دراسة تجريبية للتحكم في القفزة الهيدروليكية في القنوات المستطيلة باستخدام عتبات متحركة رقيقة القمة
محتوى المقالة الرئيسي
الملخص
تُعدّ القفزات الهيدروليكية من الظواهر الأساسية في هيدروليكا القنوات المفتوحة، حيث تؤدي دورًا مهمًا في تبديد الطاقة وتصميم أحواض التسكين. وقد أُجري بحث تجريبي لدراسة إمكانية التحكم في القفزة الهيدروليكية باستخدام عتبة رفيع الحافة بارتفاعات ومواقع مختلفة، وهو جانب لم يحظَ بدراسة نظرية كافية. وتبرز أهمية تحديد موقع القفزة الهيدروليكية بدقة داخل القناة الأفقية لتفادي أي أضرار محتملة على المنشآت المجاورة. شملت الدراسة تنفيذ 130 تجربة عند أرقام فرود ابتدائية تراوحت بين 3.42 و8.93، حيث تم قياس الأعماق الابتدائية واللاحقة، وأطوال القفزات، بالإضافة إلى فقدان الطاقة عند فتحات بوابات مختلفة ومعدلات تصريف متنوعة. وأظهرت النتائج أن موضع العتبة كان له تأثير محدود على نسبة العمق اللاحق (y2/y1)، لكنه ساهم بشكل ملحوظ في تقليل طول القفزة، وتثبيت موقعها، وتعزيز كفاءة تبديد الطاقة داخل حوض التسكين. كما بيّنت النتائج توافقًا جيدًا بين القيم التجريبية لنسبة العمق اللاحق والقيم النظرية المحسوبة باستخدام معادلة بيلانجر. وتم تطوير نماذج انحدار لتقدير نسبة العمق المتتالي، وطول القفزة، وفقدان الطاقة، والموقع الأمثل للحاجز، حيث تراوحت معاملات التحديد بين 0.82 و0.98. وتوفر هذه النتائج أساسًا عمليًا لتوجيه تصميم أبعاد العتبات ومواقعها بما يضمن تكوين قفزة هيدروليكية كاملة وتحقيق تبديد فعال للطاقة في أحواض التسكين.
##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.downloads##
تفاصيل المقالة
القسم
كيفية الاقتباس
المراجع
Abbaszadeh, H., Daneshfaraz, R., and Norouz, R., 2023. Experimental investigation of hydraulic jump parameters in sill application mode with various syntheses. Journal of Hydraulic Structures, 9(1), pp. 18–42. https://doi.org/10.22055/jhs.2023.43208.1245
Achour, B., and Amara, L., 2023. Control of the hydraulic jump by a broad-crested sill in a rectangular channel: New theory and experiment. Larhyss Journal, 20(2), pp. 111–140.
Achour, B., and Debabeche, M., 2003. Control of hydraulic jump by sill in a U-shaped channel. Journal of Hydraulic Research, 41(1), pp. 97–103.
Akan, A.O., and Iyer, S.S., 2021. Open Channel Hydraulics. Butterworth-Heinemann.
Al-Suhili, R.H.S., Karim, R.A., and Qadir, W.E., 2023. Discharge coefficient of contracted rectangular sharp-crested weirs: An experimental study. Journal of Engineering, 29(6), pp. 1–16. https://doi.org/10.31026/j.eng.2023.06.01
Alikhani, A., Behrozi-Rad, R., and Fathi-Moghadam, M., 2010. Hydraulic jump in stilling basin with vertical end sill. International Journal of Physical Sciences, 5(1), pp. 25–29. https://doi.org/10.5897/IJPS.9000293
Bachir, A., Amara, L., and Mehta, D., 2022. Control of the hydraulic jump by a thin-crested sill in a rectangular channel: New experimental considerations. Larhyss Journal, 19(2), pp. 141–157.
Chaudhry, M.H., 2008. Open-Channel Flow. Second Edition, Springer. New York
https://doi.org/10.1007/978-0-387-68648-6
Chow, V.T., 1959. Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill, New York.
Daneshfaraz, R., Morouzi, R., Ebadzadeh, P., Di Francesco, S., and Abraham, J.P., 2023. Experimental study of geometric shape and size of sill effects on the hydraulic performance of sluice gates. MDPI. Water, 15(2), pp. 1-16. https://doi.org/10.3390/w15020314
Dardeer, M.A., 2022. Studying the effect of triangular sill on hydraulic jump. Civil Engineering Research Magazine, 44, pp. 216–234.
Debabeche, M., and Achour, B., 2007. Effect of sill on hydraulic jump in a triangular channel. Journal of Hydraulic Research, 45(1), pp. 135–139. https://doi.org/10.1080/00221686.2007.9521753
Dixit, P., Shet, R., Kansagara, K., Wanjari, P., Jadhav, S., and Karkhanis, A., 2016. Control of hydraulic jump using abrupt rise inbed. International Journal of Modern Trends in Engineering and Research. 3(4).
Eltoukhy, M.A.R., 2016. Hydraulic jump characteristics for different open channel and stilling basin layouts. International Journal of Civil Engineering and Technology, 7(2), pp. 290–301.
Erryanto, S., and Dermawan, V., 2024. Double sill stilling basin to enhance energy dissipation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1311/1/012009
Fathi-Moghadam, M., Haghighipour, S., Lashkar, B., and Aghtouman, P., 2011. Reduction of stilling basin length with tall end sill. Journal of Hydrodynamics, 23(4), pp. 498–502. https://doi.org/10.1016/S1001-6058(10)60141-2
Forster, J.W., and Skrinde, R.A., 1950. Control of the hydraulic jump by sills. Transactions of the ASCE, 115(1), pp. 973–987. https://doi.org/10.1061/TACEAT.000634
Ghordnooshahre, A., Omid, M.H., Kooshakzadeh, S., 2010. The effect of broad-crested sill on the hydraulic jump characteristics in diverging stilling basins. Iranisn Journal of soil and Water Research. 41(1), Number 256745. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.2008479.1389.41.1.8.7
Gupta, S.K., and Mehta, R.C., 2010. Modeling of hydraulic jump characteristics in horizontal prismatic channels. In: Proceedings of MSHTFF Conference.
Hager, W.H., 2013. Energy Dissipators and Hydraulic Jump. Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-015-8048-9
Hager, W.H., and Bretz, N.V., 1986. Hydraulic jumps on rough beds. Journal of Hydraulic Research, 24(5), 307–314.
Hager, W.H., and Li, D., 1992. Sill-controlled energy dissipator. Journal of Hydraulic Research, 30(2), pp. 165–181. https://doi.org/10.1080/00221689209498932
Jadhav, S., and Karkhanis, A., 2016. Control of hydraulic jump using abrupt rise in bed. International Journal of Sciences Technology and Management, 6(4), pp. 22–29.
Jamshidi, A., Bejestan, M.S., Rahmanshahi, M., and Bahrami-Yarahmadi, M., 2025. Impact of continuous and dentate transverse baffles on vertical drop structure basin dimensions. Iranian Journal of Science and Technology,
Transactions of Civil Engineering. https://doi.org/10.1007/s40996-025-02058-z.
Karim, R.A., and Mohammed, J.R., 2020. CFD and PIV comparison for velocity distribution over spillways. Heliyon, 6(10), pp. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e05165
Kim, Y., Choi, G., Park, H., and Byeon, S., 2015. Hydraulic jump and energy dissipation with sluice gate. Water, 7(9), pp. 5115–5133. https://doi.org/10.3390/w7095115
Li, C.F., 1995. Determining the location of hydraulic jump by model test. Ohio University.
Mahmoud, S.H., and Mohamed, R.F., 2022. Effect of unconventional sills on energy dissipation. Journal of Al-Azhar University Engineering Sector, 17(65), pp. 1157–1172. https://doi.org/10.21608/auej.2022.265706
Moriasi, D., Arnold, J., Liew, M.W., and Veith, T. L., 2007. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Journal of ASABE. 50(3). https://doi:10.13031/2013.23153
Movahed, S.A.M., Mozaffari, J., Davoodmaghami, D., and Akbari, M., 2018. Semi-analytical equation to estimate hydraulic jump length. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 62(4), pp. 1001–1006. https://doi.org/10.3311/PPci.11257
Mundo-Molina, M., and Díaz Pérez, J.L., 2019. Estimation of hydraulic jump length in rectangular channel. Journal of Water Resource and Protection, 11(12), pp. 1481–1488. https://doi.org/10.4236/jwarp.2019.1112086
Nandi, B., Das, S., and Mazumdar, A., 2020. Experimental and numerical simulation of hydraulic jump. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. https://doi.org/10.1088/1755-1315/505/1/012024
Omid, M.H., Kouchakzadeh, S., and Gord-Noshahri, A., 2010. Sill-controlled hydraulic jump in expanding channel. Proceedings of ICE – Water Management, 163(10), pp. 515–522. https://doi.org/10.1680/wama.900085
Pagliara, S., and Peruginelli, A., 2000. Adverse-slope hydraulic jump control. Journal of Hydraulic Engineering, 126(11), pp. 847–851. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2000)126:11(847)
Samadi-Boroujeni, H., Ghazali, M., Gorbani, B., and Nafchi, R. F., 2013. Effect of triangular corrugated beds on hydraulic jump characteristics. Canadian Journal of Civil Engineering, 40(9), pp. 841–847. https://doi.org/10.1139/cjce-2012-0019
Taylor, J.R., 1997. An introduction to error analysis - the study of uncertainties in physical measurements. University Science Books. University of Colorado
Vischer, D., and Hager, W.H., 1996. Energy Dissipators. University of California.
Yager, W.C., 1960. Open channel hydraulics (review of Chow, V.T.). McGraw-Hill.
Yıldız, A., Marti, A. I., Yarar, A., and Yilmaz, V., 2020. Determination of hydraulic jump position using CFD. Romanian Journal of Ecology Environmental Chemistry, 2(2), pp. 78–85. https://doi.org/10.21698/rjeec.2020.211
