بررسی آزمایشگاهی خصوصیات هیدرولیکی جریان روی سرریز سد وشمگیر با دریچه لاستیکی و مقایسه آن با سرریز لبه تیز، لبه پهن و استوانه ای

سد وشمگیر با ارتفاع 21 متر یکی از سدهای قدیمی کشور است که در استان گلستان واقع شده است. سد وشمگیر با یک مخزن اصلی و سه مخزن فرعی مجموعا با حجم اولیه 96 میلیون متر مکعب احداث شده است. اما در شرایط فعلی با پایان یافتن عمر مفید سد و پر شدن مخزن سد در اثر ورود رسوبات سیل های متعدد، به 45 میلیون متر مکعب تنزل یافته است. نقشه های توپوگرافی موجود نشان می دهد که امکان افزایش ارتفاع بدنه اصلی سد و دیواره های جانبی آن وجود ندارد و از تمامی پتانسیل منطقه برای احداث سد استفاده شده است. بنابراین تنها راه حل موجود برای افزایش ظرفیت مخزن، افزایش ارتفاع سرریز است. در همین راستا با توجه به محاسبات انجام شده افزایش یک متری ارتفاع سرریز مناسب بوده است. هدف از انجام این پژوهش، بررسی هیدرولیک جریان بر روی سرریز سد وشمگیر با دریچه لاستیکی و مقایسه آن با سرریز لبه تیز، لبه پهن و استوانه ای با استفاده از مدلسازی فیزیکی است.

در این تحقیق، ابتدا مدل ریاضی انور که مدلسازی قسمت بالادست سدهای لاستیکی است، بر روی جسم انعطاف بذیر آزمایش شد. سپس سد لاستیکی با 4 فشار درونی مختلف که نسبت های فشار داخلی به ارتفاع سد لاستیکی () 5/0، 7/0، 1 و 3/1 می باشد با جسم صلب ساخته و بر روی مدل سرریز اصلی سد نصب گردید. آزمایش ها در 7 دبی مختلف بین بازه 12.69 تا 30.45 لیتر بر ثانیه در یک کانال بتنی به عرض یک متر و طول 6 متر در شرایط غیرمستغرق و آب زلال در آزمایشگاه آب و رسوب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان صورت گرفت. در نهایت جهت بهره گیری از این مطالعات در طراحی سدهای لاستیکی معادلات خطی و غیرخطی مختلفی جهت تخمین ضریب دبی با استفاده از نرم افزار SPSS استخراج و ارائه گردید.

نتایج نشان داد رفتار هیدرولیکی سد لاستیکی به سرریز لبه پهن نسبت به سرریزهای لبه تیز و استوانه ای شباهت بیشتری دارد. در تمامی مدل ها با افزایش نسبت hs/P، ضریب دبی افزایش می یابد. همچنین در یک hs/p ثابت، با افزایش فشار درونی سد از 0.5 به 1.3، ضریب دبی به طور متوسط 19 درصد افزایش می یابد. همچنین محقق گردید در یک فرود ثابت با افزایش نسبت فشار داخلی به ارتفاع دریچه لاستیکی، ضریب دبی نیز با افزایش 13.7 درصدی تغییر می یابد.

بر اساس نتایج به دست آمده، مدل ریاضی انور، می تواند هندسه سدهای لاستیکی را به خوبی مدلسازی نماید. هندسه دریچه لاستیکی تابعی از فشار درونی آن بوده و با تغییر هندسه میزان دبی عبوری تغییر می کند. همچنین می توان نتیجه گرفت میزان دبی، ارتفاع دریچه لاستیکی و فشار درونی آن، ارتفاع جریان نسبت به تاج سد و ارتفاع آب بالادست از جمله عوامل موثر بر هیدرولیک جریان از جمله ضریب دبی می باشند.