پديد آورندگان :
حسن زاده، مهدي دانشگاه تربيت مدرس , ايوب زاده، علي دانشگاه تربيت مدرس - گروه مهندسي سازه هاي آبي , صانعي، مجتبي پژوهشكده حفاظت خاك و آبخيزداري جهاد كشاورزي , فرامرز، محمد دانشگاه تربيت مدرس
كليدواژه :
سرريز جانبي , ابعاد هندسي فرم بستر , بررسي آزمايشگاهي , تاثير عدد فرود , نسبت انحراف جريان
چكيده فارسي :
سرريز جانبي از جمله مهمترين سازه هاي مورد استفاده در پروژه هاي كنترل سيلاب مي باشند كه طراحي آن ها با فرض بستر صلب براي كانال اصلي صورت مي گيرد. در صورتي كه كانال اصلي داراي بستر متحرك باشد تغييرات ايجاد شده در بستر، موجب افزايش مقاومت جريان شده و در نتيجه سرريز عملكرد متفاوتي نسبت به شرايط طراحي با بستر صلب خواهد داشت، لذا ضروري است تغييرات ايجاد شده ناشي از عملكرد هيدروليكي سرريز جانبي در ابعاد فرم بستر و تاثير آن بر مقاومت جريان شناسايي شوند. هدف از اين تحقيق، بررسي تغييرات به وجود آمده در ابعاد هندسي فرم بستر با توجه به اثر عدد فرود و نسبت انحراف جريان در حضور سرريز جانبي مي باشد. به همين منظور با استفاده از يك مدل فيزيكي بر روي فلومي به عرض 60 سانتيمتر، ارتفاع 40 سانتيمتر و طول 10 متر تعداد 12 آزمايش انجام شد كه در طي آن از 3 طول تاج سرريز بمنظور بررسي سه نسبت انحراف، سه دبي جريان، شدت جريان مختلف در كانال اصلي استفاده شد. نتايج بدست آمده نشان دهنده اثر افزايشي عدد فرود و نسبت انحراف جريان بر ابعاد هندسي فرم بستر مي باشد. همچنين نتايج نشان داد كه حضور سرريز جانبي، اثر قابل ملاحظه اي بر تغييرات عرضي ابعاد هندسي فرم بستر داشته بطوريكه در حالت بدون سرريز، فرم بستر در مجاورت سازه شكل نگرفته درحاليكه با وجود سرريز، فرم بستر تشكيل شده و داراي طول وارتفاعي بترتيب برابر70 و 2 درصد عرض كانال اصلي خواهد شد.
چكيده لاتين :
Side weir is one of the most important structures in flood control projects. The structure can be designed based on classic design procedure, provided the main channel bed is rigid. However, in the most practical cases, the main channel bed is movable; Consequently the changes in bed can produce wavelike patterns as bed forms. Additional effects of side weir on bed forms may also be produced due to an aggradation of sediment deposits in front of the weir. This causes additional bed resistance and increase in flow depth in comparison with the situation with no structure. Thus, the present research studies the effect of side weir hydraulic and geometric properties -including Froude Numbers, diversion discharge ratios and flow depths- on bed forms and its effect on design conditions. A set of experimental program -with 9 individual tests- was conducted in a flume with dimensions of 0.85 m width, 0.40 m height and 10 m length. The flume is located on a mobile bed, having median sediment particle size of 0.23 mm, running with side weirs with crest lengths of 20, 40 and 60 cm. Furthermore, 3 experiments were conducted without using any weir, as bench mark runs. The sediment bed level at the end of each run was recorded using the automatic bed profiler in a distance of 220 cm of main channel, so that the weir is located in the middle of the reach. These measurements were carried out in a net of points with incremental distance of 5 and 3 cm in longitudinal and transverse directions, respectively. The dimensions of bed forms including wave length and height were then determined using the well-known crest-through method. Dimensional analysis is undertaken for dependent and independent variables involved in the process of the phenomenon including properties of fluid, sediment particles, channel and weir geometry. Non-dimensional parameters are also introduced. Results indicate that the effect of flow depth, discharge, and diversion ratio on bed form dimensions are significant, and increase in these parameters will cause increase in both length and depth of bed forms. In addition, a number of four equations are suggested for the prediction of bed form dimensions in terms of characteristic parameters for both cases with and without using the weir. The parameters of the equations were calibrated using randomly selected 80% of all experimental data and the equations are then verified using the remaining 20%. Verification results revealed that the relation may predict bed form dimensions within the error values of 50 and 30 percent for the cases of using weir or not, respectively. Analyzing these relations showed an important influence of applying side weirs on lateral variation of bed form dimensions in the main channel. Thus, in comparison with the case with no side weir, an increase of up to 70% and 2% of channel width may occur in bed form length and height, respectively, near the side weir.
