ارزیابی تاثیر تغییرات زاویه سیکل قوسی بر ضریب دبی سرریزهای کنگره ای قوسی و کلید پیانویی قوسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی عمران آب دانشگاه تبریز

2 معاون آموزشی دانشگاه تبریز-

3 هیات علمی گروه آب دانشگاه تبریز

4 مربی دانشگاه مراغه و دانشجوی دکتری تبریز

چکیده

سرریزهای کنگره­ای و کلید پیانویی جزء سرریزهای غیرخطی بوده که می­توانند دبی را برای یک عرض مشخص و بدون افزایش بار آبی، افزایش دهند. شکل قوسی این سرریزها باعث بهتر شدن جهت جریان به سمت سیکل­ها شده و باعث کاهش نابرابری ورود جریان به سیکل­های مختلف می­شود. سرریزهای کنگره­ای قوسی و کلید پیانویی قوسی، امروزه به­عنوان گزینه­ای مناسب برای اصلاح سرریزهایی که برای عبور سیل طراحی پیش­بینی شده با مشکل روبرو هستند، به­کار برده می­شوند. در این تحقیق تعداد 308 آزمایش بر روی 15 مدل فیزیکی، با تغییر پارامترهای هندسی از جمله زاویه سیکل قوسی (θ)، ارتفاع سرریز (P)، فرم تاج سرریز، بزرگنمایی سیکل (Lc-cycle/w)، نسبت عرض سیکل (w/p) و طول دماغه سرریز (A)، جهت بررسی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای کنگره­ای قوسی و کلید پیانویی قوسی انجام گردید و با سرریزهای خطی، کنگره­ای خطی و کلید پیانویی خطی مورد مقایسه قرار گرفت. با افزایش زاویه سیکل قوسی و اصلاح سرریزهای قوسی، کارایی این سرریزها افزایش یافته به­طوری­که متوسط و ماکزیمم اختلاف ضریب دبی سرریز کنگره­ای قوسی با زاویه سیکل قوسی 40 درجه (ALW40) با سرریز کنگره­ای خطی (LW) به­ترتیب برابر 12 و 21 درصد و برای سرریز کلید پیانویی قوسی با زاویه سیکل قوسی 40 درجه (APK40) با سرریز کلید پیانویی خطی (PK) به ترتیب 25 و 40 درصد بدست آمد. سرریزهای قوسی اصلاح شده کارایی بیشتری نسبت به سرریزهای اصلاح نشده آنها دارند ولی با افزایش Ht/P مقدار ضریب دبی در این سرریزها به­هم نزدیک می­شوند. این تحقیق نشان داد که با افزایش زاویه سیکل قوسی برتری سرریزهای کلید پیانویی نسبت به سرریزهای­کنگره­ای بیشتر می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation Effect of Changing the Cycle Arc Angle on Discharge Coefficient of Arced Labyrinth and Arced Piano Key Weirs

نویسندگان [English]

  • kiyoumars roushangar 1
  • Mohamad Taghi Alami 2
  • jalal Shiri 3
  • Mahdi Majedi Asl 4
1 Tabriz University
2 Tabriz University
3 Tabriz University
4 Tabriz University
چکیده [English]

Piano-Key weirs (PKW) and labyrinth weirs (LW) are nonlinear weirs that can increase the passing over flow magnitudes for a given width without increasing the water head. Arced configuration of this weir, improve the flow direction to the cycles And reduce inequality entering of flow to the various cycles. Arced labyrinth(ALW) and Arced piano key(APK) weirs are especially well used for spillway rehabilitation where larger probable maximum flow have required modification or replacement of the spillway. In the current paper, a total of 308 experiments were conducted on 15 laboratory models for analyzing the variations of APKW and ALW Hydraulic Performance through altering the geometric parameters, i.e. cycle arc angle(θ), weir height(P), crest shape, Magnification cycle(Lc-cycle/w), cycles width ratio(w/P), apex length(A) and compared with the LW, PK and linear weirs. By increasing the cycle arc angle and modifying this weirs, increased efficiency so that The average and maximum difference in discharge coefficient of ALW (θ=40o) than LW weirs are 12 and 21 percent, respectively and this difference are 25 and 40 percent between the APK (θ=40o) and PK weirs, respectively. Modified arc weirs are more efficient than their unmodified weirs. But with increasing Ht/P, values of their discharge coefficient connected to each other. Finally, by increasing the cycle arc angle, the superiority of piano key weirs are more than the labyrinth weirs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arced weirs
  • discharge coefficient
  • Linear labyrinth weirs
  • Linear piano key weirs

مراجع

Ahadiyan, J. and. Afzalian, A.R. (2016) .Effect of piers geometric on the hydraulic properties of Piano Key weirs. Journal of water and soil conservation. 23(2), 267-277. (In Farsi)
Aydin, I. Altan-Sakarya, AB. and Sisman, C. (2011), Discharge formula for rectangular sharp-crested weirs, Flow Measurement and Instrumentation. 22 (2011): 144–151.
Azhdary moghaddam, M. and Jafari nadoshan,E. (2013). Hydraulic design of a trapezoidal labyrinth spillway using computational hydrodynamics. Modares Civil Engineering journal. 13(2), 1-12. (In Farsi)
Copeland, R. and Fletcher, B. (2000). Model study of Prado Spillway, California, hydraulic model investigation. Report ERDC/CHL TR-00-17, U.S. Army Corps of Engineers, Research and Development Center.
Cordero, P. D. Elviro Garcia, V. and Granell Ninot, C. (2007). Aliviaderos enlaberinto. Presa de Maria Cristina. Ingenieria Civil 146:15-18. (Spanish).
Crookston, B. and Tullis, B. (2012a). Arced labyrinth weirs. Journal of Hydraulic Engineering., ASCE, 137(6): 555-562.
Crookston, B. M. (2010). Labyrinth Weirs. Ph. D. dissertation, University of Utah State, Logan, UT.
Erpicum, S. Nagel V., Laugier F. (2011). Piano Key Weir design of Raviege dam. Proc. Intl Workshop on Labyrinths and Piano Key Weirs PKW 2011, CRC Press, 43-50.
Farhangi, A.S. (2002). Labyrinth weirs Model with Curved Planform. Master's thesis, University of urmia, Urmia, Iran. (In Farsi)
Gentilini, B. (1940). Stramazzi con cresta a planta obliqua e a zig-zag. Memorie Studi dell Instituto di Idraulica e Construzioni Idrauliche del Regil Politecnico di Milano, No. 48 (in Italian).
Ho Ta Khanh, M., Sy Quat D., Xuan Thuy, D. (2011a). P.K. weirs under design and construction in Vi-etnam. Proc. Intl Workshop on Labyrinths and Piano Key Weirs PKW 2011, CRC Press, 225-232.
Hay, N. and Taylor, G. (1970). Performance and design of labyrinth weirs. Journal of Hydraulic Engineering
Engrg., ASCE, 96(11), 2337-2357.
Heydarpour, M. Mosavi, S.F and Roushani zarmehri,  A.L. (2004). Investigating labyrinth weirs with rectangular and U-shaped plan. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources. 10(3), 1-11. (In Farsi)
Henderson, FM (1966) open channel flow. Macmillan, New York, USA.
Laugier, F. Lochu, A. Gille. C. Leite Ribeiro, M. and Boillat, J.L. (2009). Design and construction a labyrinth PKW spillway at St-Marc dam, France. Hydropower & Dams 15(5): 100-107.
Lempérière, F. (2009). New Labyrinth weirs triple the spillways discharge. http://www.hydrocoop.org   (Feb. 8, 2010).
Mohammadi, M. (2000). Flow on labyrinth Spillways with Curved Planform. Master's thesis, University of urmia, Urmia, Iran. (In Farsi)
Pinchard, T., Boutet. J. M., and Cicero, G. M. (2011). Spillway capacity upgrade at Malarce dam: Design of an additional Piano Key Weir spillway. Proc. Intl Workshop on Labyrinths and Piano Key Weirs PKW 2011, CRC Press, 233-240.
Ribeiro, M. L., Boillat, J. L., Schleiss, A., Laugier, F. and Albalat, C. (2007). Rehabilitation of St-Marc dam– Experimental Optimization of a Piano Key Weir.” Proc. of 32nd Congress of IAHR., Vince, Italy.
Roushangar K., Alami M. T., Shiri J. and Majedi Asl, M. (2017) Determining discharge coefficient of labyrinth and arced labyrinth weirs using support vector machine. Hydrology Research. Available Online: 2017 Mar, nh2017214; DOI:10.2166/nh.2017.214.
Safarzadeh, A. and Nourozi, B. (2014).Three-dimensional hydrodynamic curvilinear piano key weirs in plan. Journal of Hydraulics. 9(3), 61-79. (In Farsi)
Seamons, T.R., (2014). LabyrinthWeir: A look into Geometric Variation and Its Effect on Efficiency and Design Method Pridictions. M.Sc. thesis, Utah State University, Logan, UT.
Tacail, F. G., Evans, B. and Bibb, A. (1990). Case study of a labyrinth weir spillway. Canadian J. Civ. Eng. 17(1):1-7.
Takhti, F. (2015). The study of the effect of geometric and hydraulic parameters on the changes in the discharge coefficient of piano key weirs in free flow conditions. Master's thesis, University of Bu-Ali Sina, Hamedan, Iran. (In Farsi)
Taylor, G. (1968). The performance of labyrinth weirs. Ph.D. thesis, University of Nottingham, Nottingham, England.
Tullis, P. Amanian, N. and Waldron, D. (1995). Design of labyrinth weir spillways. Journal of Hydraulic Engineering., ASCE, 121(3), 247-255.
Willmore, C. (2004). Hydraulic characteristics of labyrinth weirs. M.S. report, Utah State University, Logan, Utah.
Yar Mohammadi, B. and Ahadiyan, J. (2015). Experimental Study of Flow Hydraulic in Piano Key Weirs at Different Parapet Wall. Journal Of irrigation science and engineering. 39(4), 47-58. (In Farsi)
Yasi, M. Mohammadi, M. (2007) .Study of Labyrinth Spillways with Curved Planform. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources. 11(41), 1-13. (In Farsi)
Yildiz, D. and Uzecek, E. (1996). Modeling the performance of labyrinth spillways. Hydropower, 3:71-76.
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 49، شماره 2
خرداد و تیر 1397
صفحه 341-351

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار