تعیین دبی جریان همزمان درون و روگذر غیرمستغرق در سدهای تاخیری پاره سنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار/ گروه سازه های آبی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشجوی دوره دکتری /سازه های آبی، دانشگاه تربیت مدرس

3 استادیار/ گروه سازه های آبی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

 
کنترل سیل با استفاده از سدهای تاخیری پاره‌سنگی نیازمند طراحی صحیح هیدرولیکی آنها با توجه به رفتار جریان در مواجه با سازه‌های مذکور است.  روابطی که در این مورد ارائه شده است فقط برای جریان درون‌گذر در سدهای تاخیری پاره‌سنگی قابل استفاده است چرا که هیچکدام اثر جریان روگذر را لحاظ نمی‌نماید.  از طرفی  در برخی از جریانهای سیلابی و در صورتی که جریان بیش از سیل طراحی باشد بخشی از جریان از رو و بخشی از درون سد پاره‌سنگی عبور می‌کند که بسته به شرایط پایین دست، ممکن است مستغرق یا غیرمستغرق باشد.  در این تحقیق دبی جریان همزمان درون و روگذر غیرمستغرق در سدهای تاخیری پاره‌سنگی که نسبت به جریان درون‌گذر از پیچیدگی بیشتری برخوردار است، بصورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است.  شیب وجوه سراب و پایاب سد، اندازه مصالح بدنه، بار آبی بالادست، عمق جریان پائین دست و طول سد  بعنوان عوامل موثر بر فرآیند مورد توجه قرار گرفته و به منظور بررسی اثر هرکدام از این عوامل بر دبی از مدل فیزیکی با ارتفاع 25 و عرض 30 سانتیمتر در چهار طول 50، 70، 90 و 110 سانتیمتر، زاویه شیب وجوه سراب و پایاب 90 و 45 درجه و مصالح با قطر متوسط 45/1، 1/2 و 05/3 سانتیمتر استفاده شده است.  در مجموع 240 آزمایش در فلوم شیب پذیر بطول 10 متر و در شیب ثابت 002/0 و دبی 16-4 لیتر در ثانیه انجام شده و در نهایت با استفاده از آنالیز ابعادی، رابطه‌ای برای برآورد شدت جریان همزمان درون و روگذر غیرمستغرق در سدهای تاخیری پاره‌سنگی بعنوان تابعی از پارامترهای بدون بعد مورد بررسی، با دقت مطلوب پیشنهاد گردید.  رابطه پیشنهادی می‌تواند مبنای تعیین دبی جریان در شرایط واقعی قرار گیرد.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Erosion and Sedimentation at Unequal Bed Level River Confluence

نویسندگان [English]

  • J M. V. Samani 1
  • H Riahi Madvar 2
  • S. A Ayyoubzadeh 3
1 Associate Professor, Department of Water Structures, Tarbiat Modares University
2 Ph.D. Candidate, Department of Water Structures, Tarbiat Modares University
3 Assistant Professor, Department of Water Structures, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

 
Rockfill dams can be applied as suitable tools for flood control purposes. The appropriate understanding of their hydraulic principles is though inevitable. Through flow in rockfill dams has been investigated by many researches. Flood discharge greater than design discharge however might cause simultaneous through and over flows in such dams which have not yet been studied. In this paper unsubmerged simultaneous through and over flow in flood control rockfill dams has been investigated experimentally. The  upstream and downstream side slopes, the material size, the upstream and downstream depth, and the length of the dam have been considered as effective parameters. A flume 10m long, 45cm high, and 30cm wide is used for this experiment. Two hundred and forty physical models have been studied for four lengths (i.e. 50, 70, 90, and 110 cm), two side slopes (i.e. 45 and 90 degrees), three material sizes (i.e. 1.45, 2.1, and 3.05 cm), and ten flow rates (ranging from 4 to 16 L.s-1). Based on the experimental results, a non-linear regressive equation for discharge estimation with a correlation coefficient of 0.936 and root-mean-square-errors of 0.001 has been proposed. Results also showed that flow rate has been directly affected by the ratio of dam height to upstream head, the ratio of material size to dam height and submerged ratio was inversely affected by the ratio of dam length to dam height and the upstream and downstream side slopes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stage-discharge relationship
  • Simultaneous through- and over-flow
  • Rockfill Dam
  • Flood Control
  • experimental study

مراجع

ریاحی مدوار، ح. (1385)، تعیین دبی جریان همزمان درون و روگذر در سدهای تاخیری پاره­سنگی، پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه‏های آبی، دانشگاه تربیت مدرس. 163ص.
شایان نژاد، م. (1379)، بررسی و مدل‌سازی جریان در سدهای پاره سنگی و کاربرد آن در کنترل سیلاب، پایان نامه دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده ­کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، 238ص. 
قادری، ک. (1379)، مدل ریاضی محاسبه دبی جریان از درون و روی سدهای تاخیری پاره­سنگی مستغرق، پایان نامه کارشناسی ارشد تاسیسات آبیاری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، 145ص.
Abt, S. R. (1990), "Estimating flow through riprap," Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 117(5), pp.670-675.
Bari, R. and Hansen, D.(2003), "Application of gradually-varied flow to simulate buried streams". Journal of Hydraulic Research,40(6), pp.673-683.
Ergun, S. (1952), "Fluid flow through packed columns". Chemical Engineering Progress, 48(2), pp.89-93.
Gent, M.R.A. (1991), "Formulae to describe porous flow," Communications on Hydraulic and Geotechnical Engineering, ISSN 0169-6548 NO.92-2,  Delft University of Technology, Delft, Netherlands.
Herrera, N. M., and Felton, G.K. (1991), "Hydraulic of flow through a rockfill dam using sediment-free water," Trans. of  ASCE, 34,3, pp. 871-875.
Joy, D.M. (1991), "Non-Linear flow in coarse porous media," Annual Conference of CSCE, Vancouver, British, Colombia, Canada, pp.106-115.
Legrand, J. (2002), "Revisited analysis of pressure drop in flow through crushed rocks," Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 128(11), pp.1027-1034.
Li, B. and Garga, V.K. (1998), "Theoretical solution for seepage flow in submerged overtopped Rockfill," Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 124(2), pp.213-217.
Li, B. Garga, V.K. and Davies, M. H. (1998), "Relationships for non-Darcy flow in Rockfill," Journal of Hydraulic Engineering, ASCE,124(2), pp.206-212.
Martins, R. (1990), "Turbulent seepage flow through rockfill structures,"  Water Power and Dam Construction, 40(3), pp.41-45
Michioku, K., Furusawa, T. and Haneda, M. (2005), "Discharge through a permeable Rubble Mound Weir," Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 134(1), pp.1-10.
Qian, J., Zhan, H., Zhao, W. and Sun, F. (2005), "Experimental study of turbulent unconfined groundwater flow in a single fracture," Journal of Hydrology, 311, pp.134-142.
Samani, H. M. V., Samani, J. M. V. and Shaiannejad, M. (2003), "Reservoir routing using steady and unsteady flow through rockfill dams," Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 129(6), pp.448-454.
Samani, J. M. V. and Shaiannejad, M. (2004), "Discharge through Rockfill dams," Journal of Hydraulic Research, 53(6), pp.448-454.
Stephanson, D. (1979), "Rockfill in hydraulic engineering" Elsevier science publishers BV (North-Holland). Amsterdam, The Netherlands. 450p.
Ward, J.C. (1964), "Turbulent flows in porous media". J.Hydr. Eng. ASCE. Vol.90. HY5. pp.1-12
Wilkins, D.E. (1956), "The flow of water through rockfill and its application to the design of dams". Proc. 2nd  Australia-New Zealand Conf. on Soil Mech. And Found. Engrg., Christchurch, New Zealand , pp.141-148.
 
 
تحقیقات منابع آب ایران
دوره 5، شماره 1
خرداد 1388
صفحه 58-68

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 12 آذر 1385
  • تاریخ پذیرش: 21 اسفند 1387

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار