مدلسازی عددی و تجربی دریچه های تخلیه کننده تحتانی سد تالوار

سیستم دریچه های تخلیه کننده عمقی باید قادر باشند در شرایط کاملا بسته و نیمه باز برای تنظیم جریان پایاب و یا انسداد اضطراری جریان به شکل مناسب عمل نمایند. بدین لحاظ معمولا در کنار دریچه بهره برداری، نصب دریچه انسداد اضطراری نیز ضروری است. با توجه به اهداف فوق، طراحی تخلیه کننده های عمقی یکی از مسائل مهم در بنای سدها می باشد که اطمینان کافی در ظرفیت آبگیری و عملکرد مناسب مجرا و تاسیسات هیدرولیکی وابسته از جمله دریچه ها و تجهیزات هیدرومکانیک را تأمین می نماید. مشکلاتی که از جنبه هیدرولیکی گریبانگیر این طرح ها می گردد عبارت از برخورد جت آب خروجی از دریچه به دیوارها و سقف کانال پائین دست، رخداد پدیده کاویتاسیون در محدوده جلوی دریچه سرویس و وقوع پدیده کاویتاسیون در محدوده بین دو دریچه در صورت عملکرد توام دو دریچه سرویس و اضطراری می باشد. در این تحقیق مدل کانال تحتانی شامل دریچه های تخلیه کننده که از نوع دریچه های کشویی هستند با استفاده از مصالح پلکسی گلاس در مقیاس 1:12 ساخته شده و در آزمایشگاه هیدرودینامیک کاربردی دانشگاه علم و صنعت ایران مورد تست قرار گرفته است. آزمایش ها با برقراری دبی های مختلف و متناظر با شرایط واقعی با اندازه گیری پارامترهای مهم جریان (سرعت و فشار) انجام شده است. با مطالعه و بررسی نتایج حاصل از اندازه گیری ها، ضریب کاویتاسیون در نقاط مختلف دریچه و در طول مجرا تعیین و با مقادیر بحرانی کاویتاسیون مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج، نشان دهنده پائین تر بودن عدد کاویتاسیون از مقدار بحرانی مجاز در نواحی دریچه ها و شیارها در طرح اولیه است و این عامل سبب بروز کاویتاسیون در دریچه و مجرا می شود. در این تحقیق با استفاده از اصلاح شکل هندسی و تغییردر ابعاد کانال و امکان هوادهی بهتر از وقوع این پدیده جلوگیری شده است. سدها به منظور ایجاد مخزن، افزایش ارتفاع هیدرولیکی یا ایجاد سطح وسیعی از آب ساخته میشوند: *از مخزن برای ایجاد هماهنگی بین آب موجود و آب مصرفی استفاده میشود. مخازن برای ذخیرهسازی موقت آب نیز کاربرد دارد. برای نمونه، مصارف دیگر سدها را به صورت تامین آب خوردن، آبیاری و استفاده در نیروگاهها میتوان برشمرد. آب معمولاً در زمان وقوع سیل، توسط سد ذخیره شده و در فصل کم آبی مصرف میشود. بنابراین با توجه به اینکه سدها آب را ذخیره کرده و با تاخیر زمانی آن را رها میکنند، سازههای موثری برای کنترل سیل به شمار میروند. *ارتفاع هیدرولیکی ایجاد شده، افزایش فشار خالص روی نیروگاه را سبب میشود. *سطح آب ایجاد شده، کشتیرانی، تفریح و تفرج در دریاچه سد را امکانپذیر میسازد. بنابراین هیدرولیک سد، تمام سوالات هیدرولیکی مرتبط با ساخت، مدیریت و ایمنی سد را در نظر میگیرد. در زمان ساخت سد، رودخانه را باید از طریق سازههایی مانند کانال، تونل یا آبرو منحرف کرد. معمولاً وجود یک تخلیه کننده تحتانی در زمان اولین آبگیری مخزن ضروری است. این سازه کنترل مورد نیاز را در زمان پر کردن مخزن تضمین میکند و در مراحل بعدی میتواند برای تخلیه مخزن بکار گرفته شود. در زمان وقوع خطر، به منظور انجام تعمیرات یا برای رسوبشویی مخزن، لازم است که از حجم مخزن کاسته شود. یک سازه آبگیر، به عنوان مجرایی برای برداشت آب از مخزن در نظر گرفته میشود. برای جلوگیری از روگذری سد، یک سازه روگذر(سرریز) نیز به کار میرود به طوری که حتی توانایی انحراف سیلابهای استثنایی را داشته باشد، بدون آنکه خسارت قابل ملاحظهای ایجاد شود. بنابراین هیدرولیک سد، راهنمایی برای طراحی هیدرولیک اجزای زیر است: *سازه انحراف جریان در زمان ساخت *تخلیه کننده تحتانی *سازههای آبگیر *سازههای روگذر مسائل هیدرولیکی خاص در این زمینه شامل: تشکیل گرداب در دهانه آبگیر، هوادهی، کاویتاسیون و ارتعاش، استهلاک انرژی و فرسایش است.[1] مباحث ویژه دیگری که در هیدرولیک سد در نظر گرفته میشود عبارتند از: *رسوبگذاری در مخزن *امواج ضربهای ناشی از ناپایداری شیب *امواج ناشی از شکست سد که البته ما در این پایان نامه به بررسی تخلیه کننده های تحتانی خواهیم پرداخت. در بسیاری از کشورها، طراحی تخلیه کننده تحتانی اجباری بوده و پیشبینی استفاده از آن در تمامی وضعیتها قویاً توصیه شده است. تخلیه کننده تحتانی در درجه اول، سازه تامین کننده ایمنی سیستم بوده و درجه بعدی، از آن برای تخلیه رسوبهای تهنشین شده در داخل مخزن یا برای تخلیه آب اضافی- میتوان استفاده کرد. آزمایش بارگذاری سد در زمان اولین آبگیری مخزن انجام میشود. این آزمایش باید با دقت کافی انجام شود، زیرا هر ایراد و شکست جزیی نتایج ناگوار و خسارات جدی را میتواند به دنبال داشته باشد. آبگیری و پر کردن مخزن باید به تدریج و باتوجه به پایداری و وضعیت آب بندی سد و محدوده اطراف آن انجام شود. ابتدا مخزن تا یک سوم ارتفاع سد پر شده و برای چند روز یا چند هفته، مشاهدات مورد نیاز انجام میشود. اگر نتایج رضایت بخش باشد، پر کردن تدریجی مخزن انجام میشود. در زمانی که برای اولین بار سد کاملاً پر میشود، توجه ویژهای به عکسالعمل سد ضروری است.