بخشی از مقاله
چکیده
جهت تنظیم میزان جریان ورودی از کانال انتقال اصلی به کانال فرعی از دریچههای کشویی جانبی میتوان استفاده کرد. تعیین ارتباط بین دبی عبوری از زیر دریچه و پارامترهای اثرگذار بر آن یکی از مسائل مهم و مورد توجه مهندسان هیدرولیک می باشد؛ زیرا اگر این ارتباط بخوبی برآورد شود، از این سازه میتوان به عنوان ابزار اندازهگیری دبی جریان در کانالهای انتقال استفاده نمود.
از پارامترهای اثرگذار بر دبی جریان میتوان به ارتفاع آب در بالادست و پایین دست دریچه، میزان بازشدگی دریچه، نوع جریان عبوری از زیر دریچه - جریان آزاد و مستغرق - و عدد فرود بالادست اشاره نمود. در این مقاله، با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی و بکارگیری فرمول عمومی دریچه ها، ابتدا پارامترهای بدون بعد اثرگذار بر ضریب دبی جریان تعیین میشود؛ سپس، روابطی جهت تعیین ضریب دبی جریان دریچههای کشویی جانبی برای دو حالت جریان آزاد و مستغرق ارائه میشود.
١- مقدمه
برای انتقال آب جهت مصارف کشاورزی و یا انحراف آبهای اضافی و کنترل ارتفاع سیلاب ها و .... از کانالهای فرعی استفاده میشود]١.[ کانالهای فرعی مقداری از جریان آب در کانال اصلی و یا کانال فرعی بزرگتر را دریافت و آن را جهت مصارف کشاورزی انتقال میدهد. تعیین میزان دبی عبوری از کانالهای فرعی اغلب مورد توجه مهندسین هیدرولیک می باشد، زیرا میتوان با برآورد میزان دبی عبوری از کانال فرعی میزان حقابه کشاورزان را کنترل نموده و جهت استفاده بهینه از آب موجود براحتی برنامهریزی نمود.
جهت تنظیم میزان دبی وارد شده به کانال فرعی از دریچههای کشویی جانبی استفاده میشود. بنابراین، با توجه به مطالب فوق بایستی بر اساس میزان بازشدگی دریچه، دبی و ارتفاع آب در کانال اصلی و مشخصات هندسی بتوان دبی عبوری از زیر دریچه را محاسبه نمود. جریان در امتداد دریچه کشویی جانبی حالتی عمومی از جریانهای متغیر مکانی با کاهش دبی میباشد.
از جمله محققینی که در این زمینه مطالعاتی را انجام دادهاند میتوان به سُوامی و همکاران١]٢[، ﹸاجاه ودامیرِدی٢]٣[ و قدسیان٣]٤ و٥[ اشاره نمود. پایه و اساس مطالعات محققین ذکر شده بر مرتبط نمودن ضریب آبگذری دریچههای کشویی جانبی به عمق جریان و میزان بازشدگی دریچه استوار است. مروری بر تحقیقات قبلی نشان میدهد که بر خلاف اهمیت دریچههای کشویی جانبی در کانالهای انتقال، مطالعات زیادی بر روی رفتار جریان در طول این سازه صورت نپذیرفته است. بدین منظور، در این تحقیق برای تعیین ضریب آبگذری در رابطه عمومی دریچه ها از اطلاعات آزمایشگاهی استفاده کرده و پارامترهای اثرگذار بر ضریب آبگذری دریچه به دست میآید.
٢- تشریح آزمایشها
آزمایشها بر روی دریچه کشویی جانبی در یک کانال منشوری و افقی انجام شد. طول کانال اصلی برابر ٩ متر و عرض و ارتفاع آن ٥/٠ متر بود. دریچهای نیز در انتهای کانال اصلی تعبیه شده که توسط آن عمق در کانال اصلی کنترل میشد. کانال فرعی - کناری - نیز به صورت عمود بر کانال اصلی ساخته شد که در انتهای بالادست آن دریچهای کشویی از جنس فولاد نرم تعبیه شده بود. آب از یک مخزن ذخیره توسط پمپ به درون کانال اصلی فرستاده شده و میزان جریان ورودی به کانال نیز توسط یک شیر تخلیه کنترل میشد.
میزان دبی در کانال اصلی و کانال فرعی توسط دو سرریز مستطیلی در انتهای هر یک که قبلاﹰ کالیبره شده بود، اندازهگیری میشد. آزمایشها برای ترکیبات مختلف از دبی در کانال اصلی و میزان بازشدگی دریچه و عمق آب در بالادست دریچه برای جریان آزاد صورت پذیرفت. همچنین برای جریان مستغرق عمق آب در پایین دست دریچه تغییر داده شد تا حالتهای مختلفی از استغراق دریچه به دست آید. لازم به ذکر است که در این آزمایشها جریان به صورت زیر بحرانی بود.
٣- برآورد ضریب آبگذری دریچه کشویی جانبی
شکل - ١ - پروفیل سطح جریان در طول دریچه جانبی در کانال اصلی را نمایش میدهد. به علت اینکه معمولاﹰ جریان در کانالهای انتقال زیر بحرانی می باشد، بنابراین در طول دریچه سطح آب در کانال اصلی بالا می افتد. با توجه به این نکته که نوع جریان عبوری از زیر دریچه - جریان آزاد و یا مستغرق - بر ضریب آبگذری دریچه تاثیر می گذارد، ابتدا به برآورد ضریب آبگذری دریچههای کشویی جانبی در حالتی که جریان عبوری از زیر دریچه آزاد باشد پرداخته میشود؛ سپس، با تعیین رابطه ای میان ضریب آبگذری دریچه برای دو حالت آزاد و مستغرق، ضریب آبگذری دریچه در حالتی که جریان عبوری از زیر دریچه مستغرق باشد به دست میآید.
