بررسی آزمایشگاهی ضریب تخلیه در آبگیرهای کفی مشبک با میله‌های متقاطع

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 موسسه آموزش عالی غیر انتفاعی خاوران مشهد

2 دانشگاه فردوسی- گروه عمران

3 دانشگاه فردوسی مشهد- گروه مهندسی عمران

چکیده

آبگیرهای کفی سازه‌های فلزی مشبکی هستند که به‌‌منظور انحراف آب در بستر جریان نصب می‌شوند. به‌کارگیری این سازه‌ها یکی از روشهای مطمئن و کارآمد در آبگیری از رودخانه‌های کوهستانی با شیب تند و بار بستر درشت دانه به‌شمار می‌رود. یکی از شکلهای آبگیرهای کفی که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته، آبگیر کفی ساخته شده از شبکه متقاطع میله‌های طولی و عرضی است. این شکل خاص که آبگیر کفی با میله‌های متقاطع نامیده میشود، نسبت به آبگیر کفی با میله‌های طولی و یا آبگیر کفی با میله‌های عرضی، به‌لحاظ سازه‌ای عملکرد بهتری در مقابل نیروهای وارده دارد. در این پژوهش تعداد 3 کف مشبک از میله‌های طولی و عرضی متقاطع با درصد بازشدگی‌های مختلف ساخته شد و در فلومی با شیب‌های متفاوت نصب گردید. در مجموع 81 سری آزمایش با عبور دادن دبی‌های مختلف آب زلال و طولهای متفاوت سازه کف مشبک انجام گرفت. در هر سری آزمایش، دبی منحرف شده توسط کف مشبک (Qd) و دبی باقیمانده در کانال (Qr) توسط یک کانال دو طبقه مجهز به دو عدد سرریز لبه تیز مستطیلی کالیبره شده، قرائت گردید. سپس ضریب تخلیه این نوع کف مشبک تحت تاثیر پارامترهای مختلف هیدرولیکی و هندسی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا با استفاده از آنالیز ابعادی، رابطه بی‌بعدی بین متغیر وابسته و متغیرهای مستقل استخراج شد و سپس بین داده‌های حاصل از 81 سری آزمایش، روابط مختلف خطی و غیرخطی برازش داده شد و در انتها بر مبنای معیارهای آماری موجود، مناسب‌ترین رابطه برازنده داده‌های آزمایشگاهی انتخاب گردید. در نهایت عملکرد هیدرولیکی نوع جدید آبگیر کفی با نوع مرسوم آبگیرهای کفی دارای میله‌های طولی، از طریق محاسبه دبی منحرف شده توسط هرکدام در شرایط یکسان، مقایسه گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Discharge Coefficient in Mesh Panel Bottom Intakes

نویسندگان [English]

  • keivan bina 1
  • mahmoud faghfour maghrebi 2
  • jalil Abrishami 3
1 khavaran institute if higher education
2 ferdowsi university- dept. of civil eng.
3 ferdowsi university-dept. of civil eng.
چکیده [English]

Bottom racks is a hydraulic structure which is placed in the bed of stream through which, part of flow in the main channel is diverted. These structures have very wide application in industry, irrigation, drainage and etc. Of course much attention had been paid to the study of such structures, but characteristics of flow through bottom racks are complex. The present study was directed to estimate the discharge coefficient of a new kind of bottom racks including both transverse and longitudinal bars that named "mesh panel racks" without considering any solids in the fluid. This kind of bottom intake has advantages from structural point of view and has less deformation under static and dynamic loads. Laboratory setup with three mesh panel intakes was built and the effects of various parameters such as racks slope, porosity and geometry were explored. A dimensional analysis using Buckingham theory showed the effective hydraulic and geometric factors that affect the discharge coefficient (Cd) of bottom racks. Then, a statistical approach to determine the discharge coefficient of a rack structure was developed with linear and nonlinear regression using SPSS software. The efficiency of the proposed technique is high enough that the associated error is limited to 10%. Finally, hydraulic performance of mesh panel intakes was compared with regular type of bottom intakes, which consist of longitudinal bars. For this purpose, diverted discharge through both type of intakes calculated in same situation

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bottom Racks
  • Dimentional Analys
  • Regression
  • Spatial Varried Flow
  • Dischargh Coefficient
Andaroodi, M. (2005) Standardization of civil engineering works of small hydropower plants and development of an optimization tool Laboratory of Hydraulic Constructions (LCH)
Orth, J., Chardonnet, E., and Meynardi, G. (1954) Study of bottom type water intake grids J. of white coal 9 (6), 343-351
Noseda, G. (1955) Operation and design of bottom intake racks Proc. VI General Meeting IAHR , 1-11
Righetti, M., and Lanzoni, S. (2008) Experimental study of the flow field over bottom intake racks J. of Hydraulic Eng. 134 (1), 15-22
Subramanya, K., and Shukla, S. K. (1988) Discharge diversion characteristics of trench weirs J. of Institution of Eng. 6, 163-178
Brunella, S., Hager, W. H., and Minor, H. E. Brunella, S., Hager, W. H., and Minor, H. E. (2003) Hydraulics of bottom rack intake Int. J. of Hydraulic Eng. 129 (1), 2-10
Hosseyni, S. M., and Abrishami, J. (2007) Open channel hydraulics Emam Reza Univ. Pub.
Shafaei Bajestan, S. M., and Shokohirad, Gh. (1997) Experimental investigation of hydraulic and sediment specifications of bottom intakes Int. J. of Eng. Science 8, 41-53
Razaz, M., and Faghfor Maghrebi, M. (2008) Experimental and numerical investigation of bottom intakes J. of Tabriz University 36 (3), 23-35
Kamanbedast, A., and Shafaei Bajestan, S. M. (2008) Investigation of rack slope and porosity in bottom intakes using physical model 9nd National Conference on Management of Irrigation and Drainage Networks
Bonakdari, H., Zinatizadeh Lorestani, A., and Panahiyan, A. (2008) Calculation of developing length in open channel with 3D fluid analysis. 4th National Civil Eng. Congress
Forghani Alahabadi, R. (1995) Investigation of effective parameters on bottom racks discharge MSc. Thesis, Tarbiat Modares University
Heydari Nezhad, Gh. (1997) Physical and hydraulic models Chamran University Pub.
Esmaeliyan, M. (2005) Handbook of SPSS12 Naghoos Pub.
Rezayi, M., and Soltani, A. (2008) Introduction to applied regression analysis Isfahan Universty of Technology Pub., Isfahan (3rd Ed.)
Bitz Duglos, M. (2002) Non-Linear Regression analysis Universty of Mashhad Pub., Mashhad
Faghfour Maghrebi, M., and Rezai Nasab, M.S. (2005) Discharge estimation of circular sewer using combined divice of weir-sluice gate. J. of Water and Wastewater 55, 60-68