هیدرولیک جریان بر روی سرریزهای کلید پیانویی

در سیستم های انتقال آب و کانال های آبیاری و زهکشی از سرریزها به عنوان سازه های هیدرولیکی برای عبور سیلاب، تنظیم سطح آب و اندازه گیری دبی جریان به صورت گسترده استفاده می شود. به دلیل استفاده فراوان از سرریزها در سیستم های هیدرولیکی و شبکه های آبیاری و زهکشی، بررسی و مطالعه آن ها از اهمیت خاصی برخوردار است. سرریزهای مورد استفاده در کانال ها را می توان از دیدگاه های مختلف تقسیم بندی نموده و مورد بررسی قرار داد. سرریزها بر اساس ضخامت تاج به انواع لبه تیز و لبه پهن تقسیم بندی می شوند. در تقسیم بندی دیگر سرریزها بر اساس نسبت طول آن ها به عرض کانال به سه دسته سرریزهای کوچک شده، سرریزهای هم عرض کانال و سرریزهای طویل یا تاج طولانی تقسیم می شوند. سرریزهای تاج طولانی با افزایش طول تاج امکان عبور دبی بیشتر با هد ثابت را فراهم می نمایند. از جمله این سرریزها می توان به سرریزهای مورب، سرریزهای منقاری و سرریزها کلیدپیانویی اشاره کرد. نوع جدیدی از سرریزهای طویل که اخیراً مورد توجه قرار گرفته اند، سرریزهای کلید پیانوی هستند. این نوع سرریز حدود 12 سال است که مطرح شده و به همین دلیل هنوز به صورت دقیق بر روی این نوع سرریز و مشخصات هیدرولیکی آن بررسی گسترده و جامعی صورت نگرفته است. سرریز کلید پیانویی در مقایسه با سرریزهای معمولی دبی عبوری را حداقل تا چهار برابر افزایش می دهد، باعث افزایش ظرفیت مخزن می گردد، از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است و هزینه نگهداری کمتری دارد. با وجود مطالعات و آزمایشات انجام شده در سال های اخیر، هنوز روابطی جامع برای تعیین ضریب دبی عبوری از این سرریز در حالت آزاد و مستغرق ارائه نشده است. آستانه استغراق این سرریز نیز مورد مطالعه قرار نگرفته است و راه حلی بهینه برای طراحی این سرریزها وجود ندارد. بنابراین به دلیل مزیت های زیاد این سرریز و همچنین عدم وجود مطالعات جامع در ارتباط با ویژگی های هیدرولیکی بارز این نوع سرریز بررسی و تحقیق گسترده تر در این زمینه ضروری به نظر می رسد. به دلیل پیچیدگی جریان عبوری از روی سرریزهای کلید پیانویی بهترین راه برای بررسی ویژگیهای هیدرولیکی جریان، استفاده از امکانات آزمایشگاهی است. قبل از انجام آزمایشات لازم است با انجام آنالیز ابعادی پارامترهای موثر بر مسأله شناسایی شوند. از این رو در تحقیق حاضر، با انجام آنالیز ابعادی، پارامترهای بی بعد موثر تعیین می شوند. آزمایشات برای بازه وسیعی از پارامترهای هندسی و هیدرولیکی انجام خواهند شد تا تأثیر هریک از پارامترهای بی بعد بر جریان مشخص شود .با استفاده از نرم افزار آماری spss و روش درون یابی غیر خطی معادلات مختلفی برای تعیین ضریب دبی در جریان آزاد و مستغرق و تعیین آستانه استغراق ارائه خواهد شد. برای تعیین بهترین رابطه با کمترین خطا و بیشترین ضریب همبستگی، از توابع خطای nrmse، wqd و r2 استفاده شده است. در نهایت برای تعیین ضریب دبی سرریزهای کلید پیانویی در جریان آزاد، ضریب دبی سرریزهای منقاری مستطیلی در جریان آزاد، آستانه استغراق سرریزهای کلید پیانویی و ضریب دبی سرریزهای کلید پیانویی در جریان مستغرق روابطی ارائه خواهد گردید