بخشی از مقاله
خلاصه
در این پژوهش به کمک آزمایش روی مدل فیزیکی راهکارهای بهبود عملکرد هیدرولیکی سرریز نیلوفری از نقطه نظر میدان جریان ورودی به سرریز و فشارهای استاتیکی تاج و دهانه ورودی، نوسانات فشار در شفت قائم و زانویی، فشار و سرعت در تونل و اندیس کاویتاسیون، شکلگیری گرداب و الگوی جریان ورودی به دهانه سرریز، ارائه شده است.این بررسیها با کمک گزینههای مختلف تعداد و محل استقرار تیغههای گرداب شکن و با تعداد قابل توجهی آزمایش و برداشت پارامترهای مربوطه به همراه تحلیل و بحث و بررسی نتایج آزمایشها انجام شده است. نتایج آزمایشات حاکی از کاهش نوسانات فشار، کانالیزه شدن جریان، یکنواخت سازی سرعت جریان روی تاج، بهبود اندیس کاویتاسیون و کاهش قدرت جریان گردابی با استقرار 6 تیغه گرداب شکن به صورت متقارن روی تاج سرریز قابل دستیابی است. آزمایشات صورت گرفته بر روی مدل فیزیکی سامانه تخلیه سیلاب سد مخزنی هراز در پژوهشکده هیدرولیک موسسه تحقیقات آب با مقیاس 1/30 و با جانمایی سرریز در قسمت کناری مخزن انجام پذیرفته است.
کلمات کلیدی : سرریز نیلوفری، تیغههای گرداب شکن، مدل فیزیکی، فشار استاتیکی، سرعت جریان، کاویتاسیون.
.1 مقدمه
از مهمترین اجزای تشکیلدهنده سدها، تخلیه کنندهها و سرریزها میباشند که انتخاب مناسب، طراحی بهینه و جایگذاری درست آن نقش بسیار مهمی در عملکرد صحیح و پایدار سد و سرریز در امر ذخیره و تخلیه در موارد مورد نیاز به خصوص در هنگام وقوع سیلابهای بزرگ و همچنین جلوگیری از شکست سد و آسیبهای احتمالی به سازه سرریز دارد.
سرریز نیلوفری از 3 قسمت تاج سرریز، شفت عمودی - گلوگاه - ، تونل اصلی انتقال جریان تشکیل شده است و این سرریز معمولاً در سدهای خاکی با شرایط توپوگرافی مناسب جهت احداث آن استفاده میشود. بررسی شرایط جریان و طراحی
سرریز نیلوفری براساس شرایط مختلف عبور جریان همچون کنترل در تاج1 ، کنترل در شفت قائم2 و کنترل در تونل اصلی3 انتقال جریان انجام میگیرد.
در این تحقیق طرح و جانمایی بهینه تیغههای ضد گرداب4 سرریز نیلوفری با بهترین عملکرد هیدرولیکی بخصوص در دبیهای بالا مورد بررسی قرار گرفته است.
.2 بررسی پیشینه
رمضانی، کاویانپور و حسنی نژاد آزمایشهایی را جهت بررسی پارامترهای مؤثر بر آبگذری سرریزهای نیلوفری بر روی مدل فیزیکی سرریز نیلوفری سدهای البرز، پانزده خرداد و تهم انجام داده و به این نتایج دست یافتهاند که کاهش عمق تقرب، افزایش قطر تاج سرریز و تعبیه گرداب شکن منجر به افزایش آبگذری این سرریزها میشود.[3] لااورا و دافر فیلو و گنووز - 2015 - 5 تحقیقی در رابطه با هندسه تاج و منحنی ضریب تخلیه سرریز نیلوفری انجام دادهاند.
برای این کار از یک سهمی خم و مقایسه آن با خم دایره 90 درجه و خم پلی سنتریک با شعاع متغیر مجاز استفاده نموده و با مطالعه بر روی مدل سرریز نیروگاه آبی پاراتینیگ برزیل در دانشگاه کامپیناس برزیل پی بردند که هندسه خم جدید، افزایش ضریب تخلیه را سبب میگردد، و لزوم استفاده از این هندسه در طراحی سرریز نیلوفری را متذکر میشود.[8] آقایان کبیری سامانی و برقعی در سال 2012 اثر دیوارههای گرداب شکن بر حباب هوای ایجاد شده بهوسیله گرداب آزاد را در سرریز قائم را در جهت کاهش قدرت گرداب و حباب هوای موجود در شفت قائم مورد آزمایش قراردادند و نتایج حاصل نشان از افزایش تخلیه آب در مقایسه با گرداب سطح آزاد در همان هد آب در سرریز قائم داشت و نمودار و معادلاتی را نیز در این زمینه ارائه نمودند.[1] رانکین - 1958 - 6، گرداب را به دو بخش تقسیم کرد. ابتدا بخش مرکزی که نسبتاً کوچک است و لزجت بالایی دارد - به
دلیل تلاطم زیاد و اضافه شدن عددی ویسکوزیته به لزجت سینماتیک - که شبیه یک جسم صلب در حال چرخش است. [10] فاتور و بسچیگا - 2003 - 7، به این نتیجه رسیدند که در سرریزهای نیلوفری در صورتی که سرریز مستغرق باشد مقدار دبی
1/34 برابر دبی جریان در حالت طراحی است و اگر به سیستم هوادهی صورت نپذیرد جریان متلاطم میگردد.[7]
.3 معرفی مدل و اطلاعات پروژه
سامانه تخلیه سیلاب موردمطالعه در این پژوهش ازجمله سازههای هیدرولیکیای است که در مجموعه سد مخزنی هراز واقع بر رودخانه هراز در استان مازندران بکار گرفته خواهد شد. سد هراز در فاصله 20 کیلومتری جنوب شهرستان آمل در دست اجرای است و از آنجا که این رودخانه از حوضهای وسیع 4100 - کیلومترمربع - و از به هم پیوستن دو رودخانه لارو پلور و متوسط آبدهی سالیانه 1100 میلیون مترمکعب بهره میبرد، لذا طراحی یک سرریز مناسب به شکلی
بهینه و با بهترین عملکرد هیدرولیکی از اهمیت ویژهای برخوردار است. سد هراز از نوع خاکی سنگریزهای با هسته مخلوط، تراز آستانه 508 متر بالاتر از سطح دریا و ارتفاع 150 متر میباشد. سرریز نیلوفری در فاصله 180 متری بدنه سد و در سمت چپ آن قرار گرفته است. سرریز نیلوفری به عنوان سیستم تخلیه سیلاب و از جمله اجزای مدل هیدرولیکی سد مخزنی هراز واقع در پژوهشکده هیدرولیک موسسه تحقیقات آب در مقیاس 1:30 ساخته شده است.[2]
شکل :1 تصویری از مخزن و تونل اصلی انتقال جریان
شکل :2 مجموعه عکسهای مربوط به توپوگرافی مخزن سامانه تخلیه سیلاب
