حل عددی نیمرخ طولی سطح آب سد سنگریزه‌ای همگن در شرایط توزیع فشار غیر هیدرواستاتیک

نویسندگان

1 دکتری سازه‌های آبی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران

2 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران

3 دانشگاه یاسوج

doi
10.22059/ijswr.2022.345220.669318
چکیده

استفاده از سنگریزه‌ها در طراحی سازه‌های آبی نظیر سدهای سنگریزه‌ای، با توجه به ملاحظات زیست محیطی روز به روز رو به افزایش است. مطابق مبانی هیدرویکی، با افزایش شیب سطح آب و بستر و یا ایجاد انحنای قابل ملاحظه در خطوط جریان، توزیع فشار عمودی از حالت هیدرواستاتیک خارج می‌شود. در نتیجه در محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای به دلیل افت شدید انرژی و اختلاف زیاد بین تراز آب بالادست و پایین دست محیط، توزیع فشار از نوع غیر هیدرواستاتیک مورد انتظار است. در این تحقیق با استفاده از رابطۀ نحوه توزیع فشار غیر هیدرواستاتیک، معادله انرژی و با در نظر گرفتن رابطۀ افت اصطکاکی در محیط‌های سنگریزه‌ای، یک رابطه برای تعیین نیمرخ طولی سطح آب در داخل سدهای سنگریزه‌ای ارائه شده است. به منظور بررسی صحت معادله، نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده در آزمایشگاه هیدرولیک گروه آبیاری و آبادانی دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران بر روی یک سد سنگریزه‌ای همگن متشکل از مصالح سنگریزه‌ای رودخانه‌ای گرد گوشه با قطر متوسط 68/1، 27/2، 07/4 و 84/4 سانتی‌متر و در دو طول سد سنگریزه‌ای 50 و 100 سانتی‌متر، مورد استفاده قرار گرفت. حل عددی معادله معرف تغییرات سطح آزاد جریان در داخل سد سنگریزه‌ای و مقایسه نتایج با مقادیر آزمایشگاهی نشان می‌دهد که مدل به خوبی قادر به محاسبه نیمرخ طولی سطح آب سدهای سنگریزه‌ای در دبی‌های کم و زیاد است. تحلیل آماری نتایج نشان می‌دهد که میانگین خطای نسبی حاصل از کاربرد رابطۀ ارائه شده در این تحقیق، برابر 96/3 درصد می‌باشد.