بررسی تأثیر ورودی گلبرگی شکل بر هیدرولیک جریان آزاد در سرریزهای مدور قائم

یکی از راه های جلوگیری از بروز هرگونه آسیب غیرقابل جبران در سدها و تأسیسات وابسته استفاده از مجاری تخلیه کننده مناسب است. مهم ترین مجاری تخلیه در سدها؛ سرریزها و تخلیه کننده های تحتانی هستند که نقش آن ها انتقال سیل از مخزن به رودخانه پایین دست است. معیار انتخاب مناسب سرریزها، میزان اعتمادپذیری طرح و ملاحظات اقتصادی است. از مهم ترین عوامل تأثیرگذار بر هیدرولیک جریان در سرریزها، شکل تاج سرریز است. شکل ورودی تاج سرریز باید تأمین کننده شرایط مطلوب هیدرولیکی نظیر ضریب تخلیه مناسب و توزیع کاملاً یکنواخت فشار در مجرا باشد. سرریزها بر اساس پاسخ گویی مناسب به نیازهای اولیه چون انتقال مطلوب و مطمئن سیل و تخلیه آب به نقطه ایمن به دسته های متفاوتی تقسیم می شوند. یکی از انواع بسیار مهم و کاربردی سرریزها، سرریز مدور قائم با فرم های مختلف ورودی نظیر نیلوفری یا لاله ای است. استفاده از این نوع سرریزها به خصوص در شرایطی که ساخت انواع دیگر سرریز با محدودیت مکانی روبروست، بسیار مقرون به صرفه است. یکی از معایب هیدرولیکی این نوع سرریزها تشکیل جریان گردابی در ورودی سرریز و به تبع آن ورود هوا به مجرا است. ورود هوا به سیستم تأثیرات منفی زیادی بر عمل کرد هیدرولیکی این نوع سرریزها دارد و باعث خسارات جبران نا پذیری می شود. از معایب تشکیل گرداب در سازه های هیدرولیکی می توان به کاهش ضریب دبی و دبی سرریز اشاره نمود. زیرا هنگام تشکیل گرداب انحنای بسیار شدید خطوط جریان به طرف مرکز اتفاق می افتد. در سال های اخیر برای جلوگیری از ورود هوا به سیستم های هیدرولیکی انواع مختلف تأسیسات ضدگرداب پیشنهاد شده است. یکی از راه های مقابله با گرداب به منظور افزایش ضریب دبی و ظرفیت تخلیه و هم چنین اجتناب از خسارات ناشی از تشکیل گرداب ورود هوا به سیستم، اصلاح شکل ورودی به صورت گلبرگی یا مینایی است. با استفاده از این سازه می توان طول تاج سرریز را افزایش داد. ورودی گلبرگی شکل را می توان برای سرریزهای مدور قائم انواع سدها بکار برد. احداث این نوع سرریز به منظور افزایش ظرفیت ذخیره، هزینه ی بالایی به طرح تحمیل نمی کند. سرریز گلبرگی با عمل کرد به صورت جانبی در قیاس با انواع دیگر شکل های ورودی، در هد یکسان دبی بیشتری را از خود عبور می دهد و از این حیث منحصر به فرد است. با وجود مطالعات و آزمایش های انجام شده در سال های اخیر هنوز روابطی جامع برای تعیین ضریب دبی عبوری از این سرریز در حالت آزاد ارائه نشده است. در تحقیق حاضر به بررسی اثر ورودی گلبرگی شکل بر هیدرولیک جریان در سرریزهای مدور قائم به صورت آزمایشگاهی پرداخته شده است. برای طرح ریزی آزمایش ها لازم است با انجام آنالیز ابعادی پارامتر های موثر بر مسأله شناسایی شوند. از این رو در تحقیق حاضر، با انجام آنالیز ابعادی پارامتر های بی بعد موثر تعیین شدند. آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده ی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان بر روی مدل شبیه سازی شده از میدان جریان اطراف سرریز مدور قائم انجام شده است. آزمایش ها برای بازه ی وسیعی از پارامتر های هندسی و هیدرولیکی انجام شد تا تأثیر هریک از پارامتر های بی بعد بر جریان مشخص شود. در نهایت با استفاده از نرم افزار آماری spss و روش درون یابی غیرخطی معادلات مختلفی برای تعیین ضریب دبی جریان و تعیین آستانه ی استغراق روزنه ای برای ورودی های مختلف گلبرگی شکل ارائه می شود. برای تعیین بهترین رابطه ها با کمترین خطا از توابع خطایnrmse و wqd و ضریب همبستگی r2 استفاده شده است.