بررسی کارایی هیدرولیکی سرریز کنگره ای با استفاده از روش عددی Flow۳D

سرریزها در مدیریت سیلاب ها و ایمنی سدها نقش حیاتی ایفا می کنند و بخش عمده ای از هزینه های ساخت سدها را به خود اختصاص می دهند. انتخاب سیلاب های با دوره های بازگشت بلندمدت برای طراحی سیلاب از اهمیت زیادی برخوردار است، اما در برخی موارد افزایش ظرفیت سرریز از طریق افزایش عرض آن به دلیل محدودیت های توپوگرافی غیرممکن است. یکی از راهکارهای افزایش ظرفیت آبگذری سرریزها، استفاده از سرریزهای کنگره ای است که با افزایش طول موثر تاج سرریز در یک عرض معین، امکان عبور دبی بیشتری را با حفظ بار هیدرولیکی مشابه فراهم می آورد. در این پژوهش، عملکرد هیدرولیکی سرریز کنگره ای با استفاده از مدل عددی Flow۳D و داده های آزمایشگاهی بررسی شده است. ازآنجاکه انجام مطالعه های آزمایشگاهی معمولا نیازمند صرف هزینه و زمان زیادی است، استفاده از شبیه سازی های عددی به منظور دستیابی به نتایج دقیق تر و قابل اعتمادتر برای ارزیابی رفتار هیدرولیکی سرریز کنگره ای در اولویت قرار دارد. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که نرم افزارFlow۳D  با استفاده از پارامتر های آماریR۲، DC و RMSE به ترتیب برابر است با (۰/۹۸۰۵، ۰/۹۷۲۵ و ۰/۰۱۴۲) که قادر است جریان عبوری از سرریزها را با دقت زیاد مدل سازی کند. مقادیر به دست آمده ضریب دبی در Flow۳D تطابق بسیار خوبی با داده های آزمایشگاهی کروکستون دارد و هم راستایی تقریبی این نتایج نشان دهنده دقت زیاد مدل عددی است. علاوه بر این در مقایسه با دبی های مختلف، برای نمونه خطای نسبی محاسباتی مشاهده شده برای دبی های ۰/۳۵، ۰/۶ و ۰/۴۴ (مترمکعب بر ثانیه) تقریبا ۰/۵ درصد محاسبه شده است، درحالی که برای دبی های ۰/۳، ۰/۴ و ۰/۵۷ به ترتیب خطاهایی معادل ۸، ۶ و ۴ درصد مشاهده شد. نتایج نشان می دهد که این ابزارها می توانند در تحلیل های هیدرولیکی دقیق و بهینه سازی طراحی سرریزها، سیستم های آبیاری و پدیده های دینامیک سیالاتی به طور موثری استفاده شوند.

کلیدواژه ها:

Head water ، Numerical modeling ، Labyrinth weir ، Hydraulic structures ، Flow ۳D ، بار آبی ، مدل سازی عددی ، سرریز کنگره ای ، سازه های هیدرولیکی ، Flow ۳D