بررسي تغييرات افت انرژي سرريز و طول پرش هيدروليكي در اثر تلاقي خطوط جريان بر روي بدنه ي سرريز اوجي

Investigation of the head loss of ogee spillway and the length of hydraulic jump due to the confliction of the stream lines over the body of ogee spillway

از جمله سازه هايي كه هزينه‌ي زيادي در هنگام ساخت سدها صرف آن مي‌شود، حوضچه‌هاي آرامش در انتهاي سرريزها و سدهاي انحرافي مي‌باشد. از اين رو كاهش طول حوضچه‌هاي آرامش از لحاظ اقتصادي مساله ي مهمي مي‌باشد. ابعاد حوضچه‌ي آرامش بستگي به طول پرش هيدروليكي و عمق ثانويه‌ي پرش دارد. لذا هرچه افت انرژي آب در طول سرريز بيشتر باشد، آب ورودي به حوضچه آرامش داراي انرژي كمتري بوده و بنابراين طول پرش هيدروليكي نيز كاهش مي‌يابد. در اين تحقيق به منظور افزايش افت انرژي آب در طول سرريز و در نتيجه كاهش طول و عمق مزدوج پرش از تركيب دو جت آبي كه تركيبي از جريان عبوري از روي سرريز اوجي با استاندارد USBR و جريان خروجي از شكاف در بدنه سد مي‌باشد، استفاده شد. در اين آزمايش جت آب خروجي از شكاف ايجاد شده در بدنه‌ي سد با سه زاويه صفر، 45 و 90 درجه نسبت به افق با جريان عبوري از روي سد در نسبت‌هاي متفاوتي از دبي كه در هر زاويه‌ي برخورد، شش نسبت دبي از شكاف عبور داده مي‌شد، تلاقي داده شد و تاثير هر يك بر روي ميزان كاهش طول و عمق مزدوج پرش بررسي شد. نتايج آزمايشات نشان داد كه تلاقي جت‌هاي آب بازاويه 45 درجه نسبت به افق بر روي بدنه سرريز بيشترين تاثير را بر روي كاهش طول و عمق مزدوج پرش دارد و به طور متوسط با عبور 26 درصد دبي از شكاف، حدود 50 درصد نسبت به جهش كلاسيك طول پرش را كاهش مي‌دهد. همچنين تركيب جريان با زاويه‌ي افقي با ميانگين عبور 4/31 درصد از دبي كل از طريق شكاف به طور ميانگين 14/7 درصد نسبت به مدل بدون شكاف ارتفاع آب پشت سد را كاهش مي‌دهد.

Constructing stilling basins usually are expensive, so reduction of stilling dasins length is economically important. The dimensions of the stilling basin depend on the length and sequent depth of hydraulic jump. Therefore, increasing the energy loss in dam structure decreases the length and sequent depth of hydraulic jump and as a result reduces the stilling basin cost. Also in designing of diversion dam, in order to prevent the agricultural land flooding during the flood season, a smaller height of diversion dam is designed and this may produce many difficulties for upstream intake structures. In this research study a combination of two jets in ogee dam was used, in order to increase the energy loss along the dam structure and to reduce the hydraulic jump length and sequent depth. The laboratory models of ogee dams were designed and built based on the USBR standards with a designed slot near to the toe of the dam. In these experiments the directions of the flow out of the slot were 0, 45 and 90 degrees in respect to the horizontal line. The effect of six discharge ratios (discharge from the slot to the total discharge) for each angle was investigated on the hydraulic jump length and sequent depth. The Froude Number was measured 1.5 to 4.5. The results showed that the angle 45 degrees has the maximum effect on reducing the hydraulic jump length and sequent depth, with an average discharge ratio of 26% the hydraulic jump length being reduced about 50% in comparison with the classic jump. This structure is also able to increase the total discharge coefficient.