تعیین دبی در واحد عرض برای تفکیک جریان ریزشی و رویه‌ای در سرریز پلکانی با استفاده از flow 3d (مطالعه موردی: سد سیاه بیشه)

یکی از چالش‏های مهم در مهندسی سد، طراحی دبی جریان سرریزهای پلکانی است. میزان استهلاک انرژی در جریان‌های ریزشی بیشتر از جریان‌های رویه‌ای می‌باشد. برای رسیدن به این نوع جریان، باید دبی و شیب سرریز کم باشد که ساختن چنین سرریزی صرفه اقتصادی ندارد. به همین دلیل در طراحی سرریزهای پلکانی، دبی جریان رویه‌ای لحاظ می‌گردد. در این پژوهش، پس از صحت‌سنجی با استفاده از نرم‌افزار flow3d جریان بر روی سرریز پلکانی سد سیاه‌بیشه شبیه‌سازی شد. جهت صحت‌سنجی، مقادیر منحنی دبی اشل مورد ارزیابی قرار گرفته و خطای جذر میانگین مربعات برابر با 07/5 به‌دست آمد. طبق نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی، به ازای دبی حداقل تا 17 مترمکعب بر ثانیه، جریان حتما ریزشی است. با افزایش مقدار دبی، جریان از حالت ریزشی خارج گشته و به سمت جریان انتقالی پیش خواهد رفت و این روند تا دبی 37 مترمکعب بر ثانیه ادامه دارد. در نهایت به ازای مقادیر بیش از 60 مترمکعب بر ثانیه جریان قطعا رویه‌ای می‌شود.

Determination of Discharge Flow in Unit Width for the Distinction of Nappe and Skimming Flow in Stepped Spillway Using Flow 3d (Case Study: Siah Bishe Dam)

One of the major challenges in dam engineering is the design of the discharge flow of the stepped spillway. The rate of energy dissipation in downstream currents is higher than that of skimming currents. To achieve this goal, the discharge and skimming slope of the spillway must be low, which makes it economically efficient and applicable. For this reason, in the design process of spillway discharge, flow is assumed to be skimming. In this study, after validation of the Flow3D model, the discharge flow of the Siah Bishe spillway was simulated. For validation, the values of the flowAshle curve were evaluated, and the root means square error of 5.07 was obtained. According to the results of numerical simulation, the flow must be at least 17 m3/s for the discharge. As the flow rate increases, the flow will discharge and move into the state of transient flow, which will continue to flow with 37 cubic meters per second. Finally, for values of more than 60 cubic meters per second, the flow is definitely skimming.