به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « stepped spillway » در نشریات گروه « عمران »

تکرار جستجوی کلیدواژه «stepped spillway» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • ساناز حسنیان، بهاره پیرزاده*، حسین رجایی، محمود شفاعی بجستان
    امروزه سرریزهای متخلخل به دلیل عملکرد هیدرولیکی و فنی بالا از یک طرف و مضرات زیست- محیطی ناچیز از طرف دیگر، جایگزین مناسبی برای سازه های بتنی معمول در سیستم های انتقال و توزیع آب می باشند. در این تحقیق عملکرد هیدرولیکی سرریزهای متخلخل پلکانی با وجود انسداد بالادست ناشی از نشست رسوبات، به صورت آزمایشگاهی مدل سازی شد. آزمایش های این تحقیق در یک فلوم آزمایشگاهی به طول 11، عرض 5/0 و ارتفاع 5/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، انجام شده است. قابل ذکر است که ارتفاع کانال در 5/2 متر ابتدایی8/0 متر است. مصالح مورد استفاده در ساخت سرریز از چهار دانه بندی بین 13/1 تا 4 سانتی متر با ضریب یکنواختی نزدیک 1 انتخاب شدند. هر کدام از سرریز ها برای 7 انسداد مختلف بین صفر تا 100 درصد مورد آزمایش قرار گرفت. همچنین نتایج با یک مدل سرریز پلکانی صلب با و بدون انسداد نیز مقایسه شد. مقدار درصد افزایش ضریب دبی برای سرریز متخلخل تقریبا بین 34 تا 230 درصد بیشتر از سرریز صلب است. نتایج نشان داد که انسداد در سرریز صلب تنها در درصد های بالای 80 درصد بر ضریب دبی موثر بوده درحالی که در سرریز های متخلخل با افزایش انسداد ضریب دبی به تدریج کاهش می یابد. برخلاف سرریزهای صلب، روند تغییرات ضریب دبی با افزایش دبی در سرریزهای متخلخل، جز در انسدادهای بالا، نزولی بود. در نهایت با استفاده از الگوریتم بیان ژن رابطه ای تجربی برای محاسبه ضریب دبی جریان آزاد سرریز پلکانی متخلخل در شرایط وجود انسداد استخراج شد.
    کلید واژگان: ضریب دبی, سرریز پلکانی, سرریز متخلخل, انسداد}
    Sanaz Hasanian, Bahareh Pirzadeh *, Seyed Hossein Rajaei, Mahmood Shafai Bejestan
    Stepped spillways are one of the types of weirs used in waterway systems. This structure is used to discharge measurement, energy dissipation, and water aeration. Due to engineers' tendency towards environmental sustainability and not manipulating natural landscapes, porous spillways made of stone in the form of gabions are a suitable alternative to impermeable concrete spillways. These spillways have technical, economic, environmental, and hydraulic priorities compared to conventional concrete stepped spillways. Porous spillways are a suitable alternative to the usual concrete spillways in water transmission and distribution systems due to their high hydraulic and technical performance on the one hand and negligible negative environmental impact on the other hand.In this research, the hydraulic performance of the porous stepped spillway under free flow conditions has been investigated in a laboratory manner. This research investigates the effect of different variables including flow rate, upstream blockage, and porosity, on the discharge coefficient of the porous spillway. The materials used in the porous spillway were selected from four gradations between 1.13 and 4 cm with a uniformity coefficient close to 1. Each porous spillway was tested for seven blockages between zero and 100%. Also, the results were compared with a solid stepped spillway model with and without blockage. In the following, it has been extracted to present the empirical relationship of the discharge coefficient in these spillways under blockage conditions, using the dimensional analysis of effective dimensionless parameters under free flow conditions.Finally, in the final part, based on the dimensional analysis, two empirical relationships are presented using SPSS and GEP (gene-expression programming) for calculating the free flow discharge coefficient for porous stepped spillways.The results showed that the free flow discharge coefficient increases with the size of the filling material. The percentage increase in discharge coefficient for porous stepped spillways is approximately 34 to 230% higher than that of solid spillways. Unlike solid spillways, whose free flow discharge coefficient increases with increasing the flow rate, in porous stepped spillways, the trend of free flow discharge coefficient changes in low flow rates is downward. With an increasing flow rate, it gradually becomes horizontal and then increases with a slight slope. As the blockage increases, the flow coefficient in the porous stepped spillway gradually decreases. In blockages above 80%, the flow coefficient of the porous stepped spillway is insignificantly different from the solid stepped spillway. In the solid stepped spillway, in the percentage of obstructions below 80%, the obstacle does not affect the free discharge coefficient. The presence of blockage upstream of the porous stepped spillways sometimes reduces the discharge coefficient by more than 70%. The extraction of empirical relationships based on the GEP meta-heuristic model has higher accuracy than those extracted from the nonlinear multivariate regression using SPSS. The average error of the relation of the GEP porous stepped spillway free discharge coefficient was 4%, and the nonlinear multivariate regression model was 7%.
    Keywords: Discharge coefficient, Stepped spillway, porous spillway, blockage}
  • Farzin Salmasi, Sina Razi, John Abraham

    In this study, the effect of different hydraulic parameters on the energy loss of flow over gabion stepped spillways are examined using physical models and comparisons are made with the other studies. Two end sills including rectangular and inclined shapes are used on each spillway step. The results showed that the influence of end sills in gabion stepped spillways with lower slopes is greater than that of spillways with higher slopes. The influence of end sills on energy loss in spillways with d50=40 mm and S = 1:2 is about 10% more than the spillways with d50=10 mm and S = 1:1 (d50 is the mean diameter of gravel in the gabion and S is the downstream slope of the gabion stepped spillways, vertical: horizontal). Energy dissipation in spillways with d50=10 mm and S = 1:2 is about 30 to 35 percent more than spillways with d50=10 mm and S = 1:1. Hence, end sills in spillways with gravel size of d50 = 10 mm have the most significant impact on the energy loss. Instead, the influence of the rectangular end sill on the energy loss is about 3-4% more than the effect of a triangular (inclined) end sill.

    Keywords: Energy Loss, Gabion, Inclined End Sill, Rectangular End Sill, Stepped Spillway}
  • آرش جاعل*، محمد راشکی قلعه نو، مسیح ذوالقدر

    استهلاک انرژی در سرریز های پلکانی از اهداف اولیه اینگونه سازه ها محسوب می شود. در این پژوهش دقت روش شبکه عصبی مصنوعی (ANNs)، روش مدل استنتاج عصبی فازی تطبیقی که بر اساس الگوریتم بهینه سازی کرم شب تاب آموزش دیده است (ANFIS-FA) و روش برنامه ریزی بیان ژن (GEP) در تخمین افت انرژی سرریز های پلکانی با رژیم جریان رویه ای مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با انجام آنالیز حساسیت به بررسی اهمیت پارامترهای ورودی در پیش بینی افت انرژی برای هریک از سه روش ذکر شده پرداخته شده است. بدین منظور از تعداد 154 سری داده آزمایشگاهی استفاده شده است. پارامترهای ورودی برای هر روش شامل عدد فرود اولیه پرش، عدد آبشار، تعداد پلکان، شیب سرریز پلکانی و نسبت عمق بحرانی به ارتفاع پله می باشد. نتایج نشان می دهد که هر سه روش توانایی بالاتری در پیش بینی افت انرژی نسبت به روش های کلاسیک برای تخمین افت انرژی که بر پایه روش های متداول رگرسیون گیری بنا شده اند داشته اند. دقت روش ANFIS-FA (با) اندکی بیشتر از روش GEP (با) می باشد. دقت شبکه عصبی اندکی پایین تر از دو روش فوق است. با این وجود بیشترین دقت بدست آمده مربوط به شبکه عصبی پرسپترون چندلایه با 3 لایه مخفی با تعداد بتریتب 12 و 8 و 7 گره در هر لایه می باشد. در هر سه روش موثرترین پارامتر، عدد آبشار و کم اثر گذارترین پارامتر، شیب سرریز پلکانی می باشد.

    کلید واژگان: استهلاک انرژی, سرریز پلکانی, شبکه عصبی- فازی تطبیقی, الگوریتم کرم شب تاب, برنامه نویسی بیان ژن}
    Arash Jael *, Mohammad Rashki Ghaleh Nou, Masih Zolghadr

    Energy dissipation in stepped spillways is one of the primary goals of such structures. In this study, the accuracy of the artificial neural network (ANNs) method, the adaptive fuzzy neural inference model method based on the trained firewall optimization algorithm (ANFIS-FA) and the gene expression programming method (GEP) in estimating the energy loss of skimming flow regime on stepped spillways has been studied. Also, by performing sensitivity analysis, the importance of input parameters in predicting energy loss for each of the three mentioned methods has been investigated. For this purpose, 154 series of laboratory data have been used. The input parameters for each method include the hydraulic jump Froude number, the Drop number, the number of steps, the pseudo bottom slope and the ratio of the critical depth to the height of each step.. The results show that all three methods had a higher ability to predict energy loss than classical methods for estimating energy loss based on conventional regression methods. The accuracy of the ANFIS-FA (with) method is slightly higher than the GEP (with) method. The accuracy of the neural network is slightly lower than the above two methods.However, the highest accuracy obtained is related to the multilayer perceptron neural network with 3 hidden layers with the number of 12, 8 and 7 nodes in each layer, respectively. In all three methods, the most effective parameter is the waterfall number and the least effective parameter is the pseudo bottom slope.

    Keywords: energy dissipation, stepped spillway, skimming flow, ANFIS-FA, GEP}
  • Mahla Alizadeh, Mahnaz Ghaeini Hessaroeyeh *, Ehsan Fadaei Kermani

    The special configuration of V- shape stepped spillways increases energy dissipation and aeration compared to the smooth spillways due to the creation of many vortices near the steps. In this research, the energy dissipation in different types of stepped spillways with various horizontal face angles has been investigated using numerical modeling. The FLUENT, was used to model the flow over V-shape stepped spillway. The k-ɛ realizable turbulence model was selected to model the turbulent flow. The numerical results were compared with the available experimental data. The results showed a reasonable agreement between two sets of data. Then the effects of horizontal face angle, roughness and the efficiency of the end sill were investigated by numerical modeling. According to the model results, as the horizontal face angle increased, the energy dissipation also increased. Furthermore, the efficiency of end sill on the stepped spillways increased the rate of energy dissipation about 2.8 to 3.99 percent because the end sill acted like a stilling basin. Moreover, the energy dissipation increased slightly about 0.9 to 1.94 percent by increasing the roughness. Also, areas of steps under the negative pressure that could create cavitation were determined to define the minimum negative pressure and its location in all of models. Finally, the simultaneous effect of several parameters was considered to increase the energy dissipation and the minimum negative pressure.

    Keywords: Stepped spillway, Energy dissipation, Numerical method, Fluent software}
  • کیومرث روشنگر*، سمیرا اخگر

    سرریز پلکانی یک طرح هیدرولیکی مقرون بصرفه جهت مستهلک نمودن انرژی جریان آب عبوری از روی سرریز است. بدلیل وجود برخی محدودیت ها در سرریزهای پلکانی، در این تحقیق برای افزایش و بهبود اثربخشی استهلاک انرژی طرحی درنظر گرفته شده است. بدین منظور تاثیر وجود المان های گوه ای شکل برتغییرات سرعت و فشار روی پله، ارتفاع آب پایین دست سرریز و در نتیجه استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا ابتدا با استفاده از مدل عددی Flow-3D چندین شکل از المان های گوه ای شکل با تغییر در چیدمان گوه ها و تغییر در میزان دبی مورد بررسی قرار گرفته و مدل مناسب ازجنبه بیشترین استهلاک انرژی در آزمایشگاه ساخته و مورد مطالعه قرار گرفته است. در آزمایشگاه 25 آزمایش بر روی 5 مدل فیزیکی، با تغییر در چیدمان گوه ها و دبی های متفاوت انجام گردید و با سرریز پلکانی ساده (بدون المان گوه ای) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهدکه افزودن المان های گوه ای بر روی سرریز پلکانی موجب کاهش سرعت و کاهش ارتفاع آب در پایین دست سرریز به ترتیب تا حدود 80% و 30% و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی تا حدود 7/2 برابر افزایش یافته است. با ترسیم پروفیل های توزیع فشار در لبه قایم پله و روی کف پله ملاحظه شد که فشار منفی روی کف پله به فشار مثبت تبدیل شده و فشار منفی در مقطع قایم تا حدود 96% کاهش و فشار مثبت در مقطع قایم تا حدود 2 برابر افزایش می یابد. همچنین با افزایش تراکم المان ها نتایجی که موجب افزایش استهلاک انرژی می شود چشمگیرتر است.

    کلید واژگان: سرریز پلکانی, المان های گوه ای, تغییرات سرعت و فشار, استهلاک انرژی, Flow-3D}
    Kiyoumars Roushangar *, Samira Akhgar

    A stepped spillway is a hydraulic and cost effective measure to dissipate the energy of large water flow over the spillway. Due to some limitations in stepped spillways, this study is intended a plan to increase and improve the effectiveness of energy depreciation. For this purpose, the effect of the wedge-shape elements on the velocity and pressure changes over the steps, water level and energy dissipation at downstream the stepped spillway are evaluated. In this regard, several forms of wedge elements are studied with changes in wedge arrangement and the rate of discharge by using numerical model of Flow-3D, and the appropriate models from the aspect of the most energy depreciation are selected and studied in the laboratory. In the laboratory, 25 experiments were performed on 5 physical models.Numerical and experimental results show that the addition of wedge elements on the stepped spillway has reduced the velocity and water depth at downstream of spillway to about 80% and 30%, respectively, and the energy dissipation over the stepped spillway increased by about 2.7 times. Also, by drawing the distribution profiles of pressure on the edge and the floor of steps, it was observed that the negative pressure in the horizontal section turned into a positive pressure. Also negative pressure in the vertical section decreased up to 96% and positive pressure increased about 2 times. As well as, by increasing the density of the elements, the results that increase the energy dissipation are more remarkable.

    Keywords: stepped spillway, wedge elements, change of the velocity, pressure, energy depreciation, Flow-3D}
  • علیرضا مردوخ پور، رامتین صبح خیز*، محسن ایثاری
    در مطالعه ی حاضر به بررسی تاثیر انواع مدل های آشفتگی و پدیده کاویتاسیون در سرریز پلکانی سد سیاه بیشه با نرم افزار Fluent پرداخته شده است. سه مدل آشفتگی ε-K با مدل های استاندارد و RNG و ω-K و سه دبی (دبی حداقل و حداکثر به ترتیب معادل 150 و 170 مترمکعب بر ثانیه و دبی سیلاب معادل 203 مترمکعب بر ثانیه) در نظر گرفته شدند. اعتبار سنجی روش عددی با شبیه سازی یک سرریز آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت و تطابق مناسبی مشاهده شد. نتایج نشان داد که در سرریز سد سیاه بیشه با دبی 203 مترمکعب بر ثانیه در ناحیه ی پایین دست سرریز پلکانی، احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون محتمل تر است. از این رو می توان در مکان های مناسب، از سیستم هوادهی مناسب استفاده کرد تا با کاهش سرعت در نواحی مورد نظر، احتمال وقوع کاویتاسیون کاهش یابد. همچنین با تغییر در نوع مدل آشفتگی، شاخص کاویتاسیون در هر نقطه از سرریز دچار تغییر می شود، بنابراین انتخاب مدل آشفتگی به منظور بررسی کاویتاسیون از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به طوریکه به عنوان مثال مقدار بیشینه سرعت ایجاد شده در مدل های مورد بررسی با دبی 150 مترمکعب بر ثانیه برای مدل آشفتگی ε-K با مدل استاندارد برابر 1.34 متر بر ثانیه، برای مدل آشفتگی K-ε و مدل RNG برابر 2.32 متر بر ثانیه و برای مدل آشفتگی K-ω برابر 1.32 متر بر ثانیه شد. مدل های K-ε استاندارد و K-ω در تمامی دبی ها بسیار نزدیک به هم بوده و استفاده از مدل آشفتگی K-ε و مدل RNG نسبت به دو مدل دیگر تفاوت داشته است.
    کلید واژگان: پدیده کاویتاسیون, آشفتگی, سرریزهای پلکانی, سرریز سد سیاه بیشه}
    Alireza Mardookhpour, Ramtin Sobhkhiz *, Mohsen Isari
    In the present research, the effects of different turbulence models and cavitation phenomenon in the stepped spillway of Siah Bisheh dam was investigated using the FLUENT model. Three standard K-Epsilon, Renormalization Group (RNG) K-Epsilon, and K-Omega turbulence models were employed for minimum, maximum, and flood discharge flows of 150, 170, and 203 cm3/s, respectively. The numerical method was validated by simulating a laboratory spillway, by which an appropriate consistency was observed. Also, the results showed that the probability of the cavitation phenomenon was more likely for a discharge flow of 203 cm3/s downstream of the stepped spillway area of the Siah Bisheh dam. Therefore, an appropriate aeration system can be utilized in suitable locations to reduce the probability of cavitation by decreasing velocity in the desired areas. Moreover, the cavitation index changed at each point of the spillway by changing the turbulence model type. Therefore, choosing the turbulence model to investigate the cavitation is of great importance. For example, the maximum velocities created in the investigated models with a discharge flow of 150 cm3/s for standard K-Epsilon, RNG K-Epsilon, and K-Omega turbulence models were 1.34, 2.32, and 1.32 m/s, respectively. The standard K-Epsilon and K-Omega models were very similar in all discharge flows and the results of the RNG K-Epsilon turbulence model were different from the other two models.
    Keywords: Cavitation phenomenon, Turbulence Models, Stepped Spillway, Siah bisheh Spillway}
  • سمیرا اخگر*، کیومرث روشنگر

    از مشخصه های بارز در عملکرد سرریز پلکانی، قابل ملاحظه بودن استهلاک انرژی در طول آن در مقایسه با انواع سرریزهای دیگر است. با توجه به این ویژگی، کسب دیدگاهی دقیق تر در ارتباط با پارامتر استهلاک انرژی و نهایتا افزایش مقدار آن، محور اکثر تحقیقات مربوط به این نوع سرریزها بوده است. در این تحقیق، جهت افزایش و بهبود اثربخشی استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی طرحی در نظر گرفته شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از مدل عددی Flow-3D تاثیر ایجاد حفره روی پله بر مشخصه های هیدرولیکی و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی بررسی شده و مدل مناسب از جنبه بیشترین استهلاک انرژی در آزمایشگاه ساخته و مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهدکه ایجاد حفره روی پله موجب کاهش سرعت تا حدود (%69-%82) و کاهش ارتفاع آب در پایین دست سرریز تا حدود 33% و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی تا حدود 4 برابر افزایش یافته است. با ترسیم پروفیل های توزیع فشار در لبه قایم پله ملاحظه شد که مقدار فشار منفی در دیواره قایم پله تا حدود 82% کاهش و فشار مثبت در محل وجود حفره و در داخل حفره به ترتیب تقریبا 3 و 4 برابر افزایش یافته است. فشار منفی در پروفیل های توزیع فشار روی کف پله به فشار مثبت تبدیل شده و فشار مثبت در نزدیکی لبه به دلیل وجود حفره افزایش یافته است. همچنین درصد خطای پارامترهای مورد بررسی در مدل عددی و آزمایشگاهی بسیار اندک و در حد قابل قبول بوده که نشان از تطابق مناسب بین داده های عددی و آزمایشگاهی است.

    کلید واژگان: سرریز پلکانی, پله های حفره دار, استهلاک انرژی, توزیع فشار و سرعت, Flow-3D}
    Samira Akhgar *, Kiyoumars Roushangar

    One of the most prominent features of the stepped spillway performance is the considerable loss of energy during it compared with other types of spillway. Considering this feature, obtaining a more detailed view on the energy dissipation parameter and, finally, increasing its amount has been the focus of most studies related to this type of spillway. For this purpose, using a Flow-3D model, the effect of pitched steps (steps with hole) on the velocity and pressure variations, water height at downstream and energy dissipation has been investigated. As well as the appropriate model of the most energy dissipation in the laboratory was developed and studied. Numerical and experimental results show that pitched steps reduces the velocity to about (82-69%) and reduces the water height at the downstream by up to 33%, and the energy dissipation is increased to about 4 times. According to the pressure distribution profiles at the vertical edge of the step, it was observed that the amount of negative pressure in the vertical wall decreased by about 82%, and the positive pressure was approximately increased by 3 and 4 times. The negative pressure on the floor of the steps is turned into positive and the positive pressure near the edge is increased due to the presence of the hole. Also, the results showed that the error rate of the studied parameters in the numerical and experimental models was very low and acceptable, indicating a good fit between numerical and experimental data.

    Keywords: stepped spillway, pitched steps, energy dissipation, pressure, velocity distribution, Flow-3D}
  • آیدین شیشه گران*، محمدرضا محمدخانی، محمدامین توکلی

    یکی از چالش‏های مهم در مهندسی سد، طراحی دبی جریان سرریزهای پلکانی است. میزان استهلاک انرژی در جریان های ریزشی بیشتر از جریان های رویه ای می باشد. 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 رویه ای لحاظ می گردد. در این پژوهش، پس از صحت سنجی با استفاده از نرم افزار Flow-3D جریان بر روی سرریز پلکانی سد سیاه بیشه شبیه سازی شد. جهت صحت سنجی، مقادیر منحنی دبی- اشل مورد ارزیابی قرار گرفته و خطای جذر میانگین مربعات برابر با 07/5 به دست آمد. طبق نتایج حاصل از شبیه سازی 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 رویه ای می شود.

    کلید واژگان: شبیه سازی عددی, سرریز پلکانی, جریان ریزشی, Flow-3D}
    Aydin Shishegaran *, MohammadReza Mohammadkhani, MohammadAmin Tavakoli

    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 Flow-3D model, the discharge flow of the Siah Bishe spillway was simulated. For validation, the values of the flow-Ashle 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.

    Keywords: numerical simulation, Stepped Spillway, Skimming Flow, Flow-3D}
  • علی فرودی خور، کیومرث روشنگر*، مجتبی صانعی

    از مشخصه های بارز در عملکرد سرریز پلکانی، قابل ملاحظه بودن استهلاک انرژی در طول آن در مقایسه با انواع سرریزهای دیگر می باشد. در این پژوهش مدلی فیزیکی از سرریز سد گرمی چای با وجه تمایز سطح بدنه ای پلکانی نسبت به نمونه واقعی، با مقیاس 1:50، در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری ساخته شده و عملکرد هیدرولیکی سرریز تحت تاثیر تغییرات نسبت عرض کانال پایین دست سرریز به عرض سرریز در تاج () در بازه 214/0 تا 286/0 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد، برای همه نسبت عرض ها تا قبل از استغراق با افزایش بار آبی بالادست ضریب دبی نیز افزایش یافته و همچنین تغییرات نسبت عرض در این بازه تاثیر قابل توجهی بر ضریب دبی سرریز نداشته است، اما هنگامی که سرریز در مرحله استغراق قرار می گیرد، تاثیر تغییرات نسبت عرض بر ضریب دبی چشمگیر می باشد. بعنوان مثال در 66/1= که بالاترین هد آبی مجاز در بالادست سرریز می باشد، مقدار ضریب دبی نسبی () در نسبت عرض های 214/0 و 286/0 به ترتیب برابر 798/0 و 63/1 گزارش گردید. علاوه براین، مقادیر استهلاک انرژی نیز در مرحله استغراق، تاثیرپذیری خود از تغییرات عرض را به وضوح نشان داد به نحویکه هر چه نسبت عرض () بزرگتر باشد پارامتر استهلاک انرژی (EΔ(به ازای یک دبی خاص کوچکتر خواهد بود. کارا ترین مدل در تحقیق حاضر ، مدل با نسبت عرض 286/0= معرفی گردید زیرا تنها مدل شناخته شد که توان عبور حداکثر دبی سیلاب محمتل را در حداکثر ارتفاع مجاز (5 متر) دارا می باشد.

    کلید واژگان: مدل فیزیکی, سرریز پلکانی, قوس محوری, عملکرد هیدرولیکی, استهلاک انرژی}
    Ali Forudi Khowr, Kiyoumars Roushangar *, Mojtaba Saneie

    Realization of the advantages of a higher degree of energy dissipation have created an increasing interest in stepped spillways. This study using a three dimensional, 1:50 scale, physical model was conducted to investigate the impact of variation downstream channel width of the converging stepped spillways with a curve axis. For this purpose, the converging stepped spillway with a curve axis was constructed and tested in four ratio of downstream channel width to spillway width ( ) ranging from 0.214 to 0.286. The results of the experiments indicated that in the converging steeped spillway by increasing total upstream head, the discharge coefficient will go up for each of the width ratio ( ) and before submergence stage for the spillway, the discharge coefficient is independent of downstream channel width variations. By contrast, when the spillway was submerged, there is a decrease in the coefficient of discharge can be caused by tailwater submergence and it causes the differences in the discharge coefficient for each of the widths ratio ( ). Also, the obtained data demonstrates that as increases, the flow depth and static pressure decreases at the bottom and the toe of the spillway model. Moreover, it was observed that as discharge increases, the energy dissipation decreases for all models, but model with higher ratio of lead to reduce more energy dissipation in higher discharge. In addition model with width ratio of due

    Keywords: Physical model, stepped spillway, curve axis, hydraulic performance, energy dissipation}
  • سید پدرام جزایری فارسانی، رامتین معینی
    در این تحقیق از یکی از جدیدترین الگوریتم های فراکاوشی به نام الگوریتم جستجوی گرانشیبه منظور طراحی بهینه اقتصادی سرریز پلکانی استفاده می شود. در حالت کلی، پروژه های سد سازی از پروژه های پر هزینه عمرانی می باشند که لازم است تا حد امکان هزینه های احداث آن ها کاهش یابد. از جمله سازه های پرهزینه احداثی سدها، سازه های مستهلک کننده انرژی می باشد. استهلاک انرژی در سدها به وسیله سازه های از جمله سرریزها مختلفی انجام می شود که در این تحقیق سازه مستهلک کننده انرژی مورد استفاده، سرریز پلکانی می باشد. بنابراین در این تحقیق از الگوریتم جستجوی گرانشی به منظور بهینه سازی هزینه های خاکبرداری و بتن ریزی سرریز پلکانی و در نهایت کاهش هزینه های احداث آن استفاده شده است. با انجام کدنویسی در محیط نرم افزار متلببه عنوان مطالعه موردی هزینه احداث سرریز پلکانی سد تهری هندوستان با استفاده از الگوریتم پیشنهادی حداقل سازی شده به گونه ای که قیود هیدرولیکی کامل برآورده شود. در ادامه نتایج با نتایج روشویتال وپوری و الگوریتم ژنتیک مقایسه می شود. مقایسه نتایج روش ویتال وپوری با دو الگوریتم مذکور نشان دهندهآن است که هنگامی که چهار پله منظور شود، نتایج الگوریتم ژنتیک و الگوریتم جستجوی گرانشی نسبت به روش ویتال وپوری به ترتیب6% و 6/7% بهبود می یابند و نتایج الگوریتم جستجوی گرانشی8/1% نسبت به نتایج الگوریتم ژنتیک بهبود یافتند.
    کلید واژگان: سازه های مستهلک کننده انرژی, سرریز پلکانی, طراحی بهینه, الگوریتم جستجوی گرانشی, الگوریتم ژنتیک, سد تهری}
    Sayyed Pedram Jazaeri Farsani, Ramtin Moeini*
    In this paper one of the newest meta-heuristic algorithms named Gravitational Search Algorithm (GSA) is used to optimal design of stepped spillway with minimizing cost. Generally, dam construction projects classify as expensive projects in which the related high costs should be reduced. Dams consist of different structures. One of these structures is energy dissipater structure. Generally, different structure such as spillway have been used for energy dissipation. Here, stepped spillway is considered as an energy dissipater structure. Therefore, GSA is used here for optimizing the excavation and concrete costs and reducing the final costs of this structure. With the use of MATLAB software for GSA coding, the Tehri dam in India is considered here as a case study and the construction cost is reduced using GSA so that all of the hydraulic constraints will be satisfied. In the following, the obtained results of GSA are compared with the results of Genetic Algorithm (GA) and Vittal and Porey (VP) approach. Comparing the results of VP approach with two used algorithms indicates that when the spillway has four steps, the results of GA and GSA are improved respectively 6% and 7.6% than the results of VP and the results of GSA are improved 1.8% than the results of GA.
    Keywords: energy dissipater structures, stepped spillway, optimal design, Gravitational Search Algorithm, Genetic Algorithm, Tehri dam}
  • آقای پژمان درخشان علمدارلو، آقای مهدی اژدری مقدم
    در سال های اخیر تحقیقات نشان داده است که سرریزهای پلکانی به عنوان راهکار مناسبی جهت استهلاک انرژی در سرریزها مورد توجه قرار داشته اند. از اهداف طراحی سرریز پلکانی می توان به افزایش شدت استهلاک انرژی در طول سریز و در نتیجه کاهش ابعاد حوضچه آرامش اشاره نمود. بنابراین طراحی بهینه ابعاد سریز بر اساس حداکثر انرژی مستهلک شده هدف اصلی در این تحقیق می باشد. در این مطالعه ابعاد سرریز به عنوان مجهولات در نظر گرفته شده است که براساس الگوریتم های تکاملی تفاضلی و کرم شب تاب و همچنین ترکیب دو الگوریتم این مجهولات به صورت بهینه طراحی شده است. با افزایش دبی جریان منجر به کاهش استهلاک نسبی انرژی و افزایش ارتفاع بهینه پله ها می شود. در این تحقیق از سه دبی جریان ورودی مختلف 422، 560. 2 و 776. 9 استفاده گردید. نتایج نشان داد که به طور مثال در در هر سه دبی میزان استهلاک انرژی در طول افقی پله ها 200 متر به روش ترکیب الگوریتم به ترتیب برای هر سه دبی برابر 79. 29، 78. 47 و 68. 47 درصد می باشد.
    کلید واژگان: سرریز پلکانی, استهلاک انرژی, طراحی بهینه, ترکیب الگوریتم تکامل تفاضلی و کرم شب تاب}
    In recent years, research has shown that as a good strategy for energy dissipation of spillway in stepped spillway have been considered. The design goals of stepped spillway can be used to increase the intensity of energy dissipation during spillway and thus reduce the dimensions mentioned stilling basin. Therefore optimum design of spillway on maximum energy dissipated main goal in this research. The dimensions of the spillway is considered as variables based on differential evolution algorithm and Firefly algorithm and also the combination of two algorithms for optimum design is variables. By increasing the flow rate is reduced relative energy dissipation and optimum height of the steps increases. In this study, three different inlet flow 422 (m3/s), 560.2 (m3/s), and 776.9 (m3/s), were used. The results showed that, for example, in  three  flow the energy dissipation during the horizontal steps of 200 meters by combining the algorithm, respectively, for the three flow is 79.29%, 78.47% and 68.47%.
    Keywords: Stepped Spillway, Energy Dissipation, Optimum Design, Combining Differential Evolution, firefly Algorithm.}
  • Similarity of Local Scour Profiles Downstream of Stepped Spillways
    Younes Aminpour, Javad Farhoudi
    Local scour downstream of hydraulic structures is one of the critical phenomena, which has absorbed a vast amount of interests by researchers. The designers of hydraulic structures, particularly, spillways try to utilize proper means to minimize the consequences of excess energies downstream of such structures which usually tend to erode their immediate downstream reaches. The stepped spillway is designed to create a large amount of energy losses by action of its steps to lessen the amount of scour evolution at its immediate downstream. This article presents the results of 67 experiments conducted at two different scales of stepped spillways, to study the local scour downstream of the structure. The experiments were planned to consider a wide range of geometrical factors, flow characteristics, and sediment properties. The time duration of experiments was ranged from 6 to 24 h which produced more than 80000 data points for analytical considerations. The results were used to render some regression equations to define the similarity among the scour hole profile and its geometrical characteristics. It was observed that a long-term observation would be required to reach the equilibrium state. However, semi-equilibrium conditions will be achieved some times after 24 h. It was also noted that the depth of scour hole adjacent to channel walls was bigger than that of centerline. Finally, it was realized that the stepped spillway causes energy dissipation between 42.06 and 74.82% which results in a shallower scour hole compared to ogee spillways.
    Keywords: Similarity, Scour depth, Stepped spillway, Froude number, equilibrium state}
  • نسیم سوری، علیرضا مجتهدی*
    از مشخصه های بارز در عملکرد سرریز پلکانی، قابل ملاحظه بودن استهلاک انرژی در طول آن در مقایسه با انواع سرریزهای دیگر می باشد. با توجه به این ویژگی، کوشش جهت کسب دیدگاهی دقیق تر در ارتباط با پارامتر استهلاک انرژی و نهایتا افزایش مقدار آن، محور اکثر تحقیقات مربوط به این نوع از سرریزها بوده است. در این مطالعه جهت ارزیابی تاثیر پارامتر هایی چون عمق بحرانی (yc)، تعداد پله ها (N) و شیب کف پله ها (a)، با ثابت در نظر گرفتن نسبت طول و ارتفاع کلی سرریز، از مدل نرم افزار Flow-3D به عنوان یک نرم افزار قوی در تحلیل میدان جریان، استفاده گردیده است. به منظور صحت سنجی عملکرد مدل عددی مربوطه در تخمین پارامتر استهلاک انرژی نیز یک مدل فیزیکی سرریز پلکانی در یک کانال جریان آزمایشگاهی مورد آزمایش قرار گرفته و با استفاده از سیستم پردازش تصویر، تغییرات پروفیل سطح جریان ارزیابی شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که با افزایش مقدار دبی، میزان استهلاک انرژی کمتری حاصل می شود. تعداد پلکان و شیب معکوس روی پله ها نیز از جمله عوامل دیگری هستند که بر میزان استهلاک انرژی تاثیر می گذارند. با افزایش تعداد پلکان و شیب معکوس روی هر پله، استهلاک انرژی بیشتر می شود. به طوری که در مدل 4 پله ای و با شیب ثابت 4 درجه، تغییرات دبی از 03 /0 به 08 /0 متر مکعب بر ثانیه، باعث کاهش میزان استهلاک انرژی به اندازه 5 /1% گشته در حالی که در دبی ثابت 03 /0 متر مکعب بر ثانیه، تغییر حالت پله از شیب صفر به شیب 4 درجه موجب افزایش استهلاک انرژی به میزان 9 /0% گردیده است. نهایتا، نظر به اهمیت روز افزون محاسبات نرم در مطالعه مسائل عملی، به ارزیابی پارامتر استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی با استفاده از سیستم استنتاج فازی پرداخته و اقدام به تهیه یک مدل سیستم استنتاج فازی بر اساس شرایط موجود شده است. مشاهده می گردد که نتایج حاصل از سیستم استنتاج فازی با مقادیر پیش بینی شده توسط مدل سازی عددی و داده های آزمایشگاهی دارای تطابق مناسبی است. ارزیابی نتایج حاصله، دلالت بر کارآئی مفهوم سیستم استنتاج فازی در محاسبه پارامتر استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی دارد.
    کلید واژگان: سرریز پلکانی, استهلاک انرژی, سیستم استنتاج فازی, مدل فیزیکی, سیستم پردازش تصویر, نرم افزار Flow, 3D}
  • یونس امین پور، رضا روشن، جواد فرهودی*

    مساله آب شستگی یکی از موضوعاتی است که همواره در طراحی انواع مختلف سازه های هیدرولیکی اهمیت دارد. از جمله این سازه ها، سرریز پلکانی است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تشابه بین نیمرخ های آب شستگی موضعی در پایین دست سرریز پلکانی می باشد. بدین منظور از نتایج حاصل از انجام 67 آزمایش بر روی دو مدل آزمایشگاهی مختلف در محدوده وسیعی از اعداد فرود ذره، طول حوضچه آرامش، عمق پایاب، دانه بندی ذرات رسوبی و دو شیب مختلف سرریز پلکانی استفاده شد. در این تحقیق از 5 طول مختلف حوضچه آرامش در محدوده 37 سانتی متر تا 120 سانتی متر استفاده شد. هم چنین محدوده دبی مورد استفاده 95/88-43/7 لیتر بر ثانیه بود. مدت زمان آزمایش ها 6 ساعته، 8 ساعته، 12 ساعته و 24 ساعته بود. در محدوده دبی مورد نظر، در شرایط یکسان آزمایشگاهی، بیشینه عمق آبشستگی در پایین دست حوضچه آرامش با طول 110 سانتی متر نسبت به بیشینه عمق آبشستگی در پایین دست حوضچه آرامش با طول 37 سانتی متر، 48 الی 78 درصد کاهش پیدا کرد. بر اساس نتایج به دست آمده از داده های آزمایشگاهی، تشابه بین نیمرخ های حفره آب شستگی در پایین دست سرریزهای پلکانی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور دو روش برای بی بعد کردن نیمرخ های آب شستگی ارائه شد؛ که بر اساس پارامترهای آماری، بهترین روش برای بی بعد کردن نیمرخ های آب شستگی انتخاب و تشابه بین نیمرخ های آب شستگی در پایین دست سرریزهای پلکانی نشان داده شد. روابط پیش بینی کننده عمق بیشینه آب شستگی، فاصله عمق بیشینه از انتهای حوضچه آرامش، طول حوضچه آرامش و حجم رسوبات انتقال یافته به پایین دست بر اساس پارامترهای بدون بعد، در زمان های مختلف بسط داده شد. هم چنین، تاثیر پارامترهای مختلف بر هندسه حفره آب شستگی مورد بررسی قرار گرفت. در مجموع آزمایش ها، 8 پروفیل عرضی در شرایط مختلف (برای دانه بندی و طول حوضچه های آرامش مختلف) برداشت گردید. در یک شرایط آزمایشگاهی معین، مقایسه ای بین آبشستگی در حضور سرریز پلکانی با آبشستگی در حضور سرریز اوجی انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که وجود سرریز پلکانی بین 06/42 تا 82/74 درصد باعث استهلاک انرژی می شود، که این امر، به جهت کاهش ابعاد حفره آب شستگی ایمنی بیشتر سازه سرریز پلکانی را نسبت به سرریز اوجی تحت شرایط مشابه توجیه می کند.

    کلید واژگان: آب شستگی موضعی, سرریز پلکانی, تشابه, حوضچه آرامش}
    Younes Aminpour, J. Farhoudi

    Scouring is one of the issues that is important in the design of various types of hydraulic structures. One of these structures is a stepped spillway. The aim of this study is to evaluate the similarity between the profiles of scour holes downstream of the stepped spillway. To do so، results of 67 experiments in two different experimental models were used; these results were in a wide range of particle Froude number، the stilling basin length، downstream depth، sediment particle size distribution and two different slopes of stepped spillway. In this study، 5 different lengths of stilling basin، from 37 cm to 120 cm، were used. Also، the range of utilized discharge was from 8. 43 lit/s to 88. 95 lit/s. Duration of the tests were selected to be 6-hours، 8 hours، 12 hours and 24 hours and، in total، 834 scour profiles and approximately 85000 points to were used derive required relations and to performother analyzes. Based on the experiments results، the similarity between scour-holes located in downstream of stepped spillway was analyzed. In this process، two methods were used to make the profiles dimensionless. Based on statistical parameters، best method was selected and similarity of downstream profiles were shown. Relations that predict maximum scour depth، the distance from maximum depth to the end of the stilling basin and volume of transported sediments are developed based on the dimensionless parameters in different time periods. Furthermore، impact of different parameters on the geometry of scour holes were studied. When the Froude number increases، while all other parameters are constant، the dimensions of the scour-hole increases. When the stepped spillway slope increases، the dimensions of the scour-hole decreases and، moreover، when the tail water depth increases، while all other parameters are constant، a deeper hole with longer longitudinal distance forms. Overall، 8 cross section profiles under different conditions were taken. These profiles indicate transverse development of the scour-hole، in addition to longitudinal development.

    Keywords: Local Scour, Stepped Spillway, Similarity, Stilling Basin}
  • محبوبه جم، ناصر طالب بیدختی*، اسدالله مردشتی
    کوشش های بسیاری برای افزایش راندمان استهلاک انرژی روی سرریز انجام شده است. در این پژوهش، شوت، به وسیله بلوک های دندانه دار از جنس تفلون و با شکل هندسی و چیدمان نوآوری شده پوشش داده شده است. آزمایش ها در سه شیب و شش دبی، برای پنج مدل آرایش متفاوت انجام شد. بر اساس نتایج آزمایشگاهی، تاثیر مستقیم هندسه زبری روی استهلاک انرژی بررسی گردید. همچنین افزایش میزان استهلاک انرژی به دلیل استفاده از چیدمان مختلط بلوک ها با اندازه های مختلف، مشاهده شد. نهایتا با توجه به استهلاک انرژی و عملکرد بالای سرریز پلکانی، مقایسه ای بین میزان استهلاک نسبی انرژی در سرریز پلکانی و سرریز پژوهش حاضر در زبری های معادل انجام شد که افزایش استهلاک نسبی انرژی سرریز جدید تا %21 نسبت به سرریز پلکانی مشاهده شد.
    کلید واژگان: بلوک دندانه دار, استهلاک انرژی, تحقیقات آزمایشگاهی, زبری, سرریز پلکانی}
    Mahboobe Jam, Nasser Talebbeydokhti *, Asadollah Mardashti
    Many investigations have been performed in order to increase the efficiency of energy dissipation over the spillways. In this study, the chute was roughened by means of the dentate blocks that were made of Teflon with new geometric shape and configurations. The experiments were carried out at three slopes, under six discharges and five dentate blocks configurations. Based on the laboratory results, it was concluded that the roughness geometry influences the relative energy loss. It was also found that using mix arrangements and selecting different sizes among roughness elements can increase the value of relative energy loss. Finally, it was observed that the dentate blocks spillway caused an extra 21% reduction in energy dissipation compared to the stepped spillway which is widely utilized to dissipate the energy.
    Keywords: Dentate Blocks, Energy Dissipation, Experimental Work, Roughness, Stepped Spillway}
  • M. C. Tuna
    Scour holes formed downstream from a stepped spillway may affect the safety and stability of a structure. The development of such scour hole can cause failure of the structure by undermining the riverbed, thus it is important to develop criteria that result in understanding how such a scour hole can develop. The literature contains many studies dealing with energy dissipation, aeration and oxygen transfer in stepped spillways. However, their downstream scour hole depth and geometry is not well documented. In this study, a physical model is employed to study the impact of offtake channel base angle of stepped spillways on the scour hole. The area of the longitudinal profile of the scour hole is used to evaluate the amount of scour at downstream from the stepped spillways. Experimental results showed that the takeoff angle of 30o is the optimum angle which gives minimum longitudinal area and maximum depth of the scour hole.
    Keywords: Stepped spillway, offtake channel base angle, scour hole geometry, scour depth}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال