-248506-446

5311045-442406

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال چهارم، شماره چهارم، تابستان 1394

اثر شیب صفحه دریچه کشوئی بر ویژگی هاي هیدرولیکی آن

رسول ایلخانی پور زینالی1*، سید حبیب موسوي جهرمی2، سید محمود کاشفی پور دزفولی2 و منوچهر فتحی مقدم2

دانشجوي دکتري؛ گروه سازه هاي آبی؛ دانشکده مهندسی علوم آب؛ دانشگاه شهید چمران؛ اهواز؛ ایران
[email protected] :نویسنده مسئول مکاتبات*
استاد؛ گروه سازه هاي آبی؛ دانشکده مهندسی علوم آب؛ دانشگاه شهید چمران؛ اهواز؛ ایران
19673894321

تاریخ دریافت: 22/01/1394 تاریخ پذیرش: 30/06/1394

چکیده
شیب صفحه دریچه کشوئی نقش بسزائی در ویژگی هاي هیدرولیکی آن دارد. تاکنون اثر شیب صفحه دریچه بر ویژگی هاي هیدرولیکی آن بصورت نظري بررسی نگردیده است. با انجام این بررسی می توان براي تغییر مشخصه هاي دبی با تغییر زاویه شیب صفحه دریچه کشوئی روابط نظري استخراج نمود. این روابط را می توان براي دریچه هاي قطاعی و آویخته تعمیم داده و به جاي روابط طولانی و پیچیده تجربی و آنالیز ابعادي، از روابط ساده نظري استفاده نمود. در همین راستا، براي ایجاد ارتباط بین انرژي هاي مخصوص جریان در بالادست و پائین دست دریچه هاي کشوئی قائم و مایل در کانال هاي مستطیلی تحت شرایط جریان روزنه اي آزاد از رابطه اولر استفاده گردید. در رابطه اولر، زاویه مؤلفه نیروي ثقل در امتداد خط جریان برابر زاویه شیب صفحه دریچه در نظر گرفته شد. نسبت انرژي مخصوص جریان در دریچه کشوئی مایل به انرژي مخصوص در دریچه کشوئی قائم به صورت تابعی از زاویه شیب صفحه دریچه به دست آمد. این رابطه براي شیب هاي منفی صفحه دریچه صادق می باشد. اعتبار رابطه نظري نسبت عمق هاي آب در مقطع فشرده جریان در پائین دست دریچه ها، با اندازه گیري هاي آزمایشگاهی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که بین رابطه نظري پیشنهادي و داده هاي آزمایشگاهی همخوانی بسیار بالایی وجود دارد. همچنین، روابطی براي تغییرات ضریب فشردگی و ضریب تخلیه دریچه کشوئی با تغییر زاویه شیب آن ارائه گردید. رابطه نظري پیشنهادي براي ضریب فشردگی، به دریچه هاي قطاعی و همچنین دریچه هاي آویخته تعمیم داده شد.
کلید واژه ها: دریچه آویخته؛ دریچه قطاعی؛ شیب دریچه کشوئی؛ ضریب فشردگی
مقدمه
مدیریت منابع آب نقش بسزائی در مصرف بهینه و حفاظت از منابع آب دارد. در این راستا اندازه گیري دبی جریان نقش اصلی را ایفا می نماید. براي توزیع متناسب با نیاز متقاضیان و به حداقل رساندن تلفات آب به علت مصرف بی رویه، اندازه گیري دقیق دبی جریان ضروري است (امیدواري نیا و موسوي جهرمی ،1391). در شبکه هاي آبیاري براي کنترل و اندازه گیري جریان از دریچه هاي کشوئی و قطاعی به طور گسترده استفاده می گردد. از دریچه هاي آویخته نیز در محل تخلیه کانال هاي زهکشی به رودخانه ها استفاده می شود .نیروي لازم براي بالا بردن دریچه هاي قطاعی نسبت به دریچه هاي کشوئی کمتر می باشد. دریچه هاي آویخته نیز به طور خودکار با افزایش یا کاهش نیروي فشار آب باز و بسته می شوند.
69530208088291

سال

چهارم

/
شماره

4
/

تابستان

سال

چهارم

/

شماره

4

/

تابستان

با نصب مایل دریچه کشوئی در کانال مستطیلی می توان ظرفیت انتقال کانال را بهبود بخشید .در عمق آب بالادست و بازشدگی مشخص دریچه، با افزایش زاویه تمایل صفحه دریچه افزایش نسبی دبی عبوري از دریچه را خواهیم داشت. این مزیت دریچه هاي کشوئی مایل را می توان براي طراحی اقتصادي کانال هاي انتقال آب بکار برد. براي اینکه دریچه هاي کشوئی مایل پس زدگی آب
(Shivapur and Shesha کمتري را ایجاد می نمایند
.Prakash, 2005)
علی رغم مزایایی که دریچه هاي کشوئی مایل نسبت به دریچه هاي کشوئی قائم دارند، در شبکه هاي آبیاري از این دریچه ها استفاده نمی شود. بنابراین دریچه هاي کشوئی مایل دریچه هاي متداولی نیستند. شاید برخی ملاحظات طراحی و بهره برداري (از جمله کاهش نیروي لازم براي باز و بسته نمودن دریچه)، امکان استفاده از دریچه هاي کشوئی مایل(به دلیل وجود نیروي بالابرنده) در کانال هاي آبیاري را محدود می نماید .
در بیان دلایل انجام این بررسی در دریچه هاي کشوئی مایل و تعمیم آن به دریچه هاي قطاعی و آویخته می توان چنین گفت که زاویه لبه دریچه هاي قطاعی و زاویه صفحه دریچه آویخته با تغییر بازشدگی دریچه تغییر می نمایند .بنابراین امکان بررسی آزمایشگاهی تغییر مشخصه هاي هیدرولیکی این دریچه ها نسبت به دریچه هاي کشوئی قائم در دبی ها و بازشدگی هاي یکسان دریچه ها با تغییر زاویه لبه و یا زاویه صفحه دریچه وجود ندارد. لیکن این امکان در دریچه هاي کشوئی مایل فراهم می باشد .
در این تحقیق، براي کم کردن تعداد متغیرها و ساده تر نمودن شرایط براي به دست آوردن روابط نظري، سایر پارامترها غیر از شیب صفحه دریچه می بایست ثابت نگه داشته می شدند. به همین دلیل در ابتدا تغییر مشخصه هاي هیدرولیکی دریچه هاي کشوئی مایل نسبت به دریچه هاي کشوئی قائم بررسی می گردد و سپس روابط نظري به دست آمده براي دریچه هاي کشوئی مایل به دریچه هاي قطاعی و آویخته تعمیم داده می شوند.
تحقیقات زیادي در مورد دریچه هاي کشوئی هم عرض با کانال وجود دارد .Henry (1950) پخش جت آب مستغرق در پائین دست یک دریچه کشوئی را مورد مطالعه قرار داد .ایشان با فرض فشار هیدرواستاتیک و توزیع سرعت یکنواخت در مقطع بالادست دریچه و مقطع فشرده شده جریان در پائین دست دریچه، معادله اي را براي رابطه بین ضریب تخلیه دریچه و بار آبی بالادست آن ارائه نمودند. ایشان همچنین دیاگرام با ارزشی براي ضریب تخلیه ارائه نمودند.
Rajaratnam و b) Subramania1967) جریان آزاد و مستغرق پائین دست یک دریچه کشوئی قائم را مطالعه نمودند. روش نظري آنان منجر به رابطه اي مشترك براي جریان هاي آزاد و مستغرق گردید که مقدار ضریب اصلاحی توزیع سرعت در آن واحد فرض می گردد.
Swamee (1992) معادلاتی براي جریان هاي آزاد و مستغرق، همین طور ملاکی براي تشخیص شرایط جریان آزاد براساس منحنی هاي آزمایشگاهی هنري ارائه نمودند .
در هر دو شرایط جریان روزنه اي آزاد و مستغرق، دبی عبوري از دریچه مستطیلی را می توان به عمق آب بالادست آن ارتباط داد. Alminagorta, و. Merkley
(2009) و Ramamurthy و همکاران (1978) یک تحقیق آزمایشگاهی بر روي جریان عبوري از دریچه اي با لبه استوانه اي در شرایط جریان مستغرق انجام دادند و ضریب دبی بالایی را براي چنین دریچه هایی گزارش نمودند .
Belaud و همکاران (2009) بر اساس اصل بقاء مومنتم با تعیین تحلیلی نیروي فشار وارده به سطح بالادست دریچه به همراه معادله انرژي، ضریب فشردگی دریچه هاي کشوئی در بسترهاي مسطح را در هر دو شرایط جریان آزاد و مستغرق مورد مطالعه قرار دادند. آنان دریافتند که ضریب فشردگی با بازشدگی نسبی دریچه و استغراق نسبی آن، بویژه در بازشدگی هاي زیاد دریچه تغییر می نماید. نامبرده گان همچنین دریافتند که ضریب فشردگی در بازشدگی هاي کمتر دریچه در شرایط جریان آزاد و مستغرق یکسان می باشد، لیکن در بازشدگی هاي زیاد دریچه چنین نیست .
4272528048667

سال

چهارم

/

شماره

4
/

تابستان

سال

چهارم



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید