بخشی از مقاله
چکیده
یکی از عوامل مهم در شبکههاي آبیاري براي افزایش راندمان، نوع سازههاي استفاده شده بر اساس نوع بهرهبرداري از آن شبکه میباشد. به طوري که استفاده درست و بجا از سازههاي تنظیم میتواند در افزایش راندمان و توزیع هرچه بهتر و آسانتر آب در طول شبکه بسیار موثر باشد. در این مقاله به معرفی و طراحی دریچهي یکطرفه پرداخته شد که در نهایت نتایج حاصله حاکی بر این بود که این سازهها براي تنظیم سطح آب در کانالها با درجات پایینتر بسیار موثر بوده و با استفاده از این سازهها میتوان سطح آب مورد نیاز را براي آبگیرهاي ورودي مزارع به راحتی تامین نمود.
١- مقدمه
به طور کلی سازههاي تنظیم سطح آب به سازههاي تنظیم بالادست و پاییندست طبقهبندي میشوند. انتخاب هر کدام از این سازهها به اهداف موردنظر، شرایط بهرهبرداري از کانال، توپوگرافی و شیباراضی و محدوده تغییرات سطح آب یا دبی جریان در کانالهاي بالادست و پایین-دست محل احداث این سازهها بستگی دارد.
• سازههاي تنظیم سطح آب بالادست
انواع این نوع سازهها عبارتند از:
سازههاي تنظیم سطح آب مجهز به دریچه خودکار هیدرولیکی - دریچههاي آمیل - ، سازههاي تنظیم سطح آب با سرریز ثابت که اغلب به صورت سریزهاي نوكاّردکی یا سرریز مورب طراحی و اجرا میشود، وسازههاي تنظیم سطح آب مجهز به دریچهاي قطاعی ، کشویی یا تیركهاي آببند
• سازه هاي تنظیم سطح آب پاییندست
سازه هاي تنظیم سطح آب پاییندست، شامل دریچههایی هستند که تراز سطح آب را در پاییندست خود به طور خودکار و بدون تاثیرپذیري از مقدار گشودگی دریچه، سطح آب بالادست و نیز دبی موردنیاز در پایین-دست، تنظیم میکنند. دریچههاي تنظیم سطح آب پاییندست به دو دستهي کلی دریچههاي آویو و آویس طبقهبندي میشوند.
-1-1 سازههاي تنظیم سطح آب مجهز به دریچه خودکار
هیدرولیکی
دریچههاي خودکار هیدرولیکی تنظیم سطح آب بالادست، به طور خودکار و به روش هیدرولیکی و بدون دخالت نیروي انسانی یا مکانیکی، سطح آب را در بالادست خود با وجود تغییر دبی جریان و نوسانات سطح آب، به طور نسبی تثبیت میکنند. این دریچهها در شروع فصل آبیاري تنظیم میشوند و بدون نیاز به تنظیم پیدر پی در طول دورهي بهرهبرداري و فقط با یک سازوکار ساده - ایجاد تعادل بین وزن کلی دریچه و نیروي غوطهوري یا زیرفشار ناشی از شناوري دریچه در شرایط مختلف - به حالت تعادل باقی میمانند.
اگر دبی کانال از دبی طراحی کمتر و در نتیجه جریان کاهش یابد، به دنبال آن نیروي غوطهوري ناشی از شناوري دریچه کمتر و به دلیل ثابت بودن وزن کلی سازه، دریچه به طور متناسب بسته میشود؛ در نتیجه دبی کمتري از زیر دریچه عبور میکند و سطح آب در بالادست آن افزایش مییابد. در صورت افزایش دبی عبوري در کانال و بالا آمدن سطح آب، سطح بیشتري از دریچه غوطهور شده و به دلیل افزایش نیروي زیرفشار وارده بر دریچه، دریچه بازتر میشود، تا دبی بیشتري از زیر آن عبور کند. دریچههاي نوع آمیل از انواع مهم دریچههاي ساخته شده با سازوکار مورد بحث هستند.
سازه هاي تنظیم سطح آب امکان فروش حجمی آب و تحویل دقیق آن به کشاورزان را فراهم نموده بنابراین تولید و نصب این سازهها مستلزم صرف هزینه هاي قابل توجهی است که موجب افزایش قیمت تمام شده آب می شود. از آنجا که استفاده صحیح و بهرهبرداري مناسب از این سازهها، امکان مدیریت شبکه و توزیع به موقع آب و کاهش تلفات را امکانپذیر می نماید، بنظر می رسد که شناسایی نواقص و مشکلات این سازهها از لحاظ انتخاب نوع، طراحی، ساخت، نصب و بهره برداري کمک شایانی به افزایش راندمان شبکه ها و جلوگیري از اتلاف آب می کند . همچنین با توجه به اینکه مدیریت توزیع و مصرف بهینه آب در شبکه نقش موثري در ارتقاء راندمان آبیاري ایفا می کند، لذا ضروري است سازه هاي آبی مربوطه به نحوي انتخاب، احداث و مورد بهره برداري قرار بگیرند که انتقال آب به مزارع بطور موثر صورت گیرد
یکی دیگر از سازههاي موردنظر براي تنظیم خودکار سطح آب، دریچه-ي یکطرفه میباشد. این سازه تاکنون در شبکههاي ایران مورد استفاده قرار نگرفته به همین دلیل، طراحی از این نوع سازه در منابع داخلی وجود ندارد. در ادامه مقاله به معرفی و طراحی کلی سازه پرداخته شده است.
-1-2 معرفی دریچهي یکطرفه
دریچهي یکطرفه ، سازهاي خودکار براي تنظیم سطح آب همانند سازههاي آمیل عمل میکند. ولی نحوهي طراحی، نصب، و عملکرد این سازه بسیار سادهتر از آمیل میباشد. این نوع سازهها به راحتی ساخته و نصب میشوند.
در سال 1992،مرکز آموزش و تحقیقات آبیاري 1 - ITRC - دانشگاه پلی تکنیک کالیفرنیا آغاز به بررسی و طراحی دریچه هاي یکطرفه نمود. در ابتدا در هلند در دهه 1940 دریچه یکطرفه یک سازه ارزان و ساده براي کنترل اتوماتیک سطح آب بالادست به شمار میآمد. پس از اصلاحاتی که در طراحی ایجاد شد، مرکز آموزش و تحقیقات آبیاري حوزه آب Chowchilla نمونه هاي اولیه ي دریچه یکطرفه را ابداع و مورد آزمون قرار دادند. درحال حاضر، بیش از 60 دریچه یکطرفه در چهار حوزه Chowchilla، Alta، Turlock و Broadview بهره برداري میشود.[3]
-1-3 مزایاي دریچهي یکطرفه
• عملکرد تقریبا ثابت در وضعیتهاي مختلف جریان
• دارا بودن بخشهاي مکانیکی کمتر نسبت بهدریچههاي مشابه دیگر
• امکان تکمیل شدن در طول یک هفته از طراحی تا نصب همراه با بررسی عملکرد سازه
• اغلب در کمتر از دو ساعت نصب میشود و آب جریان می یابد
• قابلیت انعطاف پذیري توزیع آب افزایش می یابد.
دریچههاي یکطرفه عموماّ در هزینههاي نیروي کار و زمان صرفه جویی میکنند، در این روش مسئولین مجبور نیستند به اندازه ي روشهاي دیگر تنظیم سطح آب، طول مسیر کانال را براي بررسی عملکرد سازههاي مربوطه چندین بار در روز بپیمایند
همچنین برت و همکاران در دانشگاه پلیتکنیک کالیفرنیا، تحقیقی بر روي دریچه یکطرفه انجام دادند و در پایان تحقیق، روابطی براي طراحی این دریچهها ارائه نمودند.
-2 مواد و روشها
تمام محاسبات در قسمت طراحی با استفاده از Microsoft Excel 2010انجام شده است.
-2-1 طراحی سازه
دریچهي نیرپیک به عنوان یک سازهي آبگیر در قسمتی از کانالی به مشخصات جدول - - 1 براي آبگیري وجود دارد، و سطح آب پشت آن در تراز حداکثر، به 8 سانتیمترمیرسد . - با افزایش سطح آب تا 8 سانتیمتر از تراز اسمی، آبگیري دریچه بدون مشکل خواهد بود - آنگاه براي تامین تراز سطح آب موردنیاز این دریچه، در دبیهاي مختلف احتیاج به یک سازهي تنظیم سطح آب میباشد، که در این مقاله، سازهي پیشنهادي براي تنظیم سطح آب، دریچه یکطرفه بوده و مراحل طراحی آن در ادامه آورده شده است.
-2-1-1 مرحله اول:
ابتدا بر اساس ابعاد کانال، مقادیر ثابت طراحی،مشخص شد. که مقادیر آن در جدول - - 2 آورده شده است.
مقادیر d و h بر اساس روابط موجود در جدول - 3 - محاسبه میشوند.
همچنین در جدول - - 4 مقادیر ضخامت اجزاي مختلف سازه بر اساس اندازه سازه و ابعاد کانال موردنظر ذکر شده است. و در جدول - - 5 نتایج محاسبات به همراه فرمول محاسبه مربوط به هر پارامتر آورده شده است.
جدول-1 مشخصات کانال مورد نظر براي طراحی دریچه یکطرفه
جدول-2 مقادیر اولیه براي اجزاي مختلف سازه با توجه به ابعاد کانال
جدول-3 مقادیر d و h از اجزاي سازه
جدول-4 مقادیر ضخامت لبههاي دریچه سازه و ضخامت ستونهاي عمودي و افقی قاب سازه
جدول-5 نتایج محاسبات دیگر اجزاي سازه
