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.

استفاده از پرتاب‌کننده‌های جامی و مثلثی با شکل‌های مختلف، به‌دلیل ایمنی و استهلاک بهتر انرژی برای محافظت از بستر پایین‌دست ابنیه‌های آبی و همچنین مزایای اقتصادی نسبت به سایر مستهلک‌کننده‌های انرژی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف این پژوهش بررسی افت انرژی جریان عبوری در سرریز جامی دندانه‌ای و مثلثی دندانه‌ای در شرایط آزمایشگاهی و عددی است. مدل‌سازی فیزیکی و عددی در یک فلوم مستطیلی به طول 9 متر، عرض 0/5 متر و ارتفاع 0/5 متر و سرریز جامی و مثلثی با دندانه با ابعاد مشخص مطابق استاندارد USBR در شدت‌جریان‌های مختلف در شرایط آزمایشگاهی و عددی استفاده شد. میزان افت انرژی در سرریز جامی دندانه‌ای 71/4 درصد و مثلثی دندانه‌ای 74/8 درصد در شرایط آزمایشگاهی به‌دست آمد که نشان داد سرریز مثلثی دندانه‌ای در زمینه اتلاف انرژی عملکرد مناسب‌تری نسبت به سرریز جامی دندانه‌ای دارد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد، شکل هندسه سرریز و وجود دندانه در انتهای سازه عامل مهم و تأثیرگذاری در میزان اتلاف انرژی جریان‌های عبوری از سرریزهای جامی دندانه‌ای و مثلثی دندانه‌ای دارد که باعث شکسته و فشرده‌شدن بیشتر خطوط جریان عبوری و به‌تبع آن افزایش سرعت در لحظه پرتاب و درنهایت اتلاف نسبی انرژی بیشتر در پایین‌دست سازه می‌شود. پس از تعیین عملکرد بهتر سرریز مثلثی دندانه‌ای در اتلاف انرژی، به شبیه‌سازی عددی سرریز مثلثی دندانه‌ای به روش محاسبات عددی در نرم‌افزار Flow-3D پرداخته شد. نتایج تحلیل نشان داد که میزان اتلاف انرژی در سرریز مثلثی دندانه‌ای در محاسبات عددی 87/5 درصد بود که نشان‌دهنده همسو بودن و صحت آزمایش‌های انجام‌شده با شرایط آزمایشگاهی است.