پيش‌بيني ضريب دبي در سرريز نيلوفري با گرداب‌شكن‌هاي هرمي با استفاده از مدل فيزيكي

سرريزهاي نيلوفري يكي از انواع سرريزهاي مورد استفاده در سدها است. زماني كه فضاي كافي براي ساخت انواع ديگر سرريزها وجود ندارد، اين نوع سرريز حائز اهميت خواهد بود. مشكل اصلي اين سرريزها، گرداب‌هاي مارپيچي قوي در ورودي آنهاست كه‌ باعث كاهش بازده تخليه سيلاب در مخزن خواهند شد. يكي از راهكارها جهت كاهش گرداب، افزايش راندمان تخليه و در نتيجه افزايش ضريب دبي سرريز‌ نيلوفري، استفاده از گرداب‌شكن‌ها مي‌باشد. در اين تحقيق با ساخت مدل فيزيكي سرريز نيلوفري، تاثير ابعاد و تعداد گرداب‌شكن‌هاي هرمي بر ضريب دبي سرريز با انجام 165 آزمايش در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات تهران مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از نتايج به دست آمده و بهره‌گيري از رگرسيون غير خطي، معادلاتي جهت تعيين ضريب دبي جريان براي سرريز نيلوفري با گرداب‌شكن‌هاي هرمي به دست آمد. با مقايسه آماري نتايج روابط به دست آمده با داده‌هاي آزمايشگاهي، ضريب تبيين براي گرداب‌شكن‌ هرمي مثلثي در بخش كنترل تاج و روزنه به ترتيب برابر 0/917 و 0/99 حاصل شد. همچنين به منظور بررسي تاثير هر يك از عوامل تاثيرگذار بر ضريب دبي جريان، آناليز حساسيت نيز انجام گرفت. نتايج اين تحقيق نشان داد كه گرداب‌شكن‌ هرمي مثلثي با آرايش شش‌تايي در بخش كنترل تاج و روزنه به ترتيب با ميانگين عملكرد 50/97 درصد و 11/80 درصد سبب افزايش ضريب دبي نسبت به سرريز شاهد مي‌شوند.

Morning glory spillways are one of dam spillways. This type of spillway is so effective when there is no adequate space to build other types of spillways. The main problem with these spillways is the strong spiral vortices which will reduce efficiency of flood conveyance from the reservoir to downstream. Vortex breakers are attached on the crest spillway to reduce vortex negative functionality and increase efficiency of morning glory spillway and as a result it's discharge coefficient. In the present article, physical model of pyramidal vortex breakers has been undertaken. Number and characteristics of vortex breakers influence on the discharge coefficient of the morning glory spillway have studied. 165 experiments have been conducted in the Hydraulic Laboratory of SRBIAU, Tehran. Applying nonlinear regression analyses, emprical equations were obtained for estimating the discharge coefficient of morning glory spillway with pyramidal vortex breakers. Through comparsion of results of these new predictors and observed data, the determination coefficients of training and testing data was calculated as 0.917 in the crest control and 0.99 in the orifice control, respectively. The sensitivity analysis was also performed to investigate the effect of factors affecting the proposed predictors of the discharge coefficient. Finding show that pyramidal vortex breakers in group of six cause the discharge coefficient to be increased significantly. It is showed that the discharge coefficient due to triangular pyramidal vortex breakers existence is increased 50.97% in crest control and 11.80% in orifice control more than the non-vortex breakers in the morning glory spillway.