بررسی آزمایشگاهی ضریب دبی در سازه ترکیبی سرریز مرکب -روزنه

سابقه و هدف: سرریزها و روزنه‌ها (دریچه‌ها) از جمله سازه‌های هیدرولیکی هستند که به ترتیب برای کنترل عمق و دبی جریان به‌کار می‌روند. همچنین هر دو سازه به طور وسیع برای اندازه‌گیری دبی جریان نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مهم-ترین دلایل استفاده از این سازه‌ها به‌عنوان وسایل اندازه‌گیری، داشتن رابطه دبی-اشل ساده است. هم‌چنین در مواردی که جریان آب انتقالی حاوی مواد رسوبی و اجسام شناور باشد، ترکیب این دو سازه باعث بهبود عملکرد سیستم می‌شود. یکی از گزینه‌هایی که برای افزایش کارایی سازه ترکیبی سرریز-روزنه قابل استفاده است، ترکیب سرریزهای مرکب با روزنه می‌باشد. مطالعات بسیار محدودی در این زمینه وجود دارد. مواد و روش‌ها: این پژوهش با هدف بررسی آزمایشگاهی ضریب دبی در سازه ترکیبی سرریز مرکب (مثلثی-مستطیلی)-روزنه انجام شده است. آزمایش‌ها در یک فلوم مستطیلی به طول 10 متر و عرض 40 سانتی‌متر انجام شده است. در این آزمایش‌ها از سرریزهای مثلثی با زوایای 45، 60 و 90 درجه و روزنه‌های مستطیلی استفاده شده است. عرض سرریز مستطیلی 40 سانتیمتر است. یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که برای سازه سرریز مرکب در تمامی زوایای مورد مطالعه، با افزایش ارتفاع نسبی سرریز (نسبت هد آب یا بار آبی روی سرریز به ارتفاع سرریز)، ضریب دبی سرریز مرکب افزایش می‌یابد. با وجود تغییرات نسبتاً زیاد بار آبی روی سرریز و نیز زوایای سرریز مثلثی، تغییرات ضریب دبی سرریز مرکب نسبتاً کم بوده و در محدوده 58/0 تا 61/0 تغییر می‌کند. این مسئله بیانگر اهمیت تعیین دقیق این ضریب برای سازه سرریز مرکب است. همچنین مشخص شد که با افزایش زاویه رأس مثلث در سرریزهای مرکب، ضریب دبی این سازه افزایش می‌یابد این در حالی است که با افزایش این زاویه در سرریزهای مرکب-روزنه، ضریب دبی سازه مذکور کاهش می‌یابد. ارتفاع بازشدگی روزنه نیز بر ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه موثر است به طوری‌که با افزایش این پارامتر، ضریب دبی سازه ترکیبی کاهش می‌یابد. همجنین مشخص شد که ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه تا حدودی کمتر از ضریب دبی این سازه در حالت بدون روزنه است. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج به‌دست آمده از این پژوهش می‌توان بر اساس اطلاعات ساده‌ای مثل هندسه سرریز مرکب و روزنه و نیز عمق جریان در بالادست سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه، ضریب دبی را با دقت مناسبی محاسبه نموده و این سیستم ترکیبی را با اطمینان در کانال‌های و شبکه‌های آبیاری مورد استفاده قرار داد. در این صورت ضمن کنترل مناسب تراز سطح آب توسط سرریز مرکب، انتقال رسوب معلق وارد شده به کانال نیز از روزنه به خوبی انجام خواهد شد.