علوم آب و خاک

یکی از مشکلاتی که شبکه¬های آبیاری با آن مواجه هستند، تغییر میزان دبی عبوری از سازه آبگیر به‌واسطه نوسانات شدید سطح آب در مجرای اصلی است. یکی از راه¬های مؤثر کاهش این نوسانات، افزایش طول تاج سرریز در عرض مشخصی از کانال است که با استفاده از سرریزهای کنگره¬ای می¬توان به این هدف دست یافت. سرریز کنگره‌ای همان سرریز خطی است که در پلان به‌صورت شکسته دیده می‌شود. در این پژوهش، از یک سرریز کنگره¬ای با طول 3/72 متر، سه ارتفاع 15، 17 و 20 سانتی‌متر، سه شکل مختلف دندانه (مستطیل، مثلث و ذوزنقه) و یک سرریز خطی با همان سه ارتفاع استفاده شده است. همچنین ضریب ¬دبی این سرریز به‌صورت آزمایشگاهی در یک کانال به‌طول 15 و عرض 1 متر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داده است که در یک طول و ارتفاع ثابت، با افزایش نسبت هد آب بالادست به ارتفاع سرریز (H_t/P )، ضریب¬دبی کاهش یافته است. همچنین برای یک طول مشخص از سرریز و در یک H_t/P  ثابت، با افزایش ارتفاع سرریز، ضریب ¬دبی کاهش یافته است. سرریز خطی و سرریز کنگره¬ای بدون دندانه نسبت به سرریز کنگره¬ای دندانه¬دار به‌ترتیب 3/3 و 1/2 برابر عمق آب بیشتری در بالادست ایجاد می¬کنند.

سرریزهای لبه تیز مرکب اغلب به‌منظور اندازه‌گیری دامنه وسیعی از جریان با دقت مناسب در کانال‌های روباز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش آزمایش‌هایی به‌منظور بررسی هیدرولیک جریان عبوری از سازه سرریز مرکب مستطیلی- قوس دایره‌ای با تغییرات پارامترهای هیدرولیکی و هندسی در شرایط جریان آزاد و مستغرق انجام شد. مشخصات سرریزهای مورد استفاده شامل عرض دهانه مستطیلی 39 سانتی‌متر، شعاع قوس دایره 5، 7/5 و 15/5 سانتی‌متر و ارتفاع سرریز 10 و 15 سانتی‌متر هستند. نتایج نشان داد افزایش شعاع قسمت قوس دایره‌ای و ارتفاع سرریز، موجب افزایش 28/4 درصدی عمق آب بالادست می‌شود. در یک h/p ثابت، با افزایش شعاع قسمت قوس¬دایره‌ای، میزان ضریب دبی افزایش می‌یابد. همچنین ضریب دبی در حالت مستغرق، کمتر (تا حدود 40 درصد) از حالت جریان آزاد است که علت آن مقاومت عمق پایاب ایجاد شده در برابر عبور جریان است که با افزایش مقدار عمق پایاب، مقاومت در برابر جریان افزایش یافته و به‌عبارت دیگر مقدار ضریب دبی کمتر می‌شود.

سرریزهای کلیدپیانویی شکل جدیدی از سرریزهای منقاری و به صورت غیرخطی هستند. به دلیل راندمان زیاد این سرریزها در ظرفیت عبور جریان، بررسی آبشستگی موضعی و راهکار برای کاهش آن دارای اهمیت فراوانی است. در پژوهش حاضر، برای اولین‌بار به بررسی آبشستگی موضعی در پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای نوع B پرداخته شد. سرریز در فاصله 5/50 متری از ابتدای کانال نصب شد و دارای ارتفاع 0/20 متر و سه سیکل (سه کلید خروجی، دو کلید ورودی و دو نیم‌کلید ورودی) است. از سه عمق پایاب و سه دبی جریان مختلف نیز استفاده شد. با افزایش عدد فرود ذرات و دبی جریان و کاهش عمق پایاب، بیشینه عمق آبشستگی افزایش می‌یابد. محدوده پارامتر بدون بعد عدد فرود ذرات در پژوهش حاضر بین 1 تا 2 متغیر است. همچنین از دو مصالح بستر شن و ماسه استفاده شد. با افزایش قطر مصالح بستر، بیشینه عمق آبشستگی کاهش خواهد یافت. شاخص آبشستگی در مصالح بستر شن به‌مراتب کمتر از مقدار شاخص آبشستگی در مصالح ماسه بوده و به این معنا است که خطر واژگونی سرریز در مصالح بستر شن بسیار کمتر است.