بخشی از مقاله
چکیده :
با توجه به به بالا بودن نیاز به آب و نیز فرسایش روز افزون خاك در مناطق مختلف لزوم احداث سد کاملاً محسوس می باشد. هر سازه باید بتواند حجم آب مازاد ناشی از سیلاب را از خود عبور دهد که بدین منظور از سازههاي مختلفی مانند انواع سرریز بهره گرفته می شود. سرریز شافتی عبارتست از سرریز جداگانه اي که می تواند جایگزین سرریز جانبی گردد. این سرریز از یک دهانه دایروي، یکیلتبددایروي قائم و یک تونل تحت فشار افقی - یا تقریباً افقی - که نهایتاً آب را از مخزن سد به پایین دست منتقل می کند، تشکیل می شود. سرریز شافتی از یک تاج دایره اي تشکیل می گردد که جریان را به یک محور مایل یا قائم هدایت می نماید. محور ذکر شده به یک تونل با شیب کم متصل است. در این تحقیق جهت بررسی پدیده کاویتاسیون مجراي پلکانی و گرداب شکن برروي هیدرولیک سرریز شافتی ازمایشات متعددي با انواع گرداب شکن و با انواع مجراي پلکانی انجام پذیرفته است. که نتایج حاصل نشان می دهد که بعداز انجام نزدیک 215 آزمایش بهترین مجراي پلکانی مربوط به مجراي 12 پلکان و گرداب شکن با ارتفاع و طول کم با آرایش 6 تایی است که باعث افزایش دبی عبوري به میزان %23 می گردد. لازم به ذکر است در اثر بررسی پدیده کاویتاسیون مشخص گردید که محتمل ترین مکان جهت ایجاد پدیده کاویتاسیون در مجراي صاف در 0.33 قسمت انتهایی سرریز است حال انکه استفاده از مجراي پلکانی باعث میگردد که پدیده کاویتاسیون در 0.25 قسمت انتهایی سرریز ایجاد میگردد.
مقدمه :
منابع آبی بنیان اصلی توسعه پایدار کشورها می باشند. توزیع غیر یکنواخت مکانی و زمانی منابع آب یکی از عوامل کمبود آب در مناطق مختلف جهان است. ساخت یک سد می تواند اقدام بسیار مؤثر در توسعه کامل منابع آب و بهره وري مناسب از آنها، قلمداد گردد. در دههاي اخیر سدهاي زیادي ساخته شده اند و یا در حال ساخت می باشند. با توجه به به بالا بودن نیاز به آب و نیز فرسایش روز افزون خاك درمناطق مختلف لزوم احداث سد کاملاً محسوس است. سرریز شافتی عبارتست از سرریز جداگانه اي که می تواند جایگزین سرریز جانبی گردد. این سرریز از یک دهانه دایروي، یک تبدیل دایروي قائم و یک تونل تحت فشار افقی - یا تقریباً افقی - که نهایتاً آب را از مخزن سد به پایین دست منتقل می کند، تشکیل می شود. به عبارت دیگر، سرریز شافتی از یک تاج دایره اي تشکیل می گردد که جریان را به یک محور مایل یا قائم هدایت می نماید. محور ذکر شده به یک تونل با شیب کم متصل است. چنین سازه هایی مستعد براي ایجاد جریان گردابی در دهانه ورودي آن هستند، که باید با انتخاب موقعیت مناسبی براي مجراي افقی، متناسب با توپوگرافی مخزن و محور سد، از وقوع آن جلوگیري شود. با قرار دادن تیغه هایی - تیغه هاي گرداب شکن - روي تاج سرریز، وضعیت جریانهاي شعاعی را می توان اصلاح کرد. قطر سرریز در تاج باید بیش از قطر محور قائم و تونل باشد، تا فواره جریان به راحتی از روي سرریز روگذر دایره اي که منطبق بر خطوط جریان طراحی می گردد، عبور کند.
به علت شکل تاج سرریز، جریان آب دچار فشارهاي منفی خواهد شد. طول تاج را می توان برابر با 3/14 D در نظر گرفت D - قطر دهانه سرریز نیلوفري - سرریز شافتی می تواند نتایج سودمندي را در تنگه هاي باریک و مکان هایی که شیب کناره ها تند است به همراه داشته باشد. در سرریزهاي شافتی وجود گرداب می تواند باعث کاهش دبی، ضریب دبی و عملکرد سرریز شود. به طور کلی براي سرریز دایره اي، با کاهش H ضریب C افزایش می یابد. این موضوع بر عکس آن چیزي است که در سرریز مستقیم است، زیرا که در سرریز دایره اي اثر استغراق مهم است. با کاهش H استغراق کم می شود و ظرفیت آبدهی افزایش می یابد و به عبارت دیگر ضریب C افزایش می یابد. با توجه به اهمیت این سرریزها در سدهایی که امکان اجراي دیگر سرریزها هزینه بر و غیر ممکن است، انجام راهکارهایی به منظور افزایش دبی و ضریب دبی سرریزهاي شافتی از اهمیت ویژه اي برخوردار است و استفاده بهینه از تیغه هاي گرداب شکن نیز می تواند تأثیر بیشتري بر افزایش دبی و ضریب دبی سرریز شافتی داشته باشد.
عملیات طراحی و ساخت این سرریزها با وجود انحناي جداره از لحاظ سازه ایی و بتن ریزي، بسیار مشکل خواهد بود، از اینرو سرریزهاي شافتی با دهانه پلکانی می تواند گامی مؤثر در جهت سهولت طراحی و ساخت در دنیا بردارد. لازم به ذکر است که استفاده از گرداب شکن بر روي این سازهها که بصورت بسیار محدود و فقط برروي سریز هاي نیلوفري ساده انجام پذیرفته، میتواند گامی مؤثر در استفاده از این نوع سرریزها باشد. در این تحقیق از چندین پله در جدارههاي دهانه ورودي مدل سرریز شافتی از نوع صاف استفاده شده است که شکل دهانه ورودي سرریز بصورت ذیل می باشد :
