تاثیر همزمان بزرگنمایی سرریز و آبگیری نسبی بر روی انتقال رسوبات بستر به کانال آبگیر در بندهای انحرافی

سابقه و هدف: سرریزها به طور گسترده‌ای برای اندازه‌گیری جریان، انحراف آب و کنترل جریان در کانال‌های باز استفاده می‌شوند. تاکنون غالب سرریزهای استفاده شده در بندهای انحرافی به صورت خطی بودند. در این پ‍ژوهش سعی شده است تا با تغییر در بزرگنمایی سرریز، تاثیر این تغییرات بر روی خصوصیات رسوب انتقال یافته در کانال اصلی و کانال آبگیر مورد بررسی قرار گیرد.مواد و روش‌ها: آزمایش‌های تحقیق صورت گرفته در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه بوعلی سینا انجام گردید. آزمایش‌ها در فلوم به طول 10 متر، عرض 83 سانتی‌متر و ارتفاع 50 سانتی‌متر انجام شد. سازه‌های سرریز، دریچه و کانال آبگیر با متعلقات و مخزن جمع آوری رسوبات نیز طراحی و به مجموعه اضافه شد. برای انجام آزمایش‌ها از ذرات رسوبی غیر چسبنده با دانه‌بندی تقریبا یکسان و با قطر متوسط 0.35 میلی‌متر استفاده گردید. آزمایش‌ها با لایه‌ای از رسوبات با ضخامت 4 سانتی‌متر و با شیب 0.002 و در دو دبی 40 و 60 لیتر بر ثانیه صورت گرفت. در ابتدا دریچه آبگیر و دریچه تخلیه رسوب بسته بودند و جریان با دبی کم وارد فلوم گردید تا از روی سرریز عبور کرد. سپس دبی تا 60 و یا 40 لیتر در ثانیه افزایش یافت. در ادامه دریچه‌ها به اندازه مطلوب باز شده و آزمایش‌ها برای مدت زمان معینی صورت گرفت. سپس رسوبات وارده به کانال آبگیر و همچنین رسوبات جمع شده در مش انتهای کانال اصلی جمع‌آوری، خشک و توزین شده و غلظت رسوبات ورودی به کانال آبگیر و همچنین پایین‌دست مجرای تخلیه رسوب محاسبه گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد که با افزایش دبی از 40 لیتر به 60 لیتر غلظت رسوبات وارده به کانال آبگیر در آبگیری نسبی برابر افزایش می‌یابد. افزایش بزرگنمایی سرریز نیز باعث افزایش غلظت رسوبات وارده به کانال آبگیر در آبگیری نسبی برابر میشود. افزایش آبگیری نسبی و همچنین افزایش دبی نسبی مجرای تخلیه رسوب نیز باعث افزایش غلظت رسوبات وارده به کانال آبگیر می‌شود. موارد گفته شده در خصوص مجرای تخلیه رسوب نیز صادق است. بدین مفهوم که افزایش بزرگنمایی، افزایش دبی، افزایش دبی نسبی آبگیری و همچنین افزایش دبی نسبی مجرای تخلیه رسوب، باعث افزایش غلظت رسوب ورودی به مجرای تخلیه رسوب می‌شود. نتیجه‌گیری: افزایش بزرگنمایی باعث کاهش هد جریان و همچنین کاهش عمق جریان در بالادست شده و در نتیجه سرعت برشی جریان افزایش می‌یابد که باعث انتقال بیشتر رسوبات به سمت پایین‌دست و در نتیجه به سمت کانال آبگیر می‌شود. افزایش بازشدگی دریچه آبگیر و به تبع افزایش دبی آبگیری نیز باعث افزایش غلظت رسوبات وارده به کانال آبگیر می شود. با این حال افزایش بزرگنمایی و همچنین افزایش دبی نسبی مجرای تخلیه رسوب در راندمان غلظت رسوبات ورودی به آبگیر (نسبت غلظت رسوب کانال آبگیر به غلظت رسوبات منتقل شده در کانال اصلی) تاثیر چشمگیری ندارد.

The simultaneous effect of intake discharge ratio and weir magnification on the transfer of bed sediments to the intake channel at the Diversion dam

Background and objectives: weirs are widely used to measure flow, water deviation and flow control in open channels. So far, most of the weirs used in the diversion dams were linear. In this study, the effect of sediment properties transmitted in the main channel and intake channel has been studied by changing the magnification of the weir.Materials and Methods: The research was carried out at the Hydraulic Laboratory of the Water Engineering Department of BuAli Sina University. The experiments were carried out in flume lengths of 10 meters, width of 83 cm and height of 50 cm. weirs, gate and intake channels with accessories and reservoir of sediment collection were also designed and added to the collection. For testing, nonadherent sediment particles with a grain size of approximately the same size and with a diameter of 0.35 mm were used. Experiments were carried out with a layer of sediments of thickness of 4 cm and slope of 0.002 and in two discharges of 40 and 60 liters per second. At first, intake gate and sluice way was closed and a flow with a small discharge entranced until the flow passed on the weir. Then the discharge increased to 60 or 40 liters per second. Then the intake gate was opened to a certain amount and the experiments were carried out for a certain period of time. Then, the entered sediments into the intake channel and also the accumulated sediment in the mesh of the end of main channel were collected, dried and weighted, and the concentration of sediments entering the intake channel and also downstream of sluice way were calculated.Results: The results showed that, in equivalent intake discharge ratio, with increasing discharge from 40 liters to 60 liters, the concentration of sediments in the intake channel increases. Also in equivalent intake discharge ratio, increasing the weir magnification increases the concentration in the intake channel. Also the increase in intake discharge ratio and the increase of the sluice gate discharge ratio, increase the concentration of sediments in the intake channel. The same applies to the sluice gate. This means that increasing the magnification, increasing discharge, intake discharge ratio and sluice gate discharge ratio will increase the concentration of sediment input to the intake channel.Conclusion: Increasing the magnification reduces the flow head and also reduces the flow depth in the upstream, and as a result, the shear stress rate of the flow increases, which results in the transfer of more sediment to the downstream and, consequently, to the intake channel. Increasing the opening of the intake gate and, consequently, increasing the intake discharge rate, also increases the concentration of sediments deposited to the intake channel, However, increasing the weir magnitude and also increasing the sluice gate discharge ratio has no Significant influence on the sediment concentration ratio of the canal intake to the main channel.