بررسی آزمایشگاهی و صحرایی دریچه های قطاعی به عنوان سازه اندازه گیری جریان تحت شرایط آزاد و مستغرق

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 دانشگاه ارومیه

چکیده

گسترش رویکردی نوین در توسعه کاربرد دریچه‌های قطاعی، به‌عنوان سازه کنترل جریان در شبکه‌های آبیاری، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این بررسی، معادلات نظری جهت برآورد ضریب بده برای سه نوع دریچه قطاعی، با آرایش منفرد در مقطع کنترل کانال، تحت شرایط جریان آزاد و مستغرق، ارائه شده است. این روابط با بهره‌گیری از حدود 2600 داده آزمایشگاهی معتبر جهانی، واسنجی و تائید گردیده است. نتایج نشان‌دهنده افزایش دقت برآورد بده جریان تا حدود (5± درصد)، بواسطه احتساب تاثیر نوع لبه دریچه، ضریب فشردگی جریان و افت انرژی، در معادلات پیشنهادی است. برای ارزیابی تاثیر مقیاس، با استفاده از حدود 530 سری داده صحرائی درصد خطای نسبی تا حدود (30± درصد) در برآورد بده کل جریان با استفاده از مجموع بده‌های عبوری از هر دریچه نشان داده شد. عوامل اصلی اختلاف برآورد، اندرکنش جریان از زیر دریچه‌ها با بازشدگی مختلف و تفاوت عرض دریچه‌ها با عرض کانال است. با استفاده از روش پیشنهادی، و با معرفی یک ضریب تجربی برای اصلاح برآورد بده از مجموع بده هر یک از دریچه‌ها، درصد خطای نسبی برای 74 درصد حالات به حدود (5± درصد)؛ و در 94 درصد شرایط به حدود (10± درصد) کاهش می‌یابد. ضریب اصلاح بده، در حالت کلی تابعی از نسبت‌های بدون بعد عرض دریچه به عرض کانال، ارتفاع محور به شعاع دریچه، و نسبت اعماق بالادست و پایین‌دست به متوسط بازشدگی دریچه‌ها، می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental and Field Investigation of the Use of Radial Gates as Flow Measurement Structures at Free and Submerged Flow Conditions

نویسندگان [English]

  • Y. Aminpour 1
  • M. Yasi 2
  • J. Farhoudi 1
  • H. Khalili Shayan 1
1 Tehran University
2 Urmia University
چکیده [English]

The development of an enhanced approach for the use of radial gates as flow measurement structures is important in irrigation networks. In this study, new theoretical relationships were developed to estimate the discharge coefficient (Cd) for a single radial gate with three different sills, at free and submerged flow conditions. These equations were calibrated and verified by using about 2600 laboratory data from the world-wide literature. Results indicated that the flow rate under the radial gates can be estimated by an error in the order of ±5%. The reliability of the proposed relationships and in particular the scale effects, were tested using 530 field data of radial gates operating on different canal networks. The predictions of the flow rates from the proposed method are shown to be superior compare with the other predictive methods. In the presence of multi radial gates in a given cross section, the total discharge is estimated by an error up to ±30% when using single radial gate relationships. This discrepancy is considered to be mainly due to the influence of different gate openingsand the difference between gate and canal widths. A self-developed correction factor, k, was introduced to account for the dimensionless effective parameters such as the ratio of gate-to-canal width, the geometry of the gates, and the ratios of upstream and downstream depths to the average gates openings. The results are promising the predictive errors of the total flow rates are reduced by ±5% and ±10% for 74% and 94% of the flow data, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radial gate
  • Flow measurement
  • Discharge coefficient
  • Free flow
  • Submerged flow
- شاهرخ‌نیا م.ح. و جوان م. 1384. برآورد ضریب دبی جریان در دریچه‌های قوسی. مجله هیدرولیک، 11:1-1.
- بیرامی م.ک. و یوسفیان م. 1385. تخمین دبی جریان در دریچه های قطاعی با استفاده از تلفیق روابط انرژی و اندازه حرکت .سومین کنگره ملی مهندسی عمران، تبریز.
- قبادیان ر.، یعقوبی م. و زارع. م. 1390. مقایسه دو روش تئوری و تلفیق معادلات انرژی و اندازه حرکت در تخمین دبی عبوری از دریچه های قطاعی در شرایط استغراق. مجله پژوهش آب ایران، سال پنجم، شماره نهم، (216-211).
- صفری نژاد د. 1370. تعیین روابط حاکم بر میزان دبی دریچه‌های قوسی نصب‌شده بر روی کانال‌های آبیاری. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه شیراز، شیراز. ایران.
- Bijankhan M., Ferro V., and Kouchakzadeh S. 2012. New stage discharge relationships for radial gates. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE, 139(5): 378-387.
- Buyalski C.P. 1983. Discharge algorithms for canal radial gates. Research Report REC-ERC-83-9. United States Bureau of Reclamation, Denver.
- Clemmens A.J., Strelkoff T.S., and Replogle J.A. 2003. Calibration of submerged radial gates. Journal of Hydraulic Engineering ASCE,129(9): 680–687.
- Ferro V. 2000. Simultaneous flow over and under a gate. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE, 126 (3): 190-193.
- Ferro V. 2001. Closure to simultaneous flow over and under a gate by V. Ferro. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE, 127(5):326–328.
- Shahrokhnia M.A. and Javan M. 2006. Dimensionless stage–discharge relationship in radial gates. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE,132(2): 180–184.
- Tel J. 2000. Discharge relations for radial gates. M. Sc. thesis, Delft Technical University, Delft, The Netherlands.
- Wahl T.L. 2005. Refined energy correction for calibration of submerged radial gates. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE, 131(6):457–466.
- Webby M.G. 1999. Discussion of ‘Irrotational flow and real fluideffects under planar sluice gates,’ by J. S. Montes. Journal of Hydraulic EngineeringASCE,125(2): 210–212.
- Zahendani M.R., Keshavarzi A., Javan M. and Shahrokhnia M.A. 2012. New Equation for Estimation of Radial Gate Discharge. Water Management, ICE Publishing, 165(5):253-263