Study of the effect of sloping-broad crested weir on the uniformity of flow into bilateral intakes in a channel bend

Document Type : Research Paper

Authors

1 Former M.Sc. Student of Hydraulic Structures, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

2 Associate Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

Abstract

Construction of weirs in river bends results in the non-uniformity of water flow across the channel bend and the poor performance of intake structures on both sides of the river. The main hypothesis for enhancing the uniformity is the change of the weir-crest profile from horizontal to sloping crest. The aim of the present study was to test the performance of horizontal and sloping broad-crested weirs in a channel bend under clear flow conditions, using both experimental and numerical models. The FLOW-3D model was calibrated and verified with the use of the experimental data. The numerical model was then applied for the simulation of different scenarios to test the effects of such parameters as the location of the weir at the bend; slope of the weir’s crest; geometries of bilateral intakes including alignment, width and sills; and upstream flow conditions. The results indicate that the sloping crest weir provides an enhance performance by reducing transverse gradients of water surface at upstream control section, and thereby increasing the flow rates towards the two bilateral intakes. It is concluded that a weir with sloping crest (in the range of 2º to 5º toward the outer bank of the bend), at the position of 30 to 60 degrees along the bend, with the intake angle in the range of zero and 60 degrees (respect to the main channel flow), the ratio of intake to main channel width of (1:10), and with the use of entrance sill satisfies the requirements for a better performance. The intake angle of zero is the best choice. In the case of normal intakes, the weir is recommended to be placed at 30 degrees downstream of the bend entrance.

Keywords

References

1. ایاسه، ا. (1389). شبیه‌سازی جریان روی سرریز در پیچ یک آبراهه. پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.
2. حسینی مبری، س. ع.، یاسی، م. (1395). کارکرد سرریزهای لبه‌کوتاه کرامپ در پیچ یک آبراهه. مجله پژوهش آب ایران. 10(1): 59 - 67.
3. رستم آبادی، م. (1392). تعیین شرایط مناسب آبگیری جانبی از پیچ با استفاده از مدل عددی. رساله دکتری آب، دانشکده عمران، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
4. سلامت­روندی، ن. (1390). شبیه­سازی جریان روی سرریز در پیچ یک آبراهه با استفاده از مدل عددی FLOW-3D.. پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.
5. عبدالله‌پور، م. (1389). ارزیابی کارکرد سرریزهای لبه تیز با تاج شیب‌دار در پیچ 90 درجه. پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.
6. فرهادی بانسوله، ع. (1397). بررسی یکنواختی بده جریان در آبگیرهای طرفین سرریز لبه‌پهن در پیچ یک آبراهه با مدل FLOW-3D. پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
7. فرهادی بانسوله، ع. و یاسی، م. (1398). بررسی یکنواختی جریان در آبگیرهای طرفین سرریز لبه‌پهن در پیچ یک آبراهه. آبیاری و زهکشی ایران، 13 (5): 1294 -1306.
8. ولی­محمدی، ا. و یاسی، م. (1394). ارزیابی هیدرولیکی سرریزهای لبه‌پهن با تاج افقی و شیب‌دار در پیچ یک آبراهه. تحقیقات کاربردی مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی. 16 (65): 55 - 70.
9. یاسی، م. (1367). اصلاح مسیر و حفاظت دیواره رودخانه‌ها با روش‌های طبیعی ـ ساختمانی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، گروه آبیاری، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.
10. Boss, M.G. (1989). Discharge measurement structures. Published by ILRI, Wageningen, The Netherlands, 394 p.
11. Chanel P.G., & Doering J.C. (2008). Assessment of spillway modeling using computational fluid dynamics. Canadian Journal of Civil Engineering, 35(12), 1481-1485.
12. Kumcu, S. Y. (2017). Investigation of flow over spillway modeling and comparison between experimental data and CFD analysis. ASCE Journal of Civil Engineering, 21(3), 994-1003.
13. Meireles, I., Siva, S., Viseu, T. & Sousa, V. (2014). Experimental and numerical study of water intakes: Case study of the Foz Tua hydropower plant. Proceedings of the 3rd IAHR Europe Congress. Porto, Portugal.
14. Novak, P., Moffat, A., Nalluri, C. & Narayanan, R. (2007). Hydraulic structures, Published by Taylor & Francis, USA, 725 P.
15. WGWM (1991). Guidelines for stabilizing waterways. Working Group on Waterway Management (WGWM), Rural Water Commission of Victoria, Victoria،Australia, 301 p. (https://www.worldcat.org/).
Water and Irrigation Management
Volume 10, Issue 2
October 2020
Pages 317-330

Files

Share

How to cite

Statistics