چکیده سابقه و هدف: سرریزهای لبه تیز یکی از سازههای اندازه گیری، انحراف و کنترل سطح آب در پروژه های هیدرولیکی، آبی و زیست محیطی هستند. بنابراین بررسی ویژگی و خصوصیات آنها از جمله خصوصیات هیدرولیکی از مباحث مهم در طراحی این سازهها میباشد. تاکنون مطالعات متنوع و زیادی در خصوص سرریزهای لبه تیز صورت پذیرفته است. در خصوص تأثیر ناهمترازی طرفین رقوم بستر روی خصوصیات هیدرولیکی سرریزها، مطالعات محدودی 2 (باعث 1 انجام شده است. در سرریزهای لبه تیز نیز همچون سایر سرریزها ناهمترازی طرفین (نظیر آبشار تنطیم کننده تغییر در خصوصیات هیدرولیکی شده که باید مورد مطالعه قرار گیرند. مواد و روشها: آزمایشهای پژوهش صورت گرفته در آزمایشگاه هیدرولیک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری (وزارت جهاد کشاورزی) انجام گردید. آزمایشها در فلوم به طول 14 متر، عرض 60 سانتیمتر و ارتفاع 50 سانتیمتر انجام شد. سرریز لبه تیز دارای جنس پلکسی گلاس به ضخامت 6 میلیمتر، لبهتیز به ضخامت 2 میلیمتر، ارتفاع 20 سانتیمتر و طول 60 سانتیمتر بود. با مصالح مناسب رقوم بستر بالادست سرریز در سه مرحله تا ارتفاع 5 ،10 و 15 سانتیمتر بالا آورده شد و در هر مرحله مقادیر رقوم تاج سرریز و سطح آب در بالادست و پایین دست در دبیهای مختلف برداشت و مشخصات هیدرولیکی به دست آمد. در ادامه برای تعمیم نتایج از دینامیک سیالات محاسباتی )CFD3 (استفاده شد. بدین منظور در مدلسازی جریان با سطح آزاد از روی سرریز از نرمافزار 3D FLOW استفاده 3 شد. در این نرمافزار سرریز به عنوان مانعی با استفاده از روش نمایش کسری از مساحت یا حجم مانع ( FAVOR4 (و 4 سطح آزاد آن با استفاده از روش اصلاحشده حجم سیال ( VOF5 (محاسبه شد. معادلات حاکم در شبیهسازی نیز معادلات ناویر استوکس و پیوستگی جریانهای تراکم ناپذیر بودند. جهت مدل کردن آشفتگی نیز از مدل دومعادلهای ε − k حالت اصلاح شده 5 RNG6 استفاده شد. یافته ها: نتایج تطابق خوبی بین مقادیر آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی نشان داد. روند تغییرات ضریب آبگذری از دو روش یکسان بود. حداکثر اختلاف در مقادیر H به دست آمده در دبیهای برابر از دو روش فوق 11 %بود که قابل قبول میباشد. مشاهده شد که با افزایش رقوم بستر بالادست عمق جریان بالادست کاهش، سرعت و عدد فرود جریان افزایش خواهد یافت اما در نسبتهای بالاآمدگی بستر بالادست کمتر از 75/0) 75.0 ،(ܼ/ܲ < افزایش رقوم بستر بالادست تأثیر معنیداری روی ضریب آبگذری نداشت. در روش عددی انجام شده، ضریب آبگذری در مقادیر نسبتهای بلندای جریان (نسبت هد آب به ارتفاع سرریز) بیشتر از 5/0) 5.0/ܲ > ܪ) را با اندکی اغماض میتوان برای تمامی موارد مقدار متوسط 73/0 را در نظر گرفت. با افزایش دبی در نسبتهای مختلف از بالاآمدگی بستر بالادست اعداد فرود همگرا میشوند. در حالت خاصی که بستر بالادست همتراز تاج باشد (دراپ عمودی یا 1 (ܼ/ܲ = مقدار ضریب آبگذری برابر مقدار ثابت 6/0 خواهد بود که کمترین ضریب از بین حالتهای بررسی شده میباشد که با ضریب آبگذری سرریزهای لبهپهن مطابقت دارد و بنابراین در این حالت رقوم سطح آب نسبت به حالتهای دیگر در دبیهای یکسان افزایش خواهد یافت که با افزایش دبی این اختلافها بیشتر خواهد بود. در این حالت عدد فرود نیز برابر مقدار ثابت ୢ94C.0 = F୰ خواهد بود. نتیجه گیری: به طور خلاصه میتوان چنین نتیجه گرفت با افزایش رقوم بستر بالادست عدد فرود افزایش خواهد یافت و در نتیجه تیغه ریزشی افقی تر میشود. در محدوده (5.0/ܲ ≥ ܪ)، به استثنای زمانی که P/Z به سمت یک میل میکند، در بقیه موارد افزایش رقوم بستر بالادست و همچنین افزایش P/H تأثیر قابل ملاحظه ای روی ضریب دبی ندارند. در دامنه (75.0 (ܼ/ܲ < تغییرات رقوم بستر بالادست روی ضریب آبگذری تأثیر ندارند. در حالت خاص 1 ܼ/ܲ = نیز هر دو مقادیر ضریب آبگذری و عدد فرود همواره ثابت و بهترتیب 6/0 و 56/0 هستند.

کلمات کلیدی