تعیین ضریب دبی سرریزهای جانبی لبه‌تیز مرکب مثلثی- مستطیلی

سابقه و هدف: سرریزهای جانبی لبه‌تیز به‌عنوان یکی از متداول‌ترین سازه‌های هیدرولیکی جهت انحراف و کنترل جریان در کانال‌های کشاورزی، شبکه‌های زهکشی، سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرریزهای جانبی ساده، عموماً دارای محدودیت تخلیه و اندازه‌گیری دبی در مواجهه با جریان‌های نسبتاً زیاد کانال اصلی هستند. یکی از روش‌های حل این مشکل، به‌کارگیری سرریزهای مرکب است. به‌دلیل پژوهش‌های اندک در مورد سرریزهای مرکب، در این پژوهش، سرریز جانبی لبه‌تیز مرکب مثلثی- مستطیلی به‌صورت آزمایشگاهی و در شرایط جریان زیربحرانی بررسی شد. مواد و روش‌ها: آزمایش‌های این پژوهش در فلوم تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود انجام شد. مقاطع سرریز مرکب به‌گونه‌ای طراحی شدند که دربرگیرنده تمام شرایط هندسی باشد و در مجموع حدود 520 آزمایش انجام شد. به‌منظور برآورد دبی عبوری از این نوع سرریز دو روش مورد مطالعه قرار گرفت. در روش نخست سرریز مرکب به سه سرریز ساده تجزیه‌شده سپس با استفاده از روابط ضریب دبی سایر پژوهشگران که برای سرریزهای ساده لبه‌تیز جانبی مثلثی و مستطیلی پیشنهادشده دبی جز محاسبه و از مجموع آن دبی کل عبوری از سرریز به‌دست آمد. اما در روش دوم به‌دلیل عدم کارایی روش اول، با استفاده از پارامتر ارتفاع وزنی تاج (w ?) روابطی برای تعیین ضریب دبی متوسط کل سرریزهای مثلثی- مستطیلی با زوایای راس 60 و 90 درجه پیشنهاد شد. بررسی انواع آماره‌های خطا شامل درصد میانگین مطلق خطا (mape) متوسط خطا (me)، حداکثر خطای نسبی (mre)، مجذور میانگین مربعات خطا (rmse) حداکثر نسبت دبی واقعی به محاسباتی (?) و ضریب همبستگی برای روابط پیشنهادی تعیین گردید.یافته‌ها: در این پژوهش مشخص گردید روش نخست نمی‌تواند مقادیر دبی عبوری از سرریز مرکب را با دقت مناسب برآورد نماید. اما در روش دوم که در آن سرریز مرکب با یک سرریز مستطیلی لبه‌تیز ساده به ارتفاع تاج (w ?) به‌نحوی معادل می‌شود که مساحت یکسانی را داشته باشند می‌تواند مفید و موثر باشد. نتیجه‌گیری: با به‌کارگیری تحلیل ابعادی، مشخص شد که ضریب دبی متوسط سرریزهای لبه‌تیز جانبی مرکـب مثلثی- مستطیلی، تابعی از عدد فرود جریان در مقطع بالادست سرریز (?fr?_1)، نسبت ارتفاع وزنی تاج سرریز به عمق آب بالادست (w ?/y_1 ) و نسبت طول سرریز به عمق آب بالادست (l/y_1 ) است و رابطه‌ای برای تخمین آن پیشنهاد شد. مقایسه نتایج حاصل از به‌کارگیری رابطه نام‌برده با داده‌های آزمایشگاهی نشان‌دهنده دقت بالای ( rmse=0/00131 و r^2=0/991 ) آن در تخمین دبی عبوری از سرریز جانبی مرکب است.