بررسي آزمايشگاهي و صحرايي دريچه هاي قطاعي به عنوان سازه اندازه گيري جريان تحت شرايط آزاد و مستغرق

Experimental and Field Investigation of the Use of Radial Gates as Flow Measurement Structures at Free and Submerged Flow Conditions

گسترش رویكردی نوین در توسعه كاربرد دریچه‌های قطاعی، به‌عنوان سازه كنترل جریان در شبكه‌های آبیاری، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این بررسی، معادلات نظری جهت برآورد ضریب بده برای سه نوع دریچه قطاعی، با آرایش منفرد در مقطع كنترل كانال، تحت شرایط جریان آزاد و مستغرق، ارائه شده است. این روابط با بهره‌گیری از حدود 2600 داده آزمایشگاهی معتبر جهانی، واسنجی و تائید گردیده است. نتایج نشان‌دهنده افزایش دقت برآورد بده جریان تا حدود (5± درصد)، بواسطه احتساب تاثیر نوع لبه دریچه، ضریب فشردگی جریان و افت انرژی، در معادلات پیشنهادی است. برای ارزیابی تاثیر مقیاس، با استفاده از حدود 530 سری داده صحرائی درصد خطای نسبی تا حدود (30± درصد) در برآورد بده كل جریان با استفاده از مجموع بده‌های عبوری از هر دریچه نشان داده شد. عوامل اصلی اختلاف برآورد، اندركنش جریان از زیر دریچه‌ها با بازشدگی مختلف و تفاوت عرض دریچه‌ها با عرض كانال است. با استفاده از روش پیشنهادی، و با معرفی یك ضریب تجربی برای اصلاح برآورد بده از مجموع بده هر یك از دریچه‌ها، درصد خطای نسبی برای 74 درصد حالات به حدود (5± درصد)؛ و در 94 درصد شرایط به حدود (10± درصد) كاهش می‌یابد. ضریب اصلاح بده، در حالت كلی تابعی از نسبت‌های بدون بعد عرض دریچه به عرض كانال، ارتفاع محور به شعاع دریچه، و نسبت اعماق بالادست و پایین‌دست به متوسط بازشدگی دریچه‌ها، می‌باشد.

The development of an enhanced approach for the use of radial gates as flow measurement structures is important in irrigation networks. In this study, new theoretical relationships were developed to estimate the discharge coefficient (Cd) for a single radial gate with three different sills, at free and submerged flow conditions. These equations were calibrated and verified by using about 2600 laboratory data from the world-wide literature. Results indicated that the flow rate under the radial gates can be estimated by an error in the order of ±5%. The reliability of the proposed relationships and in particular the scale effects, were tested using 530 field data of radial gates operating on different canal networks. The predictions of the flow rates from the proposed method are shown to be superior compare with the other predictive methods. In the presence of multi radial gates in a given cross section, the total discharge is estimated by an error up to ±30% when using single radial gate relationships. This discrepancy is considered to be mainly due to the influence of different gate openingsand the difference between gate and canal widths. A self-developed correction factor, k, was introduced to account for the dimensionless effective parameters such as the ratio of gate-to-canal width, the geometry of the gates, and the ratios of upstream and downstream depths to the average gates openings. The results are promising the predictive errors of the total flow rates are reduced by ±5% and ±10% for 74% and 94% of the flow data, respectively.