انواع سرریز های سد قسمت دوم

ادامه مقاله انواع سرریز ها:

 

سرریز پلکانی
 
مقدمه
ü     سرریزهای پلکانی سازه های هیدرولیکی هستند که از حدود 3500 سال پیش مورد استفاده قرار گرفته اند. تعداد زیادی سد که از سرریزهای پلکانی استفاده می نمودند درقرن نوزدهم و بیستم ساخته شدند. در اواخر قرن نوزدهم اثر فوق العاده سرریزهای پلکانی بر استهلاک انرژی مورد توجه قرار گرفت ازسال 1970 تاکنون علاقه به استفاده از سرریزهای پلکانی بعلت استفاده از مصالح جدید ( غلتکی و پلیمرهای گابیونی ) روشهای جدید و ابزارهای جدیدی  گسترش یافت.

   سرریز پلکانی مشتکل از پله هایی است که ازنزدیکی تاج سرریز شروع شده و تا پاشنه پایین دست ادامه دارد . درسالهای اخیر توجه به این نوع سرریزها بدلیل تأثیر قابل ملاحظه بر میزان استهلاک انرژی جریان بیشتر شده است . این امر باعث کاهش هزینه های اجرایی این نوع سرریز می شود.
مواردی که در سرریز پلکانی سبب افزایش استهلاک انرژی می شود :
v    وقتی که تعداد پله ها در سرریزهای پلکانی افزایش یابد استهلاک انرژی نیزافزایش می یابد.
v    کاهش ارتفاع درسرریزهای پلکانی ساده باعث افزایش استهلاک انرژی می شود.
v    افزایش ارتفاع لبه پله ها درسرریزهای شیب دار و لبه دار باعث افزایش استهلاک انرژی می شود.
v    کاهش طول پله ها وقتی که تعداد و ارتفاع پله های سرریز ثابت باشد باعث افزایش استهلاک انرژی می گردد.
v    کاهش دبی نیزباعث افزایش استهلاک انرژی می گردد.
 
تاریخچه
ü     قدیمی ترین سرریز پله ای جهان سرریز پله ای لبریز شونده آکارنانیا (akarnania) دریونان می باشد که حدود 1300 سال قبل از میلاد مسیح ساخته شده است.

ü     دو سرریز پله ای قدیمی دیگر نیز سدهای رودخانه خوسر ( یا سدهای آجیلاه ) در عراق هستند. این سدها تقریباً حدود 694 سال قبل از میلاد بوسیله سیناکریب (Sennacherib) پادشاه آشور و به منظور تأمین آب شهر نینوا پایتخت آشورنزدیک به موصل فعلی در کشور عراق ساخته شده اند.
ü     یکی از سازه های بسیار جالب ، سد کازرین (Kasserine) با طول تاج لبریز شونده 150 متر است . سازه های کوچکتر دیگری نیز نظر تاریگلات (Tareglat) در لیبی ، قصر خوباز (Qasr khubbaz) در سوریه و قدگرگور (Qued Gergour) درتونس وجود داشته اند. مهندسین عمران مسلمانان پس از سقوط امپراطوری روم تجربیات نباتائین ها ، (Nabataeans)  رومی ها و سائبی ها (sabaens) را کسب کرده اند.
ü     و سد هائی را با سرریز های پله ای در عراق ( برای مثال سرریز آدهیم )-ایران ( برای مثال خواجو  ) ، عربستان  سعودی ( برای مثال درویش ) (Darwaish) ، اسپانیا ( برای مثال مستلا Mestella ) احداث نموده اند .
ü     مهندسین اسپانیایی به استفاده از سازه های رومی و مسلمانان ادامه داده اند و لبریزها و سدهای جدیدی را با سرریزهای پله ای نظیرسد آلمانزا (Almansa) ، سد آلیکانتی (Alicante) ، سد بارائیکودی آباژو (Barraruecode Abajo)  احداث کرده اند.
ü     مهندسین فرانسوی در اواسط قرن هفدهم تجربیات زیادی را کسب کرده اند. سیستم تغذیه کننده کانال « دومیدی » (du midi)در جنوب غربی فرانسه بوسیله ریکوویت (Riquet) طراحی شده و همراه با چندین آبشار پلکانی بوسیله وابان (Vauban) توسعه پیدا کرده است.

جریان مستغرق ( رویه ای ):
     در رژیم جریان مستغرق ، جریان بصورت پیوسته از لبه پله ها عبور می نماید . در این حالت زیر پله ها ، هوا وجود ندارد . و پله ها غرق می شوند. حبابزایی شدید نیز در این حالت اتفاق می افتد و احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون زیاد است .

  درتقسیم بندی جدید که توسط اوتسو و یاسودا برای نحوه انتقال رژیم جریان در سرریزهای پلکانی ارائه شده است . رژیم جریان به سه بخش تقسیم شده است :
الف ـ رژیم جریان مستغرق همراه با گردابهای کناری بر روی هر پله
ب ـ رژیم جریان آبشاری همراه با حبابهای هوایی در پله
ج ـ رژیم جریان انتقالی که در آن رژیم جریان آبشاری همراه با حبابهای هوا همه جا شکل نمی گیرد و گردابهای کناری نیز در بعضی از پله ها بوجود می آید .
  
    رژیم جریان انتقالی برای اولین بار توسط اوتسو و یاسودا در سال 1997 ارائه گردید . در هر دو تقسیم بندی ارائه شده ، ناحیه رژیم جریان مستغرق و آبشاری وجود دارد و تنها تفاوت این دو تقسیم بندی در ناحیه رژیم جریان انتقالی است .
 
پیش بینی رژیم جریان
نوع رژیم پله ای تابعی از دبی و شکل هندسی پله است .

 
تحقیقات جانسون
جانسون رابطه تعیین افت انرژی نسبی جریان از روی آبشار عمودی را بصورت زیربیان نمود:

تحقیقات چمنی و راجاراتنام
برای بررسی میزان استهلاک انرژی در رژیم جریان ریزش ، چمنی و راجاراتنام        ( 1994) روش زیر را پیشنهاد نموده اند :
    به فرض یک سرریز پلکانی   با طول افقی L  برای هر پله ، h ارتفاع هر پله ، N  تعداد کل پله ها باشد و   ضریب افت انرژی برای هر پله باشد.
     می توان رابطه افت انرژی را به صورت زیر نشان داد:

چمنی و راجاراتنام با استفاده از نتایج آزمایشگاهی هورنر برای مقدار    نشان دادند که در تمامی موارد مقدار   با افزایش    Yc/h  کاهش می یابد.
تحقیقات موسوی جهرمی و همکاران
   در تحقیقی که توسط موسوی جهرمی و همکاران ( 2003 ) و برای دو عمق قبل و بعد از پرش هیدرولیکی دردو فلوم با مشخصه پله های قابل تغییر صورت گرفت نتیجه زیر حاصل گردید :
v    افت انرژی نسبی تابعی از دبی جریان ( یا yc ) بوده و با افزایش دبی ازمقدار افت انرژی نسبی کاسته می شود.

 

  سرریز نیلوفری

 
مقدمه
 
ü     سرریز نیلوفری در سال 1930 معرفی و اقتصادی بودن آن ثابت شده است مشروط بر اینکه تونل انحراف را بتوان به عنوان مجرای افقی این سرریز استفاده کرد.
ü     سرریز نیلوفری درجاهایی که فرسایش زیاد است کاربری دارند و جهت انتقال آب از زیر بزرگراهها و یا خطوط آهن استفاده می شود.
ü     در واقع ازسه قسمت تشکیل شده است :
1)    یک قسمت که قیفی شکل است و شرایط سرریز عادی را بازی می کند ولی گرد است.
2)     قسمت دیگر شفت است دو حالت دارد که یا عمودی است و یا مایل است .
3)    قسمت سوم از یک تونل تشکیل شده که تونل آب بر است و دارای شیب منفی است.
 
ü     نقطه ضعف این سرریزها این است که در سیلاب های بزرگتر از آنچه که در طرح دیده شده ضریب اطمینان سرریز پایین می آید.
 
 
 
 

موارد کاربرد سرریز نیلوفری
    سرریزهای نیلوفری را معمولاً برای سدهایی با دبی طراحی کم تا متوسط با مقدار حداکثر 1000 مترمکعب در ثانیه ، استفاده می کنند. ارتفاع سازه ممکن است تا حدود 100 متر انتخاب شود. هر چند مقدار 50 متر مناسب تر است . استفاده از این نوع سرریز در موارد زیر توصیه می شود:
P احتمال وقوع زلزله کم باشد.
P سرریز افقی را بتوان به مجرای انحرافی موجود متصل کرد.
P مقدار زباله ها و مواد شناور قابل توجه نیست.
P     محدودیت فضا برای ساخت سرریز مستقیم وجود دارد.
P مجرای انحرافی کوتاهی را می توان مهیا کرد.
طراحی هیدرولیکی سرریز نیلوفری
   برای سرریز نیلوفری سه کنترل انجام می دهیم :
1.    کنترل تاج
2.    کنترل گلوگاه
3.    کنترل تونل

 
 
 
 
کنترل تاج(crest control)
زمانی که کنترل دربالای سرریز است دبی تابعی از        است .
  در این حالت یک جریان تحت شتاب تند شونده در جهت لوله عمودی شفت ایجاد شده و درقسمت خروجی یک جریان با شتاب کند شونده و سرعت کم داریم .

 
کنترل گلوگاه (throot control)
 همان شرایط روزنه است . دراین حالت سرریز در وضعیت نیمه مستغرق قرار دارد و روابط اریفیس در این جا کار ساز است.

 
کنترل تونل یا شرایط تحت فشار (tunnel control)
دبی تابعی است از بار کل منهای بار مستهلک شده . جریان کاملاً پر حرکت می کند. در این حالت سرریز کاملاً پر است و مثل لوله عمل می کند.

 

ادامه مقاله در قسمت سوم

www.Sakhtemanco.com