مدل رياضي شبه دوبعدي تخمين دبي جريان در سرريزهاي لبه تيز مركب

Quasi-two dimensional mathematical model for prediction of flow discharge over compound sharp-crested weirs

سرريزها به‌عنوان مهم‌ترين سازه هاي اندازه گيري جريان در شبكه هاي آبياري و زهكشي از اهميت خاصي برخوردار هستند. سرريزهاي لبه تيز معمولي از نظر دقت اندازه گيري دبي جريان داراي محدوديت بوده و به همين دليل به تازگي سرريزهاي لبه تيز با مقطع مركب (تركيبي) مورد استفاده قرار گرفته اند. اندازه گيري دقيق جريان در محدوده وسيعي از دبي ها از جمله موارد مزيت اين گونه سرريزها مي باشد. در مطالعات محققان مختلف، مجموع دبي هاي سرريزهاي ساده كه از روابط معمول سرريزهاي لبه تيز محاسبه مي شود، به‌عنوان دبي كل سرريز مركب درنظر گرفته شده است. در اين مقاله از ايده تشابه هيدروليك جريان در سرريزهاي مركب با هيدروليك كانال هاي مركب استفاده شده و به كمك مدل رياضي شبه دوبعدي توزيع عرضي سرعت، دبي جريان اين گونه سرريزها محاسبه شده است. بررسي نتايج به‌دست آمده نشان مي دهد كه خطاي نسبي نتايج روابط معمول سرريزهاي ساده در مقايسه با داده هاي آزمايشگاهي بيش از 8 درصد مي‌باشد در حالي كه اين خطا براي نتايج مدل رياضي شبه دوبعدي حدود 1 درصد است.

Water measurements play a pivotal role in the irrigation and drainage networks. Due to effective limitations of simple sharp crested weirs, compound sharp crested weirs have attracted the attention of scientists and civil engineers recently. With this kind of weirs, flow discharge is measured with a reasonable sensitivity over a wide flow range. In this paper, by assumption of flow similarity between compound sharp crested weirs and compound open channels, a new method based on numerical solution of a quasi-two-dimensional mathematical model has been proposed for discharge calculation of compound weir. The numerical results were compared with the experimental data of Jan et al. (2006) and the traditional method (theoretical equations of simple weirs). These comparisons revealed that the proposed method had nearly 1 percent error while the traditional method had more than 8 percent error.