بررسی آزمایشگاهی هیدرولیک جریان در سرریز فیوزگیت

سرریزها یکی از سازه¬های هیدرولیکی می¬باشند که برای تنظیم سطح آب، اندازه¬گیری جریان، پایداری و امنیت سدها و رودخانه¬ها احداث می¬شوند. فیوزگیت یکی از انواع ¬سرریزها می¬باشد که با توجه به نمای از بالا، به دو مدل تاج مستقیم و تاج کنگره¬ای تقسیم می¬شود. فیوزگیت¬ تاج کنگره¬ای با افزایش طول تاج، ظرفیت تخلیه و ذخیره آب در مخزن، می¬تواند در زمان سیلابی با کاهش ارتفاع آب بالای سازه، از آب-گرفتگی زمین¬های بالادست جلوگیری کند که شامل سه نوع: دریچه باریک با بار کم (nlh)، دریچه عریض با بار کم (wlh) و دریچه عریض با بار زیاد (whh) می¬باشد. در این تحقیق، به بررسی آزمایشگاهی تأثیر پارامترهای هندسی و هیدرولیکی بر ضریب دبی سرریز فیوزگیت پرداخته شد و آزمایش¬ها در دو بخش با دو فلوم متفاوت انجام گردید. بخش اول آزمایش¬ها در فلومی به طول 5 متر و عرض 75 میلی¬متر و بخش دوم آن در کانالی به طول 12 متر و عرض 5/0 متر، در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری اجرا شد. در بخش اول، از فیوزگیت مدل wlh که از جنس پلکسی گلاس با ضخامت 3 میلی¬متر و ارتفاع جام 50 میلی¬متر بوده، با 6 چاهک با ارتفاع¬های متفاوت و در بخش دوم، از چهار مدل فیوزگیت nlh، wlh، خطی و خطی مایل از نیمرخ که از جنس پلکسی گلاس با ضخامت 10 میلی¬متر بوده و به¬ترتیب دارای ارتفاع جام 25، 7/16، 7/16 و 7/16 سانتی¬متر می¬باشند، در شیب¬ها و چاهک¬هایی با ارتفاع متفاوت، استفاده شد. نتایج نشان داد که در کانال¬های کوچک، ضریب دبی سرریز فیوزگیت قبل از واژگونی به پارامترهای بدون بعد h/h و we، و در کانال¬های بزرگ به پارامتر h/h بستگی دارد. در فیوزگیت کنگره¬ای با افزایش این پارامتر¬های بدون بعد، ضریب دبی به علت استغراق پایین¬دست و کاهش هوادهی، کاهش می¬یابد. بعد از واژگونی، سازه جدید نقش سرریز لبه پهن را دارد و ضریب دبی به پارامتر h/w وابسته است که افزایش آن، سبب افزایش ضریب دبی به¬صورت خطی می¬شود و مقدار آن بیش¬تر از حالت قبل از واژگونی است. با افزایش شیب، استغراق پایین دست سرریز کم، هوادهی افزایش و بر مقدار ضریب دبی افزوده می¬شود. هم¬چنین، با افزایش ارتفاع چاهک، ضریب دبی کاهش می¬یابد که در چنین حالتی در یک دبی ثابت، ارتفاع آب بالای سازه در چاهک¬های بلندتر افزایش می¬یابد، به¬عبارتی دبی واژگونی افزایش و مدل دیرتر واژگون می¬گردد. ضریب دبی فیوزگیت خطی نسبت به wlh، افزایش 57 درصدی داشته است و در یک دبی ثابت، ارتفاع آب بالادست آن نسبت به سرریز wlh، 44 درصد افزایش و در یک ارتفاع ثابت، ظرفیت تخلیه آن 128 درصد کاهش می¬یابد. مدل wlh نسبت به خطی، 12 درصد حجم آب بیش¬تری را در خود ذخیره می-کند و به¬علت بیش¬تر بودن طول محفظه در مسیر جریان نسبت به مدل خطی در هد بیش¬تری واژگون خواهد شد. در نهایت، معادله ضریب دبی در فیوزگیت¬های کنگره¬ای و مستقیم به¬ترتیب به¬صورت توانی و خطی استخراج شد که پارامترهای آماری محاسبه شده حاکی از دقت بالای معادلات می¬باشد.