کارکرد سرریزهای لبه کوتاه کرامپ در پیچ یک آبراهه

احداث سرریز و سدهای انحرافی در محدوده پیچ رودخانه ها، مشکلاتی را از نظر تراز سطح آب و توزیع بده جریان در عرض پدید می آورد، و راندمان آبگیرهای ساحل چپ و راست رودخانه را متفاوت می سازد. یکی از فرضیه ها جهت برقراری توزیع یکنواخت تر جریان در عرض پیچ رودخانه، تساوی بده جریان در واحد عرض تاج سرریز از طریق تغییر پروفیل تاج سرریز از حالت افقی به حالت شیبدار است. بررسی مطالعات گذشته نشانگر تحقیقات اندکی در مورد کاربرد سرریزها در محدوده پیچ رودخانه ها و فقدان تحقیقات در مورد کارکرد سرریزهای کرامپ در محدوده پیچ رودخانه ها است. در این تحقیق، کارکرد سرریزهای کرامپ با تاج افقی و شیبدار در پیچ یک آبراهه با هدف توزیع یکنواخت بده جریان در واحد عرض مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این بررسی، تئوری طرح تاج سرریز کرامپ در پیچ یک آبراهه و بررسی جریان بر روی این نوع سرریز ارائه شده است. معادله جریان به روش تحلیل ریاضی و ابعادی، با اعمال پارامترهای هندسی، کینماتیکی و دینامیکی موثر مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از تحلیل ترکیبی، معادله عمومی جریان آزاد بر روی سرریز کرامپ با تاج شیبدار ارائه گردیده، و ضریب دبی جریان بصورت تابعی از انحناء نسبی پیچ، زاویه قرارگیری سرریز در پیچ، هندسه و زاویه تاج سرریز، و بار آبی در بالادست سرریز تعیین گردیده است. آزمون تجربی جریان در پیچ یک آبراهه در یک فلوم آزمایشگاهی از جنس بتن مسلح با پیچ 90 درجه و شعاع انحنای نسبی 3، مورد بررسی قرار گرفت. خصوصیات جریان در استقرار سرریزهای با تاج افقی و شیبدار، با ارتفاع متغیر و در مقاطع مختلف پیچ کانال، مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات برای 3 آزمون دبی (کم، متوسط و زیاد)، 3 ارتفاع متغیر سرریز، 4 شیب تاج سرریز و حالت تاج افقی (شامل یک آزمون برای تاج افقی)، در 6 موقعیت متفاوت از کانال (یک موقعیت در راستای مستقیم و 5 موقعیت در محدوده پیچ کانال) صورت گرفت. در مجموع تعداد 189 آزمون تجربی (شامل 54 آزمایش با تاج افقی و 135 آزمون با تاج شیبدار) انجام شد. در هر آزمون پارامترهای دبی، ارتفاع سطح آب در مقطع کنترل سرریز و سرعت دوبعدی جریان در نقاط مختلف عرضی و عمقی در مقطع کنترل سرریز اندازه گیری شدند. نتایج آزمون تجربی نشان می دهد که استقرار سرریزهای با تاج افقی در راستای مستقیم بالادست، ابتدای پیچ و پائین دست پیچ مناسب تر است. در محدوده پیچ، استقرار سرریزهای کرامپ با تاج شیبدار (جهت شیب تاج به سمت دیواره خارجی پیچ) کارآئی بهتری دارد. شیب مناسب برای تاج سرریز، در شرایط مختلف جریان، در محدوده 85? ? >0? قرار دارد. برای سرریزهای با تاج شیبدار در پیچ، مقطع کنترل در فاصله(1.0-7.6)h ، و با زاویه 16?> ? >0? واقع می گردد. در این بررسی، معادله جریان برای شرایط جریان آزاد و مستغرق ارائه شده است. ضریب جریان (cd) برای طرح برتر سرریز در هر موقعیت پیچ کانال، در محدوده جریان آزاد تا مستغرق، مورد آزمون تجربی قرار گرفت. متوسط ضریب دبی برای جریان آزاد در سرریزهای با تاج افقی 70/0 ؛ و در سرریزهای با تاج شیبدار 54/0 است. آستانه استغراق جریان بر روی سرریز با نسبت بدون بعد عمق پایاب به ارتفاع سرریز در سمت دیواره خارجی (hd/p1) ارزیابی و ارائه گردیده است.