فهرست مطالب

مجله هیدرولیک
سال یازدهم شماره 2 (تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/06/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقاله کامل
  • ناصر شکری، مسعود منتظری نمین *، جواد فرهودی صفحات 1-16
    یکی از مشکلات اساسی در توسعه مدل های غیرهیدرواستاتیک، چگونگی تعریف شرط مرزی سطح آزاد آب است. در برخی از مدل ها، موقعیت سطح آب با استفاده از روش های پرهزینه ای مانند VOF و MAC تعیین می شوند. این روش ها بر خلاف دقت مناسب، عموما هزینه محاسباتی بالایی دارند و دارای محدودیت های پایداری هستند. گروه دیگری از مدل های غیرهیدرواستاتیک موقعیت تراز آب را با استفاده از شرط مرزی سینماتیک سطح آب بدست می آورند. این مدل ها زمانی کارایی مناسبی دارند که گرادیان سطح آزاد آب ناچیز باشد. عموما در استفاده از شرط مرزی سینماتیک سطح آزاد، محدوده محاسبات هیدرواستاتیک در میدان محاسباتی به شکلی تعریف می گردد که در زمان شبیه سازی، تراز سطح آب خارج از این محدوده قرار نگیرد. استفاده از این الگوریتم، در شرایطی که گرادیان تراز سطح آب زیاد باشد، باعث می شود که بخش زیادی از میدان جریان بصورت هیدوراستاتیک حل شود. این مساله در محاسبات تراز سطح آب زیرزمینی نیز بصورت مشخص وجود دارد. در تحقیق حاضر برای مرتفع نمودن این مساله، با فرض وجود صرفا یک تراز آب در راستای قائم، مرز محدوده محاسبات هیدرودینامیک و هیدرواستاتیک در هر گام مکانی بصورت مجزا و مستقل تعریف می شود. لذا در هرگام زمانی، تعداد سلول ها در هر ستون شبکه محاسباتی متناسب با تراز سطح آب بصورت مجزا محاسبه شده و به روز می شود. با اعمال این تغییرات، محاسبه تراز سطح آب و میدان جریان بصورت قابل توجهی بهبود یافته است. در واقع این روش حدفاصل استفاده از روش VOF و روش شرط مرزی سینماتیک سطح آزاد آب می باشد، به گونه ای که دقت آن از روش شرط مرزی سینماتیک مرسوم بیشتر و حجم محاسبات و محدودیت پایداری آن از روش VOF کمتر می باشد.
    در این مقاله یک مدل غیرهیدرواستاتیک دو بعدی در قائم برای شبیه سازی هم زمان جریان با سطح آزاد و جریان در محیط متخلخل ارائه شده است. معادلات حاکم بر مدل، شکل توسعه یافته معادلات ناویر استوکس می باشد که در محیط سیال و محیط متخلخل به صورت یکسان بکار برده می شود. این معادلات با استفاده از روش حجم محدود و در مختصات کارتزین گسسته سازی شده و به کمک روش تحمیل فشار در دو مرحله حل شده اند. مدل توسعه داده شده، با درگیر کردن معادله سینماتیک سطح آزاد آب و شکل توسعه یافته معادلات ناویر استوکس، میدان فشار را بصورت کامل حل می نماید. به منظور مدل سازی آشفتگی، مدل استاندارد بکار گرفته شده است. در آزمون اندرکنش موج و موج شکن، مدل حاضر با گام زمانی 6 برابر بزرگتر از گام زمانی مدل VOF نیز پایدار بوده و به لحاظ زمان اجرا، به میزان 480 درصد بهینه تر از این روش می باشد.
    کلیدواژگان: مدل دوبعدی قائم، روش احجام محدود، مدل غیرهیدرواستاتیک، شرط سینماتیک سطح آزاد آب، محیط متخلخل
  • مجتبی مهرآیین*، مسعود قدسیان صفحات 17-31
    در تحقیق حاضر بررسی میدان جریان در نزدیک بستر اطراف آبشکن مستغرق قرار گرفته در قوس انجام شد. برای این منظور میدان جریان اطراف آبشکن های مستغرق با استفاده از دستگاه ADV اندازه گیری و بحث و بررسی در مورد پدیده انفجار آشفتگی در نزدیک بستر انجام شد. برای تحلیل دقیق میدان جریان نزدیک بستر از پارامترهای مختلف آماری و آشفتگی از جمله سرعت میانگین جریان، احتمال ایجاد پدیده های چهارگانه، زاویه اعمال پدیده های چهارگانه، میزان پایداری و تبدیل پدیده ها به یکدیگر، تنش های رینولدز و شار انرژی آشفتگی استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که ارتباطی بین میدان جریان و فرایند آبشستگی که توسط تحقیقات پیشین ارایه شده است، وجود دارد. شار انرژی آشفتگی، تخمین تنش های برشی وارد بر بستر، احتمال ایجاد پدیده ها و زوایای اعمال پدیده ها می توانند برای شناسایی نقاط مستعد آبشستگی استفاده شوند. تشکیل جریان های برگشتی در بالادست و پایین دست آبشکن موجب تقویت پدیده های اندرکنشی در این نواحی شده، در حالی که پدیده های بیرون رانی و جاروبی در ناحیه خارج از جریان های برگشتی سهم بیشتری داشته و در محدوده لایه برشی تشکیل شده در اطراف آبشکن قدرت بیشتری دارند. مقایسه بین فرایند انتقال رسوبات در اطراف آبشکن مستغرق با درصد استغراق کم و زیاد نشان داد که قدرت بیشتر تنش های برشی وارد بر بستر یکی از عوامل انتقال رسوبات از ناحیه نوک بالادست آبشکن با درصد استغراق کم می باشد، در حالی که در آبشکن با درصد استغراق زیاد افزایش تنش برشی وارد بر بستر در پایین دست آبشکن و در ناحیه برگشتی جریان، به دلیل ریزش جریان از تاج آبشکن موجب آبشستگی و حمل رسوبات توسط جریان برگشتی در این منطقه به سمت جان آبشکن و ته نشینی می شود. تفاوت موجود بین حداکثر مقادیر تنش های برشی وارد بر بستر بین آبشکن با درصد استغراق زیاد و کم و نیز بیشتر بودن شار انرژی آشفتگی در آبشکن با درصد استغراق کم در این نواحی می تواند قدرت بیشتر جریان برای آبشستگی در اطراف آبشکن با درصد استغراق کم و بزرگتر بودن حفره آبشستگی در اطراف این نوع آبشکن را توجیه کند.
    کلیدواژگان: انفجار آشفتگی، آبشکن مستغرق، میدان جریان نزدیک بستر، پدیده های چهارگانه آشفتگی
  • محمد جواد ساکی، ناصر طالب بیدختی*، نجم الدین واصلی، شاهرخ زند پارسا صفحات 33-42
    تجهیز نقاط تحویل به وسایل وادوات اندازه گیری جریان از مهمترین اقداماتی است که در راستای افزایش کارایی آب و ارتقای راندمان آبیاری در طی دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. درهمین راستا در سال 1386 تعداد 10 سازه فلوم گلوبلند در یکی ازکانال های درجهد و شبکه آبیاری و زهکشی در ودزن به نام کانال اردیبهشت نصب گردید. اما همانند سایر شبکه های کشور، این شبکه نیز با مشکل دقیق نبودن سازه ها و ادوات اندازه گیری و عدم کالیبراسیون آنها روبرو بود. در این پژوهش،سه سازه فلوم گلوبلند واقع در ابتدای کانال های درجه 3 به نام های T15، T19 وT20 به منظور بررسی صحت اندازه گیری آنها موردارزیابی قرار گرفتند. از آنجا که در شرایط کم آبی دقت اندازه گیری اهمیت زیادی دارد، لذا وضعیت سازه در این شرایط مورد بررسی دقیقتر قرار گرفت. اندازه گیری میدانی در طی یک فصل آبیاری (90-91) با استفاده از یک دستگاه میکرو مولینه دقیق و با تکرار حداقل 3 و حداکثر 5 نوبتبرای هر کدام از سازه ها انجام گرفته و ضمن محاسبه دبی، جداول و نمودارهای دبی- اشل برای آن ها ترسیم گردید. داده های میدانی با رابطه تئوری مقایسه و صحت رابطه در شرایط میدانی مورد تایید قرار گرفت. برای استخراج رابطه دبی -اشل برای دامنه وسیع تری از دبی ها، مدل وین-فلوم به منظور شبیه سازی عملکرد این سازه مورد استفاده قرار گرفت و نتایج نشان داد که مدل وین-فلوم قابلیت طراحی، شبیه سازی و ارزیابی انواع سازه های فلوم گلوبلند را داراست و جدول، منحنی و رابطه رگرسیونی دبی-اشل را استخراج و ارائه می دهد. از آنجا که سازه فلوم گلوبلند با مقطع سرریز لبه پهن در شرایط شبکه درودزن و شبکه های مشابه در دبی های حداقل در اندازه گیری جریان خطایی بین 12 تا 21 در صد دارد که به مراتب بیش از خطا در دبی های حداکثر است، لذا در این تحقیق با تغییر مقطع سرریز و شبیه سازی در مدل وین-فلوم، سازه ای دقیقتر در دبی های کم (و حتی در دبی های زیاد) نسبت به هندسه قبلی سازه ارائه شد که می تواند در نقاط حساس شبکه های آب کشور در شرایط کم آبی استفاده شود. این سازه با کوتاه کردن طول تیغه آب تشکیل شده روی سرریز لبه پهن ارتفاع اشل را بیشتر کرده تا دامنه کمتری از دبی در اشل های پایین عبور کند و به این طریق صحت اندازه گیری را افزایش داده است.
    کلیدواژگان: اندازه گیری دبی جریان، تیغه آب، خطای اندازه گیری، رابطه دبی، اشل، فلوم گلوبلند، مدل WIN، FLUME
  • احسان جعفری ندوشن*، احمد شکیبایی نیا، خسرو حسینی صفحات 43-59
    حرکت سریع رسوبات، می تواند منجر به جریان های بسیار مخرب و گذرا در محیط های رودخانه ای و ساحلی ناشی شود که بسیاری از مسائل ژئومورفولوژی و مهندسی با آن مواجه می شوند. شکست سد بر بستر فرسایش پذیر، زمین لغزش زیر دریا، ریزش دیواره رودخانه ها و خروج رسوبات از مخازن تنها چند نمونه از این مسائل هستند. پیش بینی دقیق پیچیدگی ها در سیستم آب -رسوب (یک سیستم جریان دانه ای متراکم چند فازی) هنوز یک چالش عمده برای مدل های مبتنی بر شبکه است. با توجه به توانایی روش های لاگرانژی بدون شبکه در مدل سازی تغییر شکل های بزرگ و ناپیوستگی ها، روش های لاگرانژی بدون شبکه می توانند یک فرصت منحصر به فرد برای مقابله با چنین پیچیدگی فراهم کنند. هدف از این تحقیق توسعه مدل لاگرانژی نیمه ضمنی ذرات متحرک با تراکم ضعیف (WC-MPS) برای شبیه سازی انتقال سریع رسوبات غیر چسبنده است. مواد دانه ای به صورت یک سیال غیر نیوتنی و ویسکو پلاستیک در نظر گرفته شده است. برای پیش بینی رفتار غیر نیوتنی فاز دانه ای، از مدل رئولوژیکی هرشل بالکی استفاده گردیده است که با استفاده از مدل نمایی توسعه داده شده است. روش MPSبا برخی نوسانات غیرفیزیکی فشار همراه است. چنین نوساناتی (هر چند کوچک) می توانند سبب ایجاد برخی ارتعاشات غیرفیزیکی شده و آستانه تسلیم جریان های دانه ای را تحت تاثیر قرار دهند. استفاده از فشار دینامیکی به جای فشار استاتیکی می تواند به تثبیت نوسانات فشار نیز کمک نماید. در برخی از مطالعات اخیر در مورد روش های MPS و SPH استفاده از فشار هیدرواستاتیک برای مواردی که شتاب قائم ناچیز باشد، پیشنهاد شده است. در مواردی که شتاب عمودی غیر قابل اغماض است، فشار هیدرواستاتیک کاربردی نمی باشد. لذا در این پژوهش، با بکارگیری فشار ترمودینامیکی هموار شده، به جای فشار هیدرو استاتیکی، به توسعه و بهبود این مدل در شبیه سازی جریان های دانه ای پرداخته شده است. در این مقاله، فروپاشی توده رسوب خشک و همچنین شکست سد بر روی بستر فرسایش پذیر با استفاده از مدل لاگرانژی بدون شبکه MPS مدل سازی گردیده است و با نتایج مدل آزمایشگاهی مقایسه شده است. بررسی ها نشان می دهد که فرایندهای مرتبط با رسوب به خوبی توسط روش های لاگرانژی قابل مدل سازی بوده و نتایج عددی با اندازه گیری های آزمایشگاهی تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: روش نیمه ضمنی درات متحرک (MPS)، مدل چند فازی، مدل هرشل بالکی نمایی، جریان دانه ای
  • مهدی اسمعیلی ورکی*، حنانه شفاعت طلب دهقانی، افشین اشرف زاده صفحات 61-76
    سرریزهای کنگره ای یکی از سازه های متداول به منظور تنظیم سطح آب و تخلیه جریان در کانال های انتقال آب و دریاچه سدها بدون نیاز به عملیات بهره برداری خاص می باشند. مشکل عمده در بهره برداری از این سازه ها در کانال های انتقال آب، ترسیب مواد رسوبی موجود در بالادست آن ها می باشد که در نتیجه عملکرد هیدرولیکی این نوع از سازه ها را تحت تاثیر قرار می دهد. در این پژوهش تاثیر تغییر هندسه و تغییر تراز کف کانال بالادست بر ضریب دبی جریان سرریزهای پلان کنگره ای- ذوزنقه ای به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در شرایط عدم تغییر تراز کف کانال و سه تراز کف کانال بالادست سرریز (30، 60 و 90 درصد ارتفاع سرریز) در 6 هندسه از سرریز کنگره ای- ذوزنقه ای انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از بررسی تاثیر ترازهای مختلف کف کانال بالادست بر ضریب دبی جریان این سرریزها نشان داد که تغییر تراز کف کانال به 30 و 60 درصد ارتفاع سرریز نسبت به عدم تغییر تراز کف کانال تاثیر معنی داری بر ضریب دبی جریان آن ها ندارند، ولی با افزایش تراز کف کانال بالادست به 90 درصد، ضریب دبی جریان این سرریزها نسبت به عدم تغییر تراز کف کانال تغییر چشم گیری نموده و به طور متوسط در هندسه های مورد بررسی 14 درصد کاهش می یابد. مقایسه نتایج حاصل از تغییر هندسه این سرریزها نشان داد که در ترازهای کف کانال کمتر از 90 درصد، به دلیل افزایش استغراق موضعی در سیکل های خروجی سرریزها با افزایش دبی جریان، هندسه های با زاویه راس سیکل کوچک تر و طول سیکل در جهت جریان (B) بیشتر، ضریب دبی جریان بالاتری داشتند. اما در ترازهای کف کانال 90 درصد، به علت آن که با افزایش سرعت جریان نزدیک شونده به سرریز، بخش عمده جریان از محدوده نزدیک به راس سیکل ها تخلیه می شدند، در نتیجه نیاز به مومنتم بیشتری برای خروج از سیکل ها داشتند و بنابراین ضریب دبی جریان سرریزهایی با زاویه راس سیکل بیشتر و طول سیکل در جهت جریان کمتر نسبت به سایر هندسه ها بیشتر بود.
    کلیدواژگان: سرریز کنگره ای، رسوب گذاری، ضریب دبی سرریز، سازه کنترل
  • یادداشت تحقیقاتی
  • سید محمد علی زمردیان*، حمیده غفاری، زهرا قاسمی صفحات 77-85
    روش های مختلفی برای کنترل و کاهش آبشستگی موضعی اطراف پایه پل وجود دارد. در این پژوهش تاثیر شکل طوق، ابعاد و محل نصب آن ها روی پایه و همچنین تاثیر شمع های فدا شونده، شکاف و طوق به طور جداگانه و همچنین ترکیب های دوتایی و سه تایی آن ها بر میزان آبشستگی در مدت زمان 5 ساعت بررسی و مقایسه شد. نتایج نشان می دهد طوق مربعی نسبت به طوق های دایروی و لوزوی شکل، عملکرد بهتری در کاهش آبشستگی دارد و فاصله نصب تراز بستر تاثیر بیشتری در کاهش آبشستگی نسبت به فواصل -0.4D و 0.4D+ دارد. طوق مربعی با 70% کاهش و سپس شمع های فدا شونده با 67/46% کاهش و شکاف با میزان بازشدگی 30% قطر پایه، با 31% کاهش به ترتیب بیشترین تاثیر را در کاهش بیشینه عمق آبشستگی داشته اند. ترکیب شمع های فدا شونده و طوق مربعی با 75% کاهش، بیشترین عملکرد را در کنترل آبشستگی نشان داد و این در حالی است که ترکیب سه تایی شمع های فدا شونده، طوق و شکاف بازده کمتری در کاهش آبشستگی نشان دادند؛ به گونه ای که ترکیب شمع فدا شونده، شکاف و طوق مربعی 68% کاهش و ترکیب شمع فدا شونده، شکاف و طوق دایره ای 67/66% کاهش در بیشینه عمق آبشستگی نشان داد.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، شمع فدا شونده، طوق، شکاف، پایه پل
|
  • Naser Shokri, Masoud Montazeri Namin*, Javad Farhoudi Pages 1-16
    In recent years, considerable accomplishments were devoted for developing non-hydrostatic models for simulation of water level in open channel flows. The main constraint to develop such models, arises from true definitions of water surface boundary condition. Some costly techniques such as VOF and MAC are used for these purposes. These techniques are confronted with high computational costs as well as durability limitations beside their apt accuracy. Another group of non-hydrostatic models determines the water surface elevation using kinematic equation of free surface. These models are of suitable efficiencies if the water level gradient is negligible. Generally, in such conditions, equal number of cells in column and varied height of cells in surface layer are considered. If water level gradient is high, a considerable parts of flow field are solved in hydrostatic condition which frequently occurs in water level of groundwater.
    To overcome these limitations in this research, the number of cells in each column was selected proportionate to varied water level which resulted in considerable improvements of water level and flow field. In fact, this technique falls in between VOF and the kinematic boundary condition of water level calculations. It was observed that the accuracy of this method is higher than the kinematic boundary condition with a lesser computational works and stability limitation than VOF. It is noteworthy to mention that, in wave interaction with porous structure test, with time step 6 times greater than VOF model, the current scheme is stable and considering running time, 480 percent more efficient.
    The number of cells in each time increments was adjusted commensurate with water level.
    This article details a vertical two dimensional non-hydrostatic model for simultaneous simulation of open flow level and water level in porous media. The governing equations are the developed forms of Navier-Stocks equations which commonly applied to fluid and porous media. These equations were discredited by means of finite volume method in Cartesian coordinates and solved by means of pressure bearing approach. The developed model is capable of solving the pressure field taking the advantages of the kinematic free water level and developed form of Navier-Stocks equations. The standard model of was used to model the turbulence.
    Keywords: Developed form of Navier-Stocks equations, Vertical two dimensional model, Finite volume method, Non-hydrostatic models, Kinematic condition, Free water level
  • Mojtaba Mehraein *, M. Ghodsian Pages 17-31
    In this paper the near bed turbulence bursting process around a spur dike is investigated. For this purpose the flow field around the spur dike was measured using ADV apparatus and the analysis of the turbulence bursting process was done by using the data. Different parameters such as mean velocities, probability of each events and angle of sweep and ejection event, stability of events, Reynolds shear stress and turbulent energy flux were used to analyze the events. Results of this paper confirm that there is strong relation between scour process and near bed flow field. The latter parameters can be used to find the region with scour potential. The upstream and downstream reverse flows make strong interaction events but the sweep and ejection events are dominant in the outer region of the reverse flow and in shear flow region and they have the maximum strength. Comparison between the sediment transport process around the spur dike with low and high submergence showed that near the upstream nose of the low submergence spur dike, the Reynolds shear stress is one of the sediment transport doer. However, in high submergence spur dike the maximum value of bed shear stress occurs in the downstream region of the spur dike where the overflow plunges to the bed surface. The differences between the maximum bed shear stress of the low and high degree of submergence of spur dike is one of the reasons for larger scour hole around the low submergence conditions as compared to the high submergence condition. In addition, larger values of the turbulent kinetic energy flux in low submergence condition is another reason.
    Keywords: Turbulence bursting, Spur Dike, Near bed flow field, Four quadrant events
  • Mohammad Javad Saki, Nasser Taleb Beydokhti *, Najmodin Vaseli, Shahrokh Zand Parsa Pages 33-42
    The discharge measurement at the delivery points is one of the most important issues that the irrigation network managers were dealing with during the last decade for improving water management and irrigation efficiency. Doroodzan Irrigation and Drainage Network, similar to other irrigation networks of Iran, was faced with the problem of measuring instruments, not being accurate with the lack of calibration. In this regard, one of the Doroodzan canals, Ordibehesht, was selected for the first time in Iran, in order to install long throated flumes structure during 2011.
    In this research, the structures installed in tertiary canals T15, T19, and T20 were surveyed. The measurements were made during the 2011-2012 irrigation season. The S4 Micro Moline was used in order to measure velocity and discharge. For each structure (T15, T19, and T20), measurement procedure was repeated at least three times. Consequently, the discharge was also measured for individual head and the Q-h tables and diagrams were prepared. The Win-Flume model was applied for (hydraulic) designing, calibration, solving the equations, and consequently deriving the Q-h equation and drawing the diagram and comparing the surveying data and the equation reports. The results showed that the model was capable of solving, reporting and comparison. The error of measurement at minimum discharge (12 to 21 percent) is larger than the estimation made by the model (6 to 9 percent). Therefore, the plan of the structure, especially the crest, was changed to fix the problem. The proposed plan of the structure (Mixed Crest) is designed by using the Win-Flume and it is more accurate and requires less submergence protection than the last one.
    Keywords: Water measurement structures, Win-Flume model, Q-h equation, Measurement error, Broad crested weir
  • E. Jafari Nodoushan *, A. Shakibaeinia, Kh. Hosseini Pages 43-59
    Rapid sediment motion, which is usually induced by highly erosive and transient flow (e.g. in rivers), is commonly encountered in hydro-environmental problems. Dam-break flow on erodible bed, landslide, failure of river banks and reservoir sediment flushing are few examples of these problems. Accurate prediction of the complexities involved in this water-sediment two-phase system (a multiphase granular flow) is challenging for many conventional mesh-based models. Due to their ability to handle the fragmentation and deformations of interfaces, the mesh-free particle/Lagrangian methods provide a unique opportunity to handle such complexities. The objective of this paper is to develop and implement a multiphase mesh-free model, based on Moving Particle Semi-Implicit (MPS) method, for simulation of rapid sediments transport. The model considers the sediment material as a non-Newtonian viscoplastic fluid whose behaviors is predicted using an exponentially-regularized Herschel-Bulkley (H-B) rheological model. MPS method has some fluctuations non-physical pressure associated. Such fluctuations (though small) can induce some non-physical vibrations and yield criteria for granular flows will be affected. In some recent SPH and MPS studies the use of hydrostatic pressure have been proposed for cases where vertical accelerations are negligible. In cases with significant vertical acceleration, the hydrostatic pressure is not applicable. In this study, by using a smoothed thermodynamic pressure instead of hydrostatic pressure, an improved granular flow simulation is achieved. Two test cases including: dry sediment collapse and mobile-bed dam-break are modeled and compared with experimental results. Results show that sedimentation processes are well-reproduced by the developed model and numerical results show good agreement with laboratory measurements.
    Keywords: Moving Particle Semi-Implicit (MPS), Multiphase Model, Exponentially-regularized Herschel-Bulkley (H-B) rheological model, Granular flow
  • Mehdi Esmaeili Varaki * Pages 61-76
    Labyrinth weirs are one of the most common structures in regulating water level and release of flow in irrigation channels and reservoirs of the dams without special operation. A major problem in the operation of these structures in water conveyance channels is sedimentation at the upstream of the weirs, which can affect the performance of these structures. In this research, the effects of changes in the geometry and upstream channel bed of weirs on the discharge coefficient of the trapezoidal labyrinth weirs was investigated experimentally. Experiments were performed for cases without change in channel bed level and 3 levels of channel bed changes at the upstream of weirs (30, 60 and 90 percent of weir height), and six geometries of trapezoidal labyrinth weirs under wide range of flow discharges. The experimental results showed that increase of the channel bed level up to 60 percent of the weir height did not affect discharge coefficients of the labyrinth weirs. However, by increasing the channel bed level to 90 percent of weir height, there was a decrease of approximately 14 percent in discharge coefficients of the weirs with respect to the case with no changes in channel bed level. The comparison of results indicated that because of increase in local submergence at the outlet cycles of the weirs, for upstream channel bed level smaller than 90% of the weir height, the discharge coefficients of the trapezoidal labyrinth weirs with smaller angle of apex cycles and larger length of cycles in flow direction was more than other geometries of the weirs. By increasing the upstream channel bed level to 90 percent of the weir height, the approaching flow velocity increases and most parts of flow, releases from apex of the cycles since it requires larger momentum to exit from the cycles. Therefore, for discharge coefficient of the labyrinth weirs with larger angle of apex, both the cycles and smaller length of the cycles in flow direction were more effective than other geometries.
    Keywords: Labyrinth weir, Sedimentation, discharge coefficient, Control structures
  • Mohamadali Zomorodiyan * Pages 77-85
    There are different techniques to control and reduce local scour around the bridge piers. In this study the effects of collar shape, size and depth of placement on the pier were investigated. The effects of sacrificial piles, slot and collar separately and combinations of double and triad of them on the scour depth were studied. The result showed that the square collar was more effective than circular and lozenge collar in decreasing the scour depth. The installation of collar below the bed level, especially in the depth of -0.1 D was more effective than -0.4D and on the bed level in decreasing the scour depth. The maximum reduction of the scour depth occurred for square collar which equaled to 70% and the next was sacrificial piles with 46.67% and then the slot with 31% had the highest effect, respectively. Combination of sacrificial piles and square collar on the pier with 75% reduction was most effective in decreasing the scour depth.
    Keywords: Local Scour, Sacrificial Piles, Collar, Slot