معرفي سرريز تاج دندانه‌اي و بررسي ميزان ضريب تخليه آن تحت شرايط جريان آزاد

Introduce of Crown Wheel Spillway and Study of Its Discharge Coefficient under Free Flow Regime

سيلاب يك پديده تصادفي است و ساخت سيستم تخليه سيلاب موفق و اقتصادي در يك سد از درجه اهميت بالايي برخوردار است. در سال هاي اخير سرريزهاي غير خطي به عنوان يك راه حل براي كنترل سيلاب، طراحان و مهندسان وابسته به علوم آب را ياري نموده اند. در اين پژوهش يك سرريز غير خطي جديد تحت عنوان سرريز تاج دندانه اي معرفي شده است. به منظور بررسي خصوصيات هيدروليكي اين دسته از سرريزها تحت شرايط جريان آزاد، ضريب تخليه ي آن تحت سناريوهاي مختلف شكل هندسي سرريز مورد بررسي آزمايشگاهي قرار گرفت. به منظور بررسي اثر شيب كف كليدهاي ورودي و خروجي بر ميزان ضريب تخليه جريان، شيب هاي 5/0 : 1 ، 1 : 1 و 5/1 : 1 (قائم : افق) در نظر گرفته شد. سپس در هر يك از سه مرحله تغيير در ميزان شيب كف كليدها، چهار نوع سرريز با طول تاج دو، چهار ، شش و هشت سيكل طراحي، ساخته و مورد آزمايش قرار گرفت. نتايج نشان داد كه با افزايش شيب كف كليدها (Z)، ضريب دبي تخليه جريان افزايش مي يابد، همچنين افزايش تعداد سيكل در بارهاي آبي كم منجر به افزايش ميزان ضريب تخليه جريان مي شود. در بارهاي آبي زياد خاصيت گرداب شكني سرريزهاي با تعداد سيكل كمتر قابل توجه مي باشد. نتايج نشان داد كه ضريب تخليه جريان در سرريز تاج دندانه اي تا 2/2 برابر ضريب تخليه سرريز مدور قائم با ورودي لبه تيز از خود افزايش نشان مي دهد. برتري ميزان ضريب تخليه ي سرريز تاج دندانه اي در مقايسه با سرريزهاي لبه تيز مدور با ابعاد مشابه، مي تواند به عنوان يك مزيت مهم اين دسته از سرريزهاي غيرخطي برشمرده شود.

Flood is a stochastic phenomenon and successful and construction of economic dam in flood discharge system is very important. In recent years, non-linear overflows, as a solution, helped designers and engineers of water sciences. In this study, new non-linear overflow weirs as Crown Wheel spillways are introduced. Discharge coefficient tests were performed under various scenarios geometry of the overflow in order to investigate the ability of the hydraulic overflow flood discharge. To study the effect of the slope floor of inlet and outlet keys (Z) on the current discharge coefficient, the slope of 1 : 0.5, 1 : 1 and 1 : 1.5 (Horizontal : Vertical) were designed and built. Then in each of the three phase variation in the slope floor of inlet and outlet keys (Z), four types of spillway with a crest length of two, four, six and eight cycles were designed, built and tested. The results indicated that by increasing the slope of inlet and outlet keys (Z), discharge flow rate will be increased. This also increases the number of cycles at low heads, leading to an increase in the flow discharge coefficient. In large heads, the feature of vortex breaking in overflows with the less number of cycles is noticeable. The results showed that the coefficient of discharge in Crown Wheel spillway is to 2.2 bigger than in a circular vertical sharp edged weir. Due to the small dimensions of this type of overflow compared to similar types, this nonlinear overflows can be considered as an efficient and economic flood discharge system for introduction to the scientific community of the country.