.