بخشی از مقاله
چکیده
جریان عبوری از روی سرریز یا جریان خروجی از مجاری تحتانی سد ، دارای سرعت زیاد بوده و از نوع بحرانی می باشد . استفاده از پرتاب کننده جامی زمانی که شرایط زمین شناسی پایاب مناسب باشد ، به خصوص برای سد های بلند ارزانترین روش استهلاک انرژی می باشد و نسبت به سایر سازه های استهلاک انرژی متداول از قبیل : حوضچه های هیدرولیکی و جامهای غلتابی از مزایای اقتصادی و ایمنی قابل ملاحظه ای برخوردار است. در مقاله حاضر جریان عبوری در فلیپ باکت توسط دفلکتور - دفلکتورسازه گوه شکلی است که با ایجاد انحراف در جریان موجب تغییر مسیر قسمتی ازجریان می شود - به دو قسمت تقسیم شده است و تلفات انرژی جریان با قبل از سرریز نسبت به حالت شاهد مقایسه گردیده است.
-1 مقدمه
جام پرتابی در سدهای بلند و در مواردی که سرعت جریان بیش از 15 تا 20 متر بر ثانیه باشد مورد استفاده قرار میگیرد. عملکرد هیدرولیکی و نیز ارزان بودن این سازه باعث شده است که در صورت مناسب بودن شرایط زمین شناسی بستر رودخانه در پایاب، در بیشتر سدها از جام پرتابی به عنوان سازه مستهلک کننده انرژی استفاده گردد - .
- 1 ایده اصلی از نصب جام پرتاب کننده در پایانه سریزها و مجاری تخلیه کننده این است که جت خروجی را از راستای اولیه منحرف نموده تا پس از پرتاب شدن به هوا، ضمن استهلاک انرژی ، در موضعی تعیین شده و در فاصله ی مطمئنی دور از سد، سرریز و یا ضمایم آن در آبراهه ی رودخانه ی پایین دست رها گردد - . - 2 جام پرتابی نسبت به حوضچه های آرامش و سایر مستهلک کننده ها اقتصادی ترو بهینه می باشد . سه نوع متداول سازههای مستهلک کننده جریان عبارتند از:
-1 حوضچه های آرامش - - Stilling Basins که در این سازهها استهلاک انرژی جریان با استفاده از پرش هیدرولیکی صورت میگیرد
-2 جام غلتانی - Roller Bucket - که در آن با ایجاد جریان چرخشی و غلتاندن آب، انرژی اضافی از بین میرود.
-3 جام پرتابی - - flip bucket که در این سازه به منظور استهلاک انرژی، جریان آب با انجام یک پرش اسکی - Ski Jump - شکل از روی صورت یک جت به پایین دست سد پرتاب میگردد. - 3 -
پرش های اسکی قبل از 1930 با موفقیت در سازمان هیدرولیک در فرانسه معرفی شدند - - 1، بهرامی.آ و بارانی.غ، در سال 1388 روند تغییرات غلظت هوا درجریان های عبوری از روی شوت به صورت مدل عددی بررسی کردند. در این بررسی از مدل عددی Flow-3D برای تعیین معادله تغییرات غلظت هوای لایه تحتانی جریان در حالتی که هوادهی طبیعی با استفاده از دفلکتور صورت گرفته، استفاده شده است. نتایج بدست آمده از این مدل با نتایج آزمایشگاهی کرامر مورد مقایسه قرار گرفت که از تطابق خوبی برخوردار بود. همچنین با توجه به نتایج این مدل نمودار تغییرات غلظت هوا نشان دهنده روند کاهش نمایی غلظت هوا در طول تنداب می باشد - . - 4
طیاری و رستمی با تجزیه و تحلیل شبیه فیزیکی سرریز سطحی - منحنی پیوند - ، آرام کننده جامی و حوضچه آرامش سد سلمان فارسی در سال 1387 نتیجه گرفتند: جریان عبوری از کنار سرریز، تحت تاثیر انحنای دیواره ی آن، منجر به تشکیل گردابه ای در آستانهی ورود به دهانهی سرریز میشود. امواج فوق روی سطح سازه ی پرتاب کننده ی جامی تولید امواج متلاطم را می کنند. این امواج با افزایش بده عبوری از سرریز - بده واحد پهنا - تقویت شده و بی نظمی آن ها نیز افزایش می یابد. تشکیل این امواج ، ضمن متلاطم کردن میدان جریان روی سطح سازه پرتاب کننده ی جامی موجب ایجاد نوسان های شدید فشارهای هیدرودینامیکی و توزیع نامتقارن آن میگردد که خود منشاء وقوع ارتعاش های سازه ای روی کف و دیواره های پرتاب کننده ی جامی خواهد بود. ضمن آن که فوران پرتابی خروجی را درهم ریخته و ناموزون مینماید - . - 5
رنجبرو همکاران - - 1385 تغییران زمانی حفره آبشستگی پایین دست جت های ریزشی آزاد را برسی کردند. و نشان دادند با گذشت زمان ابعاد حفره آبشستگی افزایش یافته، حال آنکه نرخ افزایش ابعاد حفره کاهش می-یابد - - 6
جوان و هگر - - 2000 با استفاده از مدل آزمایشگاهی، به بررسی تاثیر عدد فرود جریان و هندسه جام بر توزیع فشار دینامیکی روی جام پرتابی دایره ای پرداختند - .. - 4 مهری و همکاران - - 1378 با مدل آزمایشگاهی، به بررسی عملکرد هیدرولیکی پرتاب کننده جامی در پایاب سرریز سد بالا رود پرداختند - 2 -
صفوی و همکاران - 1389 - ، به مطالعه آزمایشگاهی جام های پرتابی در پایانه سرریزهای آزاد و دریچه دار پرداختند - . - 7 آنها این نتیجه رسیدند که نحوه بهره برداری از سرریز، به ازاء دبی های کوچک، تاثیر زیادی در طراحی جام ها دارد و ممکن است پرش هیدرولیکی تشکیل شده بر روی جام، در دبی های اولیه سیلاب، ایمینی جام را به خطر اندازد..
لشکر آرا و همکاران - 1387 - ، با استفاده از شبکه های عصبی به پیش بینی میزان آبشستگی پایین دست جام های پرتابی پرداختند . - 8 -
-2مواد و روش ها
آزمایشات در آزمایشگاه مدلهای هیدرولیکی دانشگاه شهید چمران اهواز روی فلومی با طول 15 مترعرض 30 سانتی متر و ارتفاع 50سانتی متر انجام شدند که این فلوم دارای یک شیر فلکه برای تنظیم دبی جریان همراه با فلومتر برای اندازه گیری دبی و همچنین یک دریچه در پایین دست جهت تنظیم تراز پایاب میباشد. برای انداره گیری سرعت از دستگاه لیزر داپلر - - LDV و برای اندازه گیری پروفیل سطح آب از پوینت گیج استفاده شده است.
شکل - : - 1 نمایی از فلوم و وسایل اندازه گیری خصوصیات جریان
سریز و فلیپ باکت بر طبق استاندارد USBR از جنس فایبرکلاس با ارتفاع 23سانتی متر و طول 20 سانتی متر و فلیپ باکت با طول 5سانتی متر و ارتفاع 4.5 سانتی متر و شعاع 12 سانتی متر ساخته شد. پس از ساخت در محل مورد نظر که5.39متر از مخزن فاصله دارد نصب شد.
