چکیده

سرریزکلید پیانویی نوعی از سرریز غیرخطی است که برای جریان سطح آزاد، رشد و توسعه یافته است. هم اکنون، پروسه طراحی سرریزکلید پیانویی عمومی و استاندارد پذیرفته شده در دسترس نیست ، به منظور درک عوامل موثردر بازدهی ضریب دبی ، هندسه های مختلفی از این سرریز با اسـتفاده از مدل( RNG(k- و نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتیFLOW-3D با تغییر در نسبت پهنای کلیدها، افزایش تـراز تـاج بـا دیـواره جـان پنـاه و نصب ماهیچه ها در بالادست، شبیه سازی شد. پس از صحت سنجی نتایج عددی و توانایی نـرم افـزار در دقـت محاسـبات بـه بررسـی سـایر نمونـه هـا پرداخته شد .

کلمات کلیدی: سرریز کلید پیانویی ، ضریب دبی ، مدل عددی ،هیدرولیک جریان

.۱ مقدمه

سرریزها بخش مهمی از مجموعه سازه ها و متعلقات یک سد بوده واهمیـت آن از دیـدگاه فنـی و اقتصادی قابل درک است به نحوی که تضمین ایمنی سدها در مواقع سیلابی از طریـق تخلیـه جریـان مازاد بر حجم مخزنبر عهده سرریز بوده و هزینه ساخت سرریز معمولاً حدود ۲۰ درصـد هزینـه کـل پروژه می باشد. لذا انتخاب مناسب نوع سرریز و همچنین طراحی هیدرولیکی مناسب آن می توانـد در عملکرد درست کل طرح تاثیر گذار باشد.۱]تخلیه[ آب از سرریزها معمولاً با دو مشکل اساسـی همـراه

است اولی خطر ناکافی بودن ظرفیت تخلیه سرریز و دومی مربوط بـه اثـرات مخـرب رسـوب گـذاری است. گزارش های اعلام شده از خرابی سدها نشان می دهد که یک سوم از خرابی سدها بر اثـر کـم بودن ظرفیت تخلیه سرریز ها رخ داده است به همین دلیل )ICOLDکمیته بین المللی سـدها) توصـیه

کرده که سرریزسدهای بلند برای اطمینان از امنیت آنها مجدداً مورد بررسی قرار گیرند. لذا باید بـرای طراحی سرریزها سیلاب ها را با دوره بازگشت بزرگتری در نظر گرفت که این امر سبب افزایش عرض سرریز و به تبع آن باعث بالا رفتن هزینه ساخت سرریز می شود. به همین دلیل طراحان برای کـاهش قیمت ها سعی کردند که با رعایت ضریب اطمینان لازم ابعاد سرریزها را کوچک کننـد و سـاختار آن را ساده نمایند. محققین با انجام مطالعات متعدد به این نتیجه رسیدند که بـرای دسـتیابی بـه سـازه ای اقتصادی با کارایی بالا،سرریزها باید به صورت غیرخطی ساخته شوند.در این میـان شـکل جدیـدی از

۱

سرریزهای غیر خطی، سرریزهای کلید پیانویی هسـتند کـه توسـط موسسـه Hydrocoop فرانسـه و آزمایشگاه هیدرولیک و محیط زیست دانشگاه الجزایر Biskra مـورد بررسـی قـرار گرفتنـد. در سـال

۲۰۰۰ طرح اصلاح شده سرریزهای کنگره ای به منظور بهبود عملکرد هیـدرولیکی وهمچنـین کـاهش هزینه ساخت از طریق کاهش حجم بتن ریزی بصورت سرریز کلید پیانویی (Piano Key Weir) ارائه

شده است که نمونه ای از آن در شکل ۱-۱ نشان داده شده است. در این نوع از سرریزها ، بـر خـلاف سرریزهای کنگره ای ، دهانه ها یک در میان شیبدار به سمت داخل مخزن و بیرون بوده و با توجـه بـه شکل ذیل ، اجرای این نوع سرریزها نسبت به سرریزهای کنگره ای فضای کمتری نیـاز داشـته و لـذا فونداسیون این نوع سرریزها می توانند ابعاد کوچکتری داشته باشند به نحوی که ایـن مزیـت باعـث شده است تا بتوان از این نوع سرریز در تاج سدهای بتنی نیـز اسـتفاده نمـود از جملـه مزیـت هـای سرریزهای کلید پیانویی می توان به این موارد اشاره کرد: قابلیت احـداث بـر روی سـدهای موجـود و سدهای وزنی جدید را دارند، دبی مخصوص عبوری از سرریز را تا ۱۰۰ m3 /s/m افزایش مـی دهنـد ،

دبی عبوری از این سرریزها حداقل ۴ برابر سرریزهای معمولی است ، باعث افـزایش ظرفیـت ذخیـره مخزن می گردند ، از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده و هزینه نگه داری کمتری دارند.[۱]