انواع سرریز سدها قسمت سوم

ادامه مقاله انواع سرریز ها:

قسمت آخر

 

سرریزجانبی
 

 
مقدمه
 
ü     سرريز جانبي عبارتست از يك سرريز با جريان آزاد كه در ديواره كانال تعبيه شده است و اجازه مي دهد در مواردي كه ارتفاع آب بالاتر از تاج سرريز قرار دارد ،مقداري از آب از روي آن خارج شود.
ü     جريان عبوري از سرريز جانبي از نوع جريان هاي متغير مكاني مي باشد .

 
 
 
موارد استفاده سرريزهاي جانبي 
 
Ø     كاربرد در مهندسي بهداشت محيط و سيستمهاي  جمع آوري فاضلاب
Ø     كاربرد در شبكه هاي آبياري و زهكشي
Ø     محافظت از خاكريزها در زمان وقوع سيل
Ø     در مسائل مربوط به آبخيزداري و در مدخل دره هاي باريك در نواحي كوهستاني
Ø     كاربرد وسيع در نيروگاههاي حرارتي
 
 
جريان متغير مكاني
جريان متغير مكاني به حالتي از جريانهاي  دائمي (steady )گفته مي شود كه شدت جريان در طول كانال و در جهت جريان افزايش يا كاهش مي يابد.
 بر حسب نوع تغييرات شدت جريان اين نوع جريانها به دو گروه تقسيم بندي مي شوند :
1)    جريانهاي متغير مكاني با افزايش شدت جريان
2)    جريانهاي متغير مكاني با كاهش شدت جريان
 
جريان متغير مكاني با افزايش شدت جريان:            S.v.f.with Increasing Discharge
                                       
سازه هايي كه با اين سيستم كار مي كنند بازده كمي دارند هر چند گاهي اوقات مجبور به استفاده از چنين سيستم هايي هستيم . محققين مختلفي در اين زمينه تحقيقات انجام داده اند:
v    براي اولين بار(1926) Hinds فرم صحيح معادله كلي ديفرانسيل را براي جريان هاي متغير مكاني با افزايش شدت جريان در طرح سرريزهاي جانبي با صرفنظر از اثر اصطكاك ارائه داد.
v    پس ازآن Faver يك معادله كامل تر را پيشنهاد كرد كه در آن عامل اصطكاك در مولفه سرعت ورودي در جهت محور كانال نيز در نظر گرفته شده بود.
v     Camp (1940) كانال هاي مستطيلي را با جريان ورودي جانبي يكنواخت با بيان اصطكاك به صورت ترم ضريب مقاومت ویسباخ (F) مطالعه نمود .
v     Li (1955) حالت جريان در كانالهاي ذوزنقه اي با جريان جانبي ورودي يكنواخت را ابتدا با صرفنظر كردن از عامل اصطكاك و سيس با اضافه كردن آن با استفاده از فرمول شزی  مورد مطالعه قرار داد  
 
جريان متغير مكاني با كاهش شدت جريان:
(s.v.f.with Decreasing Discharge)
 
در اين نوع از جريان شدت جريان در طول مسير كاهش مي يابد و اساساً يك جريان انشعابي مي باشد . اكثر محققين در تحقيقات خود راجع به اين حالت از افت انرژي صرف نظر نموده  اند و از معادله انرژي براي بدست آوردن معادله حاكم بر جريان استفاده  كرده اند .
از محققين اين گروه مي توان به De-marchi(1934)، subramanya (1972) ، (1979) Ranga Raju ، (1991) Cheong اشاره نمود. آنها معتقدند  عمل شاخه اي شدن جريان ماهيتاً باعث افت انرژي نمي شود و يا اينكه مقدار آن در مقايسه با افت ناشي از اصطكاك قابل صرفنظر كردن است.
  در مقابل گروه ديگري نظير (1976) EI-khashab  و (1934) Balm Farth بر اين باورند كه اصولاً عمل شاخه اي  شدن جريان و انشعاب آن باعث ايجاد افت انرژي مي شود و در حالت كلي نمي توان از آن صرفنظر نمود و لذا حذف آن باعث ايجاد خطا خواهد شد و بنابراين براي بدست آوردن معادله اين جريانها مي بايست از معادله اندازه حركت استفاده نمود.
 
 
معادلات حاكم بر جريان متغير مكاني
v   جریان متغیر مکانی با دبی افزاینده :
در جریان متغیر مکانی با دبی افزاینده مقدار قابل ملاحظه ای اتلاف انرژی داریم و در بیشتر مواقع این اختلاف کمیت غیر مطمئن است پس بدلیل مقدارزیاد و نامطمئن استهلاک انرژی ما از رابطه اندازه حرکت استفاده می کنیم .
 
 
جهت طراحی فرضیاتی را در نظر می گیریم :
1)    جریان یک بعدی است
2)    پخش پروفیل جریان در عرض کانال ثابت و غیرمتغیر است بنابراین ضریب پخش سرعت واحد است .
3)    فشار در جریان هیدرواستاتیک است .
4)    شیب امتدادی کانال به طور نسبی کوچک است . پس اثرات بار ، فشار و نیرو بر سطح کانال ناچیز است . اما اگر شیب دار باشد ضریب تصحیح واجب است .
5)    رابطه مانینگ جهت بدست آوردن افت اصطکاکی در امتداد بستر کانال بکار میرود.
6)    اثرات ورود هوا به جریان نادیده گرفته می شود.

v   جریان متغیر مکانی با دبی کاهنده:

اگر جریان با دبی کاهنده را بررسی کنیم در این جریان چون جریان از جریان اصلی جدا شده پس هیچ افت انرژی وجود ندارد. بنابراین می توانیم از رابطه انرژی این سیستم را تحلیل کنیم:

 

v
 
مطالعات Awasthy& :subramanya
سوبرامانيا و آواستي مطالعاتي را روي سرريز هاي جانبي لبه تيز مستطيلي انجام دارند . آنها نشان دادند افت جريان در اثر وجود سرريز جانبي در ابتداي سرريز ناچيز است و با انجام آزمايشات براي جريان زير بحراني و فوق بحراني روابطي را براي محاسبه ضريب تخليه سرريزهاي جانبي لبه تيز ارائه نمودند:


  
 
v  مطالعات Ranga Raju :
رانگاراجو در سال 1979 در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه روركي هندوستان كه در ابتدا به منظور بررسي صحت معادله دي مارچي در برآورد ميزان تخليه از سرريزهاي لبه تيز و لبه پهن انجام شد نهايتاً منجر به ارائه روابطي براي محاسبه ضريب تخليه براي هر يك از سرريزهاي ذكر شده گرديد:
  
 
 
v  مطالعات Hager :
Hager در سال 1983 با صادق ندانستن فرض رابطه دبي سرريز نرمال در سرريزهاي جانبي ، فرمول جديدي را براي سرريزهاي جانبي پيشنهاد كرد و اظهار داشت كه ضريب شدت جريان وابسته به عوامل نسبت سرعت به عمق جريان ، زاويه جريان وشكل كانال مي باشد :
 
 
 
v  مطالعات Swamme :
سوامی و همكاران در سال (1994) مفهوم جديدي بنام ضريب شدت جريان موضعي را مورد توجه قرار دارند و براي محاسبه ضريب شدت جريان در سرريزهاي لبه تيز بدون ديواره در دو طرف كانال جانبي رابطه اي ارائه كردند:
 
 
v  مطالعات cheong :
در سال 1991 تحقيقات خود را بر روي سرريزهاي جانبي مستطيلي در كانالهاي ذوزنقه اي متمركز نمود و رابطه اي براي محاسبه ضريب تخليه در اين حالت ارائه نمود :
 
 
v  مطالعات Singh :
Singh در سال 1994 نشان دادند كه ضريب شدت جريان علاوه بر عدد فرود بالادست به نسبت ارتفاع سرريز به عمق جريان بالادست سرريز نيز بستگي دارد و با استفاده از رگرسيون گيري چند متغيره رابطه اي براي محاسبه ضريب تخليه بدست آوردند:
  
 
v  مطالعات جليلي و برقعي :
جليلي و برقعي در سال 1996 نشان دادند كه در جريانهاي فوق بحراني، فرض ثابت بودن انرژي مخصوص در طول سرريز صحيح نمي باشد و توصيه كردند در تحليل سرريزهاي جانبي در حالت جريان فوق بحراني از معادله اندازه حركت استفاده شود :
 
v  مطالعات شفاعي بجستان و ايزدجو:
شفاعي بجستان وايزدجو در سال 1375 پس از ارائه يك مدل كامپيوتري براي محاسبه پروفيل سطح آب در طول سرريز جانبي رابطه اي براي محاسبه ضريب تخليه جريان در سرريزهاي مستطيلي لبه تيز پيشنهاد نمودند :
 
 
 
v  مطالعات برقعي و صالح نيشابوري:
برقعي و صالح نيشابوري در سال (1382) با در نظر گرفتن عمق روي سرريز به عنوان عمق بحراني دبي سرريز جانبي را محاسبه و رابطه اي براي محاسبه ضريب تخليه ارائه دادند:
 
 
v  مطالعات برقعي و كبيري ساماني :
برقعي و كبيري در سال 1384  با استفاده از داده هاي اندازه گيري شده در مدل آزمايشگاهي سرريز جانبي با استفاده از روش ناقص و با بهره گيري از نرم افزار spss به ارائه روابط بهينه براي تعيين ضريب دبي و در نتيجه دبي عبوري از سرريز جانبي پرداختند.
 
v  مطالعات برقعي و همكاران :
برقعي و همكاران در سال (1999) به بررسي ضريب سرريز جانبي در جريانهاي زير بحراني پرداختند . آنها به اين نتيجه بالاخره رسيدند :
 
 
v  مطالعات قدسيان :
قدسيان در سال (1376) مفهوم جديد ضريب دبي تحت عنوان ضريب دبي المان به صورت تابعي  از نسبت عمق جريان با ارتفاع سرريز ارائه نمود و روشي را براي محاسبه دبي سرريزهاي جانبي معرفي كرد :
 
 
سرریزسیفونی
 
 
 
مقدمه و تاریخچه
 
ü     سرریزسیفونی می تواند به صورت سرپوشیده ( کاملاً داخل بدنه سد ) یا سیفون لا له ای باشد. هر دوی این سیفونها در برابر افزایش دبی ، از نظر هیدرولیکی رفتاری شبیه به سرریزهای مستقیم دارند.

 
 
                  
ü    سیفونها معایبی نیز دارند که عبارت است از :
Ø     ایجاد امواج در پایاب در زمان هواگیری سریع ، شبیه بازکردن ناگهانی دریچه
Ø     ایجاد خسارت ناشی از کاویتاسیون به خاطر فشار کم در سیفون
Ø     مسدود شدن سیفون با چوب یا یخ
شرح کاملی درباره سیفون را در کارهای : گویندارائو ( 1956 ) ، پرس ( 1959 ) ،سامارین و همکاران ( 1960 ) و پریسلر و بلریچ ( 1985 ) می توان دید . بازنگری و تجدید نظر در طراحی سیفون برای عمقهای نسبتاً زیاد ، تا 16 متر توسط بلریچ (1994) ارائه شده است .

 
نتیجه گیری
 
سرریز اوجی :
P  طراحی سرریز بر مبنای ضریب تخلیه ( Discharge ) می باشد.
P برای تعیین دبی آن از معادله دبی سرریزهای لبه تیز مستطیلی استفاده می شود.
P این نوع سرریزمی تواند جزئی از بدنه سد وزنی ، قوسی یا پایه دار باشد.
P ارزان ترین سرریزی است که می تواند مقدارزیادی آب از روی خود عبور مید هد.
 
سرریز پلکانی :
P     این سرریزها بدلیل تأثیر قابل ملاحظه پلکانها استهلاک انرژی را افزایش می دهد.
P در سرریز پلکانی به علت شکل خاص آن و قرار گیری پله در بدنه آن جریان کاملاً هواده می باشد.
Pیکی از مزایای سرریز پلکانی مطابقت آن با تکنولوژی بتن غلتکی (R.c.c) است .
 
سرریز نیلوفری  :

 

سرریز نیلوفری در جاهایی که فرسایش زیاد است کاربری دارند و جهت انتقال آب از زیر بزرگراهها و یا خطوط آهن استفاده می شود.

P نقطه ضعف این سرریزها این است که در سیلاب های بزرگتر از آنچه در طرح دیده  شده ضریب اطمینان سرریز پایین می آید .
P سرریز نیلوفری معمولاً برای سدهایی با دبی طراحی کم تا متوسط با مقدار حداکثر 1000 متر مکعب در ثانیه استفاده می شود.
P برای طراحی سرریزی نیلوفری سه کنترل تاج ، گلوگاه و تونل سرریز انجام می شود.
 
 
سرریز جانبی :
P این نوع سرریز برای سدهای با دبی طراحی زیاد در نظر گرفته نمی شود. چون  عمق جریان روی سرریز جانبی معمولاً محدود برای مثال حدود 3 متراست .
P سرریز جانبی جدا از سازه سد ساخته می شود و دبی عبوری از آن از طریق دره پایین دست به پایاب منتقل می شود.
P جریان عبوری از سرریز جانبی از نوع جریان متغیر مکانی  با کاهش دبی است
 
 
سرریز سیفونی :
ü     درسرریز سیفونی از قانون سیفونها استفاده می شود. 
ü     ارتعاشات بوجود آمده توسط این سرریزها و هزینه های نسبتاً سنگین نگهداری و تعمیرات آنها سبب شده است تا نسبت به سرریزهای دیگر کمتر مورد توجه قرار گیرد.

 

www.Sakhtemanco.com