بخشی از مقاله
خلاصه
جریانهاي رویه اي در سرریزهاي پلکانی به دلیل زبري قابل قیاس پلههاي بستر نسبت به عمق معمول جریان، داراي آشفتگی شدید قائم میباشد.که به تبع آن ورود هوا از سطح و در نهایت جریان دو فازي آب و هوا را در پی خواهد داشت.
برآورد مقدار سرعت و عمق جریان بر روي سرریز پلکانی به جهت شناخت جریان و تعیین پارامترهایی مانند شاخص کاویتاسیون باتوجه به پیچیدگی جریان دو فازي و تلاطم شدید، یکی از مباحث مورد پژوهش است.در این خصوص روابط زیادي توسط محققین ارائه گردیده است که برخی از این روابط به دلیل روشهاي مختلف اندازه-گیري، اندازه مقیاس، محدوده دبیهاي اندازهگیري و نهایتاً شرایط مرزي متفاوت در نظر گرفته شده دراین تحقیقات، نتایج داراي پراکندگی و تفاوت محسوس بوده است.
در این مقاله نتایج حاصل از مدل فیزیکی شوت پلکانی ساخته شده سد ژاوه توسط موسسه تحقیقات آب با مقیاس1/25 و به ازاي دبیهاي سیلاب با دوره بازگشت 1000 و 10000 و PMF با نتایج حاصل از روابط معادلات تجربی ارائه شده توسط سایر محققان مقایسه گردیده است، مقایسه بین نتایج بدست آمده، بیانگرهمپوشانی و نشانگر انطباق مناسب بین نتایج حاصل از روابط تجربی و نتایج ازمایشگاهی میباشد.
.1 مقدمه:
امروزه کاربرد سرریزهاي پلکانی، در مقایسه با سرریزهاي ساده در دهههاي گذشته بسیار بیشتر شده است. - chanson2002 - مطالعه این سرریزها، با توجه قدمت تاریخی بیش از 3000 سال، به دلیل توسعه فناوري ساخت سدهاي بتن غلتکی - Rcc - که امکان ایجاد سرریز بر روي بدنه سد آن هم به صورت پلکانی را میسر کرده، در سالهاي گذشته رشد زیادي داشته است.
یکی از ویژگیهاي مهم سرریز پلکانی، استهلاك انرژي قابل ملاحظه در طول سرریز است که به تبع آن ابعاد سازه انرژيگیر انتهایی به مراتب کوچکتر میشود. باتوجه به زیاد بودن زبري کف سرریز پلکانی نسبت به عمق جریان و ایجاد تلاطم شدید در راستاي قائم، هوا از سطح جریان به داخل جریان روگذر وارد میشود. به تبع این امر، جریان روگذر سرریز پلکانی برخلاف سایر سرریزها، حالت دو فازي آب و هوا با تلاطم شدید سه بعدي پیدا کرده و از پیچیدگی خاصی برخوردار است. لذا باتوجه به پیچیدگی زیاد شکل جریان روگذر سرریز پلکانی اندازهگیري عمق جریان و به تبع آن سرعت یکی از مهمترین موضوعات مورد بحث و بررسی محققان گذشته بوده است، که گاهی به دلیل روشهاي مختلف اندازهگیري، اندازه مقیاس، محدوده دبیهاي اندازهگیري و نهایتاً شرایط مرزي متفاوت در نظر گرفته شده در کارهایشان، نتایج داراي پراکندگی و تفاوت محسوسی بوده است.
.2 معرفی طرح سرریز سد ژاوه :
سدمخزنی ژاوه از نوع Rcc بوده و برروي رودخانه ژاوه در 35 کیلومتري جنوب شهرستان سنندج اجرا میگردد. سامانه تخلیه سیلاب شامل :
-1سرریز آزاد، -2 تنداب پلکانی -3حوضچه آرامش میباشد که برروي بدنه جانمایی گردیده است. سرریز با طول آستانه 55 متر - ناخالص با احتساب پایههاي پل - روي بدنه جانمایی گردیده است . شیب شوت - افقی : 1/00 قائم - 1/2 و یا 50/19 درجه و ارتفاع از تاج سرریز تا حوضچه آرامش حدود 82 متر میباشد. ارتفاع پلکان ها 1/2 متر و عرض آنها 1/00 متر میباشد.شکل ذیل - شماره یک - یک مقطع طولی از سرریز بهمراه حوضچه آرامش را نمایش میدهد.
شکل شماره:1 مقطع طولی سرریز و حوضچه آرامش سد ژاوه
.3 روابط تجربی ارائه شده توسط محققین و نتایج حاصل شده از مدل فیزیکی :
در سالهاي اخیر روابط تجربی – ریاضی بسیاري ،توسط محققین در مورد تخمین پارامترهاي جریان در نقاط شروع هوادهی و نیز شکل گیري جریان یکنواخت ارائه گردیده است که هر یک از این روابط مذکور با توجه به شرایط هندسی شوت پلکانی،پارامترهاي هیدرولیکی جریان کاربرد دارند.
- نقطه شروع هواگیري : - Point of Inception -
نقطهاي که جریان در آن محل هوا وارد سطوح فوقانی سیال میشود نقطه شروع هواگیري نامیده میشود. حجم جریان از این نقطه به بعد افزایش پیدا میکند. بلافاصله پس از این جریان، جریان به صورت Rapid Varied flow جریان متغیر سریع - - R.V.F و پس از آن جریان به صورت متغیر تدریجی - G.V.F - Gradually Varied Flowتبدیل میگردد.
روابط ارائه شده توسط محققین مختلف به شرح ذیل میباشد :
- روابط ارائه شده توسط [ - Boes and Minor 2002 - ] که در روابط فوق الذکر :
:hc عمق بحرانی جریان - متر -
:hsارتفاع پله - متر -
:Li طول نقطه آغاز هوادهی از تاج سرریز درجهت شیب شوت - متر -
:Yi ارتفاع آب در نقطه شروع هواگیري - متر -
: Φ شیب شوت
