بررسی اثر شیب طولی تاج سرریز لبه پهن در توزیع جریان ورودی به آبگیرهای دو‌طرف یک پیچ آبراهه

احداث سرریزها در پیچ رودخانه، مشکلاتی را از نظر عدم تقارن توزیع جریان در آبگیرهای طرفین رودخانه پدید می‌آورد. یکی از فرضیه‌ها جهت یکنواختی جریان عرضی، تغییر پروفیل تاج سرریز از حالت افقی به حالت شیبدار در عرض پیچ آبراهه است. در این تحقیق، کارکرد سرریزهای لبه پهن با تاج افقی و شیبدار در پیچ آبراهه، با هدف یکنواختی بده جریان ورودی به آبگیرهای ساحل چپ و راست، در شرایط جریان آب صاف مورد ارزیابی قرارگرفته است. کارکرد سرریز با تاج افقی و شیبدار در مدل فیزیکی مورد آزمون قرار گرفت، و مدل ریاضی flow3d بر اساس این نتایج تجربی واسنجی و تایید گردید. با اطمینان از قابلیت مدل ریاضی، سناریو‌های جدید برای بررسی اثرات پارامترهای مختلف (نظیر: موقعیت سرریز در پیچ؛ شیب تاج سرریز؛ هندسه آبگیر شامل زاویه آبگیر، عرض آبگیر و ارتفاع آستانه آبگیر؛ و شرایط جریان بالادست) مورد آزمون قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد که سرریز شیبدار عملکرد بهتری در کاهش شیب عرضی در مقاطع بالادست سرریز و افزایش بده جریان به آبگیرها دارد. بهترین شرایط برای یکنواختی بده جریان در آبگیرهای طرفین پیچ آبراهه، استقرار سرریز شیبدار (با زاویه تاج 2 تا 5 درجه نسبت به افق، و شیب به سمت دیواره خارجی) در موقعیت 30 تا 60 درجه در میانه پیچ؛ با زاویه آبگیری بین صفر و 60 درجه؛ با نسبت (1:10) عرض آبگیر به آبراهه؛ و همراه با آستانه آبگیر است. زاویه آبگیری صفر درجه بهترین است، ولی برای زاویه آبگیری 90 درجه، احداث سرریز درموقعیت 30 درجه از ابتدای پیچ توصیه می شود.

Study of the effect of sloping-broad crested weir on the uniformity of flow into bilateral intakes in a channel bend

Construction of weirs in river bends results in the nonuniformity of water flow across the channel bend and the poor performance of intake structures on both sides of the river. The main hypothesis for enhancing the uniformity is the change of the weircrest profile from horizontal to sloping crest. The aim of the present study was to test the performance of horizontal and sloping broadcrested weirs in a channel bend under clear flow conditions, using both experimental and numerical models. The FLOW3D model was calibrated and verified with the use of the experimental data. The numerical model was then applied for the simulation of different scenarios to test the effects of such parameters as the location of the weir at the bend; slope of the weir’s crest; geometries of bilateral intakes including alignment, width and sills; and upstream flow conditions. The results indicate that the sloping crest weir provides an enhance performance by reducing transverse gradients of water surface at upstream control section, and thereby increasing the flow rates towards the two bilateral intakes. It is concluded that a weir with sloping crest (in the range of 2º to 5º toward the outer bank of the bend), at the position of 30 to 60 degrees along the bend, with the intake angle in the range of zero and 60 degrees (respect to the main channel flow), the ratio of intake to main channel width of (1:10), and with the use of entrance sill satisfies the requirements for a better performance. The intake angle of zero is the best choice. In the case of normal intakes, the weir is recommended to be placed at 30 degrees downstream of the bend entrance.