"سومين کنفرانس ملی تجربه هاي ساخت تاسيسات ا بی و شبکه هاي ا بياري و زهکشی" دانشگاه تهران گروه مهندسی ا بياري و ا بادانی ٢٩ و 30 مهرماه 388 ضریب دبی جریان در روش جدید آبگیري از رودخانه از طریق آبگیر کفی با محیط متخلخل فاطمه کورش وحید دانشجوي کارشناسی ارشد سازه هاي آبی گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد تلفن همراه :0935334703 پست الکترونیکی: f_kooroshvahi@yahoo.com بنیامین نقوي دانشجوي کارشناسی ارشد سازه هاي آبی گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد کاظم اسماعیلی استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد محمود فغفور مغربی دانشیار گروه مهندسی عمران دانشگاه فردوسی مشهد چکیده: یکی از مناسبترین روشهاي انحراف جریان در رودخانههاي پرشیب بکارگیري آبگیر کفی میباشد. گزینه آبگیر کفی با محیط متخلخل شیوه جدیدي براي انحراف جریان جهت جایگزین با آبگیرهاي با کف مشبک است. علت کاربرد چنین گزینهاي کارایی بالا در درازمدت مقاومت سازهاي مناسب و احداث به صرفه اقتصادي میباشد. براي بررسی اثرخصوصیات هیدرولیکی جریان موثر بر میزان جریان انحرافی کانالی دو طبقه ساخته شد تا امکان تفکیک جریان عبوري از محیط متخلخل فراهم آمده و تاثیر توام عواملی همچون اندازه دانهبندي ذرات محیط متخلخل و شیب سطح بالایی محیط متخلخل در دبیهاي مختلف بر میزان جریان انحرافی مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان داد با افزایش جریان ورودي میزان دبی انحراف در ابتدا زیاد و سپس به تدریج به مقدار ثابتی میرسد. همچنین با افزایش شیب سطح بالایی میزان انحراف جریان کاهش مییابد. اندازه ذرات محیط متخلخل نیز بر میزان دبی انحراف تاثیر قابل ملاحظه داشته چنانکه با افزایش اندازه ذرات میزان دبی انحرافی روند افزایشی را نشان میدهد. نتایج آنالیز ابعادي و آزمایشگاهی براي تعیین مقدار ضریب جریان محیط متخلخل مورد استفاده قرارگرفت. همچنین رابطهاي نیز براي برآورد مقدار جریان عبوري از آبگیر کفی با محیط متخلخل پیشنهاد گردید.
واژه هاي کلیدي : آبگیر کفی محیط متخلخل ضریب شدت جریان جریانهاي با سطح آزاد کارهاي انحراف آب. مقدمه روش آبگیري از کف یکی از کارآمدترین و مطمي ن ترین راههاي آبگیري از رودخانههاي کوهستانی با شیب تند و رسوبات درشت دانه است []. در روش آبگیري از کف رودخانه با کف مشبک پس از حفر یک ترانشه با مقطع مناسب در جهت عرضی در قسمتی یا تمامی عرض رودخانه اقدام به جمع آوري و انحراف جریان عبوري میشود []. براي جلوگیري از ورود ذرات درشت بستر معمولا از یک شبکه فلزي براي پوشش روي کانال انحراف استفاده میگردد. استفاده از شبکه فلزي مشکلاتی به همراه دارد که از جمله مهمترین آنها مشکلات مربوط به نگهداري و تخلیه رسوبات از سیستم ناپایداري جریان در کانال انحراف یخ زدن و پوسیدن است. اولین تعریف هیدرولیکی از آبگیرهاي کفی توسط اورث و همکاران 954) در کانالی با شیب 0 درصد اراي ه شده است. درابیر 98) با استفاده از مدلی با ابعاد واقعی تحقیقاتی بر روي آبگیر کفی با کف مشبک انجام داد و در این تحقیق شیب بهینه براي کف مشبک بین 0 و 30 درصد بدست آمد [3]. در آبگیرهاي کفی انتخاب رابطهاي براي برآورد دبی انحرافی هنوز نیازمند تحقیقات زیادي است. نرخ تغییر دبی انحرافی در واحد عرض با رابطه زیر بیان میشود: q = C ε gy x عبارتست از مساحت بازشدگی به ) q که در آن مساحت کل دبی انحرافی در طول بخشی از شبکه طولی x C ضریب دبی و Y است. روشهاي مختلفی براي تخمین در واحد عرض ε مقدار مربوط به هد است. مشخصا مقادیر C و C E 0 Y به تعریف هد هیدرولیکی وابسته در کارهاي تحقیقاتی پیشنهاد شده است. مقادیري که تاکنون به جاي Y در رابطه ) در نظر گرفته شده شامل D مقدار محلی عمق متوسط جریان در طول کانال H 0 هد ویژه جریان عبوري از شبکه x )D عمق جریان محلی و مقدار انرژي مخصوص در مقطع بالادست میباشد. بررسی تحقیقات انجام گرفته نشان میدهد تاکنون تعریف مشخص و ثابتی از هد هیدرولیکی مربوطه که بتوان در معادله ) بکار برد اراي ه نشده است [4]. در تحلیل تي وري رابطه ) فرض میشود که میدان جریان روي شبکه یک بعدي است [5] و استهلاك انرژي در طول شبکه آبگیر یا خیلی جزي ی است و یا در دو سوي شیب کف متعادل است [6]. اندازهگیري سرعت سطح آزاد توسط برونلا و همکاران 003) اثبات میکند که اثرات استهلاکی به جز در انتهاي شبکه جزي ی است. در جریانهاي متغیر مکانی از نوع کاهشی کاسته شدن جریان باعث تغییرات قابل ملاحظه و آنی در جریان نمیشود و لذا افت انرژي را میتوان مساوي صفر قرار داده و از معادله انرژي در روابط استفاده کرد [7]. گرچه شیوه انحراف جریان از نظر هیدرولیکی در دو روش انحراف از طریق کف مشبک و انحراف جریان از طریق محیط متخلخل در کف با یکدیگر متفاوت است اما داراي شباهتهایی نیز میباشند. چنانکه جریان اصلی بر روي آبگیر متغیر مکانی با دبی کاهشی بوده و لذا پروفیلهاي تشکیل شده بسیار شبیه به هم پیش بینی میشود. اما جریان عبوري از کف مشبک رفتار روزنهاي داشته در حالیکه عبور جریان از محیط متخلخل بسته به رژیم جریان در این محیط متغیر خواهد بود.
با کوچکتر شدن اندازه سنگدانهها مقاومت در برابر جریان افزایش مییابد افزایش مقاومت اصطکاکی کاهش سرعت سیال و بالا رفتن پروفیل سطح آب درمحیط سنگدانه را در پی دارد. با غیر یکنواخت شدن دانه بندي نیز اندازه متوسط منافذ کاهش یافته و طول مسیر آب افزایش مییابد [8]. در هیدرولیک جریان محیط متخلخل سنگدانهاي) سرعت جریان به دو صورت تعریف میشود. سرعت ظاهري V که از تقسیم دبی جریان بر سطح مقطع کلی جریان سطح عمود بر جریان شامل فضاي خالی و سنگدانه) بدست میآید. چون در محیط متخلخل سطح مقطع جریان ثابت نیست لذا مقدار متوسط آن در محاسبات استفاده شده و سرعت متوسط ظاهري بدست میآید: Q V = A و یا سرعت ظاهري ) و سرعت واقعی جریان V n که از تقسیم دبی بر سطح فضاي عبوري جریان فضاي بین سنگدانهها) بر تخلخل حاصل میشود [9]: V Q V n = = 3) n na در این تحقیق به بررسی خصوصیات هیدرولیکی جریان در کانال اصلی و خصوصیات هندسی ذرات محیط سنگدانهاي بر میزان جریان عبوري از آن پرداخته میشود. اراي ه رابطهاي جهت برآورد دبی انحرافی از آبگیر کفی با محیط متخلخل و نیز تخمین ضریب گذردهی جریان از محیط متخلخل از اهداف مورد نظر میباشد. براي این منظور نخست پارامترهاي هیدرولیکی موثر در این پدیده معرفی شده و سپس با بکارگیري آنالیز ابعادي گروههاي بدون بعد موثر تعیین و با استفاده از برازش غیر خطی رابطه اي براي ضریب شدت جریان اراي ه میشود.. ساخت مدل آزمایشگاهی براي ساخت مدل از فلوم موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزي دانشگاه فردوسی مشهد با طول 0 متر عرض 30 سانتی متر و ارتفاع 50 سانتی متر استفاده گردید. دیواره فلوم از شیشه که امکان رویت جریان را فراهم مینمود و کف آن از ورق گالوانیزه رنگ شده ساخته شده است. به منظور قرارگیري مواد سنگدانه در فلوم موجود یک فضاي خالی ترانشه) به فاصله 5 متر از ابتداي کانال در نظر گرفته شد. کانالی دو طبقه از ورق پلکسیگلس در بالادست و پایین دست محل تعیین شده براي آبگیر ساخته شد. براي تفکیک جریان عبور کرده از محیط متخلخل و جریان باقی مانده لازم بود کانال در قسمت پاییندست آبگیر کفی دو طبقه اجرا شود طوري که جریان عبور کرده از محیط متخلخل از قسمت پایینی و جریان باقیمانده از قسمت فوقانی آن بطور مستقل عبور نمایند. تراز کف کانال فوقانی پایین دست آبگیر) بر مبناي برآوردهاي اولیه از بیشترین عمق احتمالی در کانال پایین دست برابر 0 سانتی متر تعیین شد. با نصب یک سرریز مستطیلی در پایین دست مخزن ابتدایی کانال ورودي جریان به کانال) و سرریز دیگري در پایین دست در قسمت شیبدار آن به ترتیب میزان جریان ورودي و جریان باقیمانده عبور نکرده از محیط متخلخل) قابل اندازه گیري شدند. دبی انحرافی از محیط متخلخل از اختلاف جریان ورودي و جریان عبور کرده از سرریز پایین بدست میآمد. براي کاهش تلاطم جریان یک آرام کننده بعد از سرریز ابتدایی و آرام کننده دیگري قبل از سرریز پایین دست قرارداده شد. به این ترتیب جریان با سرعتی کم و بدون تلاطم زیاد ناشی از افت تراز کف کانال به سرریز نزدیک میگردید شکل ). 3
شکل ): نماي کلی از مدل فیزیکی آبگیر کفی با محیط متخلخل به منظور شبیهسازي آبگیر کفی با محیط متخلخل سه محفظه از جنس آهن گالوانیزه با شیبهاي سطح بالایی S p ناشی از اختلاف ارتفاع دیواره بالادست و پایین دست) صفر 0 و 0 درصد عرض 30 و طول ثابت 0 سانتی متر ساخته شد. ارتفاع دیواره پایین دست 0 سانتی متر انتخاب و ارتفاع دیواره بالادست مطابق با تراز کف کانال بالادست آبگیر در ارتفاع هاي 0 و 4 سانتیمتر تغییر میکرد شکل ). براي جلوگیري از حرکت سنگدانهها در سطح محیط متخلخل ناشی از عبور جریان از یک توري گالوانیزه براي تثبیت آن استفاده شد شکل 3 ). از آنجا که جریان ورودي به محیط آبگیر فقط امکان خروج از دیواره پایین دست را داشت براي جلوگیري از حرکت مواد سنگدانه و مقاومت ایجاد شده در برابر جریان به علت کاهش سطح مقطع از میلههایی به قطر /5 میلیمتر که بصورت موازي قرار گرفته و دیواره پایین دست را تشکیل میدادند استفاده شد. جهت جریان ٣٠cm شکل ): نماي سه بعدي از فضاي محیط متخلخل شکل 3): نماي کلی از محیط متخلخل آبگیر ١٠cm D= ١/ ۵mm ٢٠cm ١٠cm و ١٢ cm و ١۴ cm مواد محیط متخلخل از مصالح رودخانهاي انتخاب شد و سپس بروش الک استاندار ASTM دانهبندي گردید. چهار نوع دانهبندي براي محیط متخلخل با نماد P3 P P و P4 و 50 به ترتیب 4/5 /5 8/5 و 7/5 میلیمتر انتخاب شد تا بتوان اثر اندازه ذرات محیط متخلخل را بر میزان جریان انحرافی توسط آبگیر مورد بررسی قرار داد. کنترل ضریب یکنواختی مواد دانه بندي شده نشان داد مقدار < / C u میباشد. غیریکنواختی ذرات موجب کاهش فضاي خالی بین ذرات درشت تر در اثر قرارگیري ذرات ریزتر بین آنها گشته کاهش جریان انحرافی را در پی خواهد داشت. منحنی دانهبندي مواد انتخابی در شکل 4) آورده شده است. 4
ب ج صد ذرات رد شده 00% 0% P P P3 P4 0% 0 00 قطرذرات mm) شکل 4): منحنی دانه بندي سنگدانه ها در محیط متخلخل اندازه گیري عمق جریان در کانال بالادست توسط پوینت گیج با دقت ± 0/ میلیمتر و در کانال تحتانی بوسیله مانومتر با دقت ± 0/5 میلیمتر انجام میگرفت. در این آزمایشات S 0 شیب فلوم ثابت و برابر 0/005 در نظر گرفته شد. تغییرات دبی جریان بین 3/4 تا 3/8 لیتر بر ثانیه بوده است. روند آزمایشات بدین صورت بود که در هر شیب سطح آبگیر چهار دانه بندي و در هر دانهبندي 8 دبی انتخابی مورد آزمایش قرار میگرفت. 3. بررسی نتایج -3 گذردهی جریان از محیط متخلخل به طور کلی میزان جریان انحرافی توسط آبگیرها تابعی از میزان جریان ورودي است. در طراحی سیستمهاي انحراف همواره سعی میگردد شرایط به گونهاي ایجاد گردد تا بتوان دبی طرح را برداشت نمود. هرچند با افزایش جریان رودخانه امکان انحراف جریان بیشتري وجود دارد اما سیستم انحراف تحت هر شرایط هیدرولیکی روند یکسانی در انحراف جریان نشان نمیدهد. در این تحقیق با انجام آزمایشات بر روي مدل فیزیکی نتایج مربوط به میزان انحراف جریان Q بر اساس میزان دبی ورودي Q t در چهار نوع دانهبندي مصالح محیط متخلخل و در سه شیب سطح آبگیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش دبی جاري در کانال میزان دبی انحراف روند افزایشی داشته که این روند در تمامی حالات چهار دانه بندي تقریبا یکسان است. هر چند که روند افزایش دبی انحراف با افزایش دبی ورودي مشاهده میشود اما بتدریج و با افزایش دبی ورودي از شدت جریان انحرافی کاسته شده به مقدار ثابتی میرسد. مطابق با شکل 5) درصد افزایش دبی انحرافی با افزایش دبی ورودي کاهش مییابد. به عنوان مثال در دانه بندي P در شیب صفر محیط متخلخل شکل 5 الف) درصد دبی انحرافی Q Q t 3/8 برابر با %9 میباشد. در دبی 3/4 lit/s برابر با %00 و در دبی lit/s Q /Q t 00% 0% P P3 Sp = 0% P P4 0 5 0 5 0 5 Qt lit/s) Q /Q t 00% 0% P P3 Sp = 0% P P4 0 5 0 5 0 5 Qt lit/s) Q / Q t 00% 0% P P3 Sp = 0 P P4 فلا 0 5 0 5 0 5 Qt lit/s) شکل 5): روند تغییرجریان انحرافی در برابرتغییر جریان ورودي 5
فلا ب ب ج 50 از -3 تاثیر اندازه مواد محیط متخلخل اندازه ذرات در محیط متخلخل از عوامل موثر بر میزان جریان انحرافی میباشد چنانکه با افزایش اندازه ذرات درصد دبی انحرافی روند افزایشی نشان میدهد شکل 6). به عنوان مثال مقایسه دو دانه بندي P و P4 در = 0 P S نشان Q Q t در Q = 3/8 lit/s براي P برابر با %3 و براي P4 برابر با %9 میدهد میزان درصد دبی انحرافی t میباشد. روند کلی حاکی از آن است که دانهبندي P4 نسبت به دانهبنديهاي ریزتر دبی بیشتري را از خود عبور میدهد که ناشی از بیشتر بودن فضاهاي خالی در این دانهبندي است. همچنین در تمام S p ها به ازاء هر مقدار مشخص نسبت دبی انحراف با کاهش دبی افزایش مییابد. از سویی روند تغییرات دبی حاکی از آنست که در دبیهاي بیشتر روند افزایش درصد جریان انحرافی با افزایش قطر متوسط ذرات از شیب کمتري برخوردار است. 00% Qt=6. l/s Qt=3.8 l/s Sp= 0% 00% Qt=6. l/s Qt=3.8 l/s Sp= 0% 00% Qt=6. l/s Qt=3.8 l/s Sp= 0 Q /Q t Q /Q t Q /Q t 0% 5.5 8.5.5 4.5 7.5 0.5 50 0% 5.5 8.5.5 4.5 7.5 0.5 50 0% 5.5 8.5.5 4.5 7.5 0.5 50 شکل 6 ): تاثیر اندازه مواد محیط متخلخل بر گذردهی جریان در سه شیب سطح آبگیر 3-3 تاثیر شیب سطح بالایی محیط متخلخل نتایج نشان میدهد با افزایش S p انحراف جریان کاهش مییابد. در شکل 7) مقایسه سه شیب سطح آبگیر براي دو نوع دانهبندي به صورت نمونه آورده شده است. چنانکه ملاحظه میگردد با افزایش S p در هر دبی میزان درصد دبی انحراف کاهش نشان میدهد که مقدار آن در دبیهاي بیشتر بیشتر است. همچنین از مقایسه نتایج مربوط به دانهبندي P و P4 مشاهده میشود حداکثر دبی انحراف در دانهبندي کوچکتر کمتر از مقدار آن در دانهبندي بزرگتر است. بنظر میرسد این موضوع ناشی از مقاومت بیشتر در عبور جریان از میان ذرات ریزتر نسبت به ذرات درشت تر بوده که موجب میگردد مولفه افقی سرعت در لایههاي نزدیک سطح از مقدار بیشتري نسبت به حالت دیگر برخوردار باشد و لذا جریان کمتري از محیط متخلخل عبور نماید. درصد کاهش دبی انحراف از شیب صفر به شیب 0 درصد نسبت به کاهش درصد انحراف از شیب 0 به 0 درصد کمتر محسوس است. Q/Qt 00% P4 Qt=8.4 l/s Qt=6. l/s Q/Qt 00% P Qt=8.4 l/s Qt=6. l/s 0% 0 0 0 30 Sp 0% 0 0 0 30 فلا Sp شکل 7): تاثیر شیب سطح بالایی محیط متخلخل بر گذردهی جریان در دانه بندي P و P4 6
4-3 رابطه پیشنهادي دبی انحرافی از آبگیر کفی با محیط متخلخل شکل 8): مشخصات هیدرولیکی انحراف جریان ازآبگیر کفی با محیط متخلخل الف) مقطع طولی آبگیر ب) پلان آبگیر با توجه به شکل 8) معادله انرژي در طول خط جریان بین دو مقطع و در بالادست آبگیر و کانال انحراف به صورت زیر نوشته میشود به علت فاصله کم بین مقطع و اثر شیب طولی کانال کم و قابل صرفنظر کردن بوده و کانال به صورت افقی فرض میشود): V V y + z + = y + z + + h f g g 4) V V نسبت به کم بوده و میتوان از آن در رابطه 4) صرفنظر کرد. با عبور g g با توجه به شرایط آزمایشگاهی مقدار جریان از محیط متخلخل و افت انرژي در مسیر حرکت به نظر میرسد سرعت خروجی از محیط متخلخل کمتر از سرعت ورودي باشد اما به لحاظ اختلاف ارتفاع کف کانال بالادست آبگیر و کانال انحراف و اثر نیروي ثقل تاثیر افت بر سرعت جریان درون محیط متخلخل تعدیل شده میتوان رابطه 4) را به صورت رابطه 5) نوشت: V g y y ) + z h f = h f 5) در رابطه 5) 6) از آنجا که افت هد افت انرژي در واحد وزن سیال در طول آبگیر میباشد. رابطه 5) بصورت 6) مرتب میشود: V = g h f y ) + y y y z h f نزدیک به اختلاف تراز بین سطح کانال در بالادست و سطح کانال تحتانی میباشد میتوان از z h f مقدار در رابطه 6) صرفنظرکرد. خطاي حاصل از حذف این مقدار توسط C ضریب دبی جریان جبران y y خواهد شد. با فرض نزدیک بودن مقدار سرعت متوسط درون محیط متخلخل به سرعت خروجی میتوان رابطه سرعت متوسط تي وري درون محیط متخلخل را به صورت زیر معرفی کرد: V = y ) g y 7) 7
طبق رابطه پیوستگی و با در نظر گرفتن سرعت واقعی در محیط متخلخل با توجه به رابطه 3) دبی انحرافی در آبگیر کفی با محیط متخلخل در واحد عرض و طول به صورت زیر میباشد: q = C nv x سرعت متوسط تي وري جریان عبوري از 8) در رابطه 8) n تخلخل سنگدانهها C ضریب دبی محیط متخلخل و V محیط متخلخل میباشد. با انتگرالگیري از رابطه 8) در طول آبگیر رابطهاي براي دبی انحراف در واحد عرض آبگیر به صورت زیر بدست میآید: q = C nlv 9) 0) مقدار دبی انحراف آبگیر با جایگزینی سرعت از رابطه 7) در رابطه 9) به صورت زیر قابل محاسبه میباشد: در رابطه 0) عرض آبگیر Q = C nlb y ) g y B طول آبگیر L شتاب ثقل g اختلاف سطح آب در بالادست آبگیر و کانال انحراف y y ) = A سطح مقطع آبگیر و A m = nlb سطح مقطع جریان در محیط متخلخل سنگدانهاي که شامل LB مجموع سطح فضاي خالی بین سنگدانهها که سیال درون آن در صفحهاي عمود بر جهت جریان برقرار است. با وارد نمودن زاویه شیب سطح بالایی شکل 9) در رابطه 0) میتوان آن را در حالت کلی براي انواع آبگیر کفی با شیب سطح بالایی و بدون آن بکار برد رابطه ): Q = C nbl P شکل 9 ): طول آبگیر با سطح شیبدار αزاویه سطح بالایی محیط متخلخل با افق میباشد. L g y cosα y y ) Q = C nb g y ) ) 5-3 آنالیز ابعادي با بکارگیري متغیرهاي هیدرولیکی و هندسی موثر بر میزان جریان انحرافی میتوان رابطهاي جهت برآورد مقدار ضریب شدت جریان بدست آورد. بدین منظور ابتدا با بکارگیري آنالیز ابعادي متغیرهاي بدون بعد موثر بر ضریب شدت جریان از محیط متخلخل مشخص و سپس به بررسی چگونگی تاثیر آنها پرداخته میشود. اندازه گیري مقدار جریان انحرافی در هر آزمایش و نیز مقادیر اندازه گیري شده پارامترهاي هیدرولیکی امکان برآورد دبی جریان با استفاده از روابط تي وري و از آنجا تعیین ضریب دبی جریان را فراهم میکند. با صرفنظر کردن از اثرات مربوط به کشش سطحی و تراکم پذیري مایع قانون فیزیکی حاکم بر جریان خروجی در طول آبگیر شکل زیر را به خود میگیرد: F ρ g, V, y, n,, L, S, S, form) 0, 50 p 0 = V ) g شتاب جاذبه ρ چگالی آب در رابطه ) محیط متخلخل سرعت جریان بالادست y 50 قطر متوسط سنگدانهها L طول آبگیر S p عمق جریان بالادست n تخلخل شیب سطح بالایی محیط متخلخل شیب کانال S 0 8
form و باکینگهام داریم: نشاندهنده شکل آبگیر میباشد. با انتخاب V و y ρ 3) در رابطه فوق به عنوان متغیرهاي اصلی و استفاده از قضیه Π y y C φ,, Fr, n, S L 50 = p Fr = V gy و form از رابطه ) حذف شدند. 6-3 رابطه پیشنهادي ضریب دبی عدد فرود بالادست میباشد. با توجه به یکسان بودن شکل آبگیر و شیب کانال عوامل S 0 با استفاده از دادههاي آزمایشگاهی و روش برازش میتوان رابطهاي جهت محاسبه ضریب شدت جریان اراي ه کرد. به منظور بررسی توام عوامل موثر بر روند تغییرات گذردهی آبگیر کفی با محیط متخلخل با استفاده از نرم افزار SPSS و به روش مرحلهاي بین متغیرهاي موجود برازش چند متغیره صورت گرفت. عواملی که به عنوان متغیر مستقل در معادله برازش مطالعه میشوند باید متغیرهاي هیدرولیکی و هندسی را در برگیرند. این متغیرهاي مستقل شامل کلیه متغیرهاي بیبعد شده به روش آنالیز ابعادي میباشند. آمد: بهترین رابطه ضریب دبی براي آبگیر کفی با توجه به رابطه ) به صورت غیر خطی با ضریب تبیین %9/8 بدست 0.509 0.739 y Fr 5 50 3.65 0 C = 9.8% 4) = R 0.363 8.58 y n S p + L y y و شیب رابطه 4) نشان میدهد ضریب دبی با Fr و رابطه مستقیم داشته در حالی که با n و مجموع L 50 سطح آبگیر رابطه معکوس دارد. در شکل 0) مقادیر بدست آمده از نتایج آزمایشگاهی با نتایج بدست آمده C S p از رابطه 4) جهت مقایسه حول خط 45 رسم شده اند. پراکنش ناچیز نقاط حاکی از انطباق خوب بین مقادیر ضریب دبی از رابطه 4) و مقادیر آزمایشگاهی میباشد. در این تحقیق با توجه به رابطه اراي ه شده دبی انحرافی مقادیر بدست آمده براي ضریب دبی جریان در آزمایشگاه < 0/4 < C 0/06 بدست آمد. 0,4 0, R = 0.98 Exprimental C 0, 0,08 0,06 0,04 0,0 0 0 0,0 0,04 0,06 0,08 0, 0, 0,4 Estimate C شکل 0): مقایسه نتایج ضریب دبی جریان آزمایشگاهی با نتایج محاسباتی از معادله 4) 9
4. خلاصه و نتیجه گیري نتایج این تحقیق نشان داد با افزایش دبی ورودي بالادست میزان دبی انحراف روند افزایشی دارد اما روند افزایشی آن با افزایش دبی ورودي ثابت نیست و بتدریج به مقدار ثابتی خواهد رسید. اندازه ذرات محیط متخلخل نیز بر روند دبی انحراف تاثیر قابل ملاحظه داشته چنانکه با افزایش اندازه ذرات میزان دبی انحراف روند افزایشی را نشان میدهد. نمود. با افزایش شیب سطح بالایی محیط متخلخل آبگیر از میزان دبی انحراف کاسته میشود. در این تحقیق رابطهاي جهت محاسبه دبی انحرافی از آبگیر پیشنهاد گردید. همچنین با استفاده از برازش غیرخطی رابطهاي براي ضریب دبی جریان برحسب پارامترهاي بی بعد بدست آمده اراي ه شد. طبق نتایج ضریب دبی جریان با عدد فرود بالادست Fr و نسبت عمق آب بالادست به قطر متوسط ذرات y / 50 رابطه مستقیم و با تخلخل n و مجموع نسبت عمق آب بالادست به طول آبگیر y / L و شیب سطح آبگیر S p رابطه معکوس دارد. هرچند گذردهی کانال انحراف در روش جدید اراي ه شده در مقایسه با آبگیر کفی با کف مشبک مقدار کمتري است اما به علت کارایی سیستم در بلند مدت عدم نیاز به نیروي انسانی جهت نگهداري در دسترس بودن مصالح سنگدانهاي در محل و اقتصادي بودن طرح میتوان این گزینه را به عنوان جایگزین مناسبی براي آبگیرهاي کفی با کف مشبک معرفی 5. مراجع - Bouvar M, 99), Mobile Barrages an Intakes on Seiment Transporting Rivers, IAHR monograph series, Rotteram, Balkema. - فغفور مغربی محمود رزاز مهدي 385): "بررسی عددي و آزمایشگاهی رفتار هیدرولیکی آبگیرهاي کفی" هفتمین کنفرانس بین المللی عمران دانشگاه تربیت مدرس. 3- Brunella S an W Hager an H.E Minor, 003), Hyraulics of bottom rack intake, Journal. of Hyraulic Engineering, ASCE, 9 ), pp. -0. 4- Righetti M an S Lanzoni, 008), Experimental stuy of the flow fiel over bottom intake racks, Journal of Hyraulic Engineering, 34: -5. 5- Venkataraman P an M. S Nasser an A. S Ramamurthy, 979), Flow behavior in power channels with bottom iversion works, Proc., XVIII IAHR Conf, 4, pp. 5. 6- Nosea G, 955), Operation an esign of bottom intake racks, Proc, VI General Meeting IAHR. 3 7), pp. -. 7- Subramanya k, 98), Flow in Open Channels, New Delhi, Mc Graw-Hill Book Company. 8- Leps T.M, 973), Flow Through Rockfill in Embankment Dam Engineering, John Wiley, New York. 9- Li B an V.K Garga an M.H Davies, 998), Relationship for non Darcy flow in rockfill, Journal of Hyraulic Engineering, 06), pp. 06-. 0