بررسی آزمایشگاهی عملکرد آب‌پایه تورسنگی بر میزان استهلاک انرژی پایین‌دست سرریزهای اوجی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

2 استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه

3 استادیار سازه های آبی، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

4 دانشگاه مراغه- دانشکده فنی و مهندسی- گروه مهندسی عمران-دانشجوی کارشناسی ارشد عمران آب- سازه های هیدرولیکی

چکیده

این پژوهش به ارزیابی آزمایشگاهی شرایط مختلف هیدرولیکی بر عملکرد سازه‌های تورسنگی در استهلاک انرژی نسبی پایین‌دست سرریز اوجی پرداخته است. پارامترهای مورد ارزیابی پژوهش حاضر شامل عدد فرود، ارتفاع آب‌پایه، مقدار بازشدگی در عرض آب‌پایه و قطر سنگدانه‌ها بودند. آزمایش‌‌ها برای دبی­های 20 تا 40 لیتر بر ثانیه با دو ارتفاع آب‌پایه 5 و 10 سانتی متر و بازشدگی‌های 10، 15، 20 و 30 سانتی‌متر در عرض آب‌پایه و بدون بازشدگی انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع آب‌پایه، طول پرش هیدرولیکی نسبی افزایش یافته و میزان استهلاک انرژی نسبی نیز افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش قطر سنگدانه، طول پرش هیدرولیکی نسبی و میزان استهلاک انرژی نسبی کاهش یافته و بیشترین میزان استهلاک انرژی نسبی مربوط به سنگدانه با قطر متوسط 5/1 سانتی‌متر است که میزان استهلاک انرژی نسبی و طول پرش هیدرولیکی نسبی به­ترتیب حدود 9 درصد و 3/8 درصد بیشتر از سنگدانه با قطر3 سانتی‌متر ‌است. همچنین نتایج نشان داد که ایجاد بازشدگی و افزایش آن در عرض آب‌پایه موجب کاهش استهلاک انرژی نسبی می‌گردد. به‌طوری‌که استهلاک انرژی نسبی در آب‌پایه با بازشدگی 30 سانتی‌متر حدود 7 درصد و طول پرش هیدرولیکی نسبی آن حدود 9 درصد کمتر از آب‌پایه بدون بازشدگی بوده‌است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Laboratory Study of the Performance of Gabion Sill on the Energy Dissipation of Downstream of Ogee Weirs

نویسندگان [English]

  • Mahdi Majedi Asl 1
  • Rasoul Daneshfaraz 2
  • Jafar Chabokpour 3
  • Borhan Ghorbani 4
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
2 Professor , Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Iran.
3 Assistant professor of hydraulic structures, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
4 M.Sc.Student. Water and hydraulic structures, Univ. Of Maragheh, Iran
چکیده [English]

In this research, experimental evaluation of different hydraulic conditions on the performance of gabion sill in dissipating energy at downstream of Ogee spillway has been investigated. The parameters evaluated in this study included: Froude number, sill height, the amount of opening in the sill width and the diameter of the aggregates. The experiments were conducted by using flow discharges of 20 to 40 liters per second with two heights of 5 and 10 cm and openings of 10, 15, 20 and 30 cm in fixed sill widths with and without openings. The results showed by increasing the height of the sill, the relative length of the hydraulic jump increases and the amount of relative energy dissipation also increases. Also, by increasing the diameter of aggregates, the relative length of hydraulic jump and the amount of relative energy dissipation decreased. The highest amount of energy dissipation was related to aggregates with an average diameter of 1.5 cm in which the amount of energy dissipation and the length of hydraulic jump were 9 and 8.3 % more than the ones in 3 cm diameter of aggregates, respectively. The results also showed creating an opening and increasing it across the sill reduces the relative energy dissipation. So that the relative energy dissipation in the gabion with 30 cm opening was about 7% and its relative hydraulic jump length was about 9% less than the ones in sill without opening.

کلیدواژه‌ها [English]

  • energy dissipation
  • Sill
  • Ogee weir
  • Hydraulic jump length
Abdelhalim, F. S., Amin, A. And Esam, H. Y. (2012). Effect of corrugated bed shape on hydraulic jump and downstream local scour. Journal of American Science, 8(5), 1-11.
Çakir, P. (2003). Experimental investigation of energy dissipation through screens. Doctoral dissertation, M. Sc. Thesis, Department of Civil Engineering, Middle East Technical University, Ankara, Turkey.
Daneshfaraz, R., Sadeghfam, S. and Ghahramanzadeh, A. (2017). Three-dimensional numerical investigation of flow through screens as‌ energy dissipators. Canadian Journal of Civil Engineering, 44(10), 850-859.
Daneshfaraz. R., Majedi Asl, M. and Bagherzadeh, M. (2020a). Experimental Investigation of the Energy Dissipation and the Downstream Relative Depth of Pool in the Sloped Gabion Drop and the Sloped simple Drop. Amirkabir Journal of Civil Engineering. DOI:10.22060/CEEJ.2020.18059.6751. (In Persian)
Daneshfaraz, R., Majedi Asl, M., Razmi, S. (2020b). Comparison of Energy Dissipation by Double Horizontal Screen and Stilling Basins at Vertical Drop Downstream, Iranian Journal of Soil and Water Research, 51(7), pp. 1681-1690. doi: 10.22059/ijswr.2020.294781.668444. (In Persian)
Daneshfaraz, R., Sadeghfam, S. and Rezazadeh Joudi, A. (2016). Laboratory Investigation on the Effect of Screen’s Locationon the Flow Energy Dissipation. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 17(67), 47-62.
Hager, w. H. and Bremen, R. (1989). Classical hydraulic jump: sequent depths. Journal of hydraulic research, 27(5), 565-585.
Hubert Chanson. (1999). Hydraulics of Open Channel Flow (2th ed.). Butterworth-Heinemann.
Kells, J. A. (1993). Spatially varied flow over rockfill embankments. Canadian Journal of Civil Engineering, 20, 820-827.
Leu, J. M., Chen, H. C. And Chu, M. S. (2008). Comparison of turbulent flow over solid and porous structures mounted on the bottom of rectangular channel. Flow Measurement and instrumentation. 19, 1-7.
Mardani, M., Rahimzadeh, H. and Sarkardeh, H. (2015). Analysis and Assessment of Installing Blocks on Performance of Stilling Basins. Modares Mechanical Engineering. 15(6), 31-41. (In Persian)
Michicu, K., Takehara, K. And Etah, T. (2007). An Experimental study on flow field in and around rubble mound river structures. J. Hydrosci. Hydr. Eng. 25(2), 37-45.
Mohamed, H. (2010). Flow over gabion weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 136(8), 573-577.
Rajaratnam, N. (1967). Hydraulic jumps. Advances In Hydro science (Vol. 4). (p. 197–280).
Rajaratnam, N. and Hurtig, K. I. (2000). Screen-type energy dissipater for hydraulic structures. Journal of Hydraulic Engineering, 126(4), 310-312.
Saadi, h. and sajadi, m. (2018). Experimental investigation of hydraulic jump characteristics in ogee spillway stilling basin by perforated stepped sill. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 19(70), 85-98. (In Persian)
Sadeghfam, S., Akhtari, A. A., Daneshfaraz, R. and Tayfur, G. (2015). Experimental investigation of screens as energy dissipaters in submerged hydraulic jump. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 38(2), 126-138.
 Shokry, A. (1957). The efficiency of floor sill under droened hydraulic jump.Journal of the Hydraulics Division, 83(3), 1-18.
Shaker A. Jalil., Sarhan A. Sarhan., Bshkoj S. Hussein and Jihan M. Qasim. (2019). Effect of Gravel Size and Weir Height on Flow Properties of Gabions.Journal of University of Babylon for Engineering Science, 27(2), 214-222.
Vashisth, A. (2017). Energy Dissipation over Stepped Gabion Weir.International Journal of Dynamics of Fluids, 13(1), 153-159.