فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمه1-1- کليات.................................... 21-2- انواع سرريز ............................. 31-3- هدف تحقيق ............................... 51-4- اهميت تحقيق.............................. 71-5- نو آوري.................................. 81-6- گفتار هاي پايان نامه..................... 8 فصل دوم: مروري بر تحقيقات گذشتگان2-1-کلیات..................................... 112-2- سازه هاي ريزشي........................... 112-2-1- مکانيزم برخورد درسازه هاي برخوردي.... 142-3 -سازه هاي ريزشي گردابي.................... 192-3-1- سازه ورودي........................... 202-3-2- معادله دبي........................... 202-3-3- شفت ريزشي گردابي با تيغه هاي راهنما.. 212-3-3-1- جريان در شفت..................... 22 فصل سوم: شفت دندانه اي3-1- کليات.................................... 283-2- ساختار سرريز شفت دندانه اي............... 29 عنوان صفحه فصل چهارم: ساختار آزمايشي تحقيق4-1- کليات.................................... 314-2- سيماي مجموعه آزمايشگاهي.................. 324-3- تجهيزات اندازه گيري...................... 364-3-1 فلومتر الکترو مغناطيسي فلنجي مگاب 3000 364-3-2- دور سنج ليزري........................ 374-3-3- چرخ آبي مدور......................... 374-3-4- پيزومتر مخزن آرامش در بالا دست شفت سرريز 384-3-5- دور سنجي چرخ آبي در ابتداي خروجي شفت. 384-4- مدلهاي هيدروليکي.................................................................................................. 394-5- آناليز ابعادي و تعيين پارامترهاي موثر.......................................................534-6- روش چرخ آبي مدور و کاليبراسيون آن به منظور ارزيابي جريان دوفازي....................................... 564-7- سرعت دوراني چرخ آبي و ارتباط آن با استهلاک انرژي 584-8- محاسبه انرژي با قيمانده جريان در خروجي سرريز و ميزان استهلاکانرژي در هر مدل.............................. 684-10- زمان تحقيق.............................. 70 فصل پنجم: تجزيه و تحليل نتايج5-1- کليات.................................... 725-2- ارزيابي ميزان استهلاک انرژي شفت دندانه اي و بررسي کارايي آن735-2-1- بررسي و مقايسه مدلها از نظر هيدروليکي.. 995-3- نتايج حاصل از مقايسه مدلهاي مختلف با يکديگر جهت ارائهطرح بهينه.................................... 1025-4-پوشهاي جريان در مدلهاي مختلف.............. 104 فصل ششم: نتيجه گيري و پيشنهادات6-1- نتيجه گيري............................... 1196-2- پيشنهادات................................ 120 فهرست منابع و مأخذ............................. 121 فهرست جدول ها عنوان صفحه جدول 4-1: خلاصه ابعادي آزمايشهاي صورت گرفته بر روي شفت تيپ 1 44جدول 4-2: خلاصه ابعادي آزمايشهاي صورت گرفته بر روي شفت تيپ 2 48جدول 4-3: خلاصه ابعادي آزمايشهاي صورت گرفته بر روي شفت تيپ 3 52جدول 4-4: خلاصه ابعادي آزمايشهاي صورت گرفته بر روي شفت بدون دندانه ............................................... 52جدول 4-5 : رابطه دبي و عمق متوسط در کانال با شيب 3%............................................... 59جدول 4-6 : رابطه دبي و عمق متوسط در کانال با شيب 5%............................................... 60جدول 4-7 : رابطه دبي و عمق متوسط در کانال با شيب 8%............................................... 61جدول 4-8 : رابطه دبي و عمق متوسط در کانال با شيب 10%............................................................. 62جدول 4-9 : رابطه دبي و عمق متوسط در کانال با شيب 13.8%..... 63جدول 4-10 : مشخصات هيدروليکي جريان براي حالت فاصله چرخ آبي از کفکانالmm 6-کل دبيها و شيبها..................... 64جدول 4-11 : مشخصات هيدروليکي جريان براي حالت فاصله چرخ آبي از کفکانالmm 30-کل دبيها و شيبها.................... 65جدول 4-12 : مشخصات هيدروليکي جريان براي هر دو حالت فاصله چرخ آبي ازکف کانال 6 و30 ميليمتر-کل دبيها و شيبها....... 66ادامه جدول 4-12 : مشخصات هيدروليکي جريان براي هر دو حالت فاصلهچرخ آبي از کف کانال 6 و30 ميليمتر-کل دبيها و شيبها 67جدول 4- 13: زمان و نيروي کار صرف شده در اين پژوهش 70جدول 5-1: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 65*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 35*30 سانتي متري........................................... 74جدول 5-2: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 65*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 30*30 سانتي متري........................................... 75 عنوان صفحه جدول 5-3: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 65*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 25*30 سانتي متري........................................... 76جدول 5-4: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 55*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 35*30 سانتي متري........................................... 77جدول 5-5: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 55*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 30*30 سانتي متري........................................... 78جدول 5-6: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 55*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 25*30 سانتي متري........................................... 79جدول 5-7: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 45*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 35*30 سانتي متري........................................... 80جدول 5-8: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 45*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 30*30 سانتي متري........................................... 81جدول 5-9: مشخصات هيدروليکي و ميزان استهلاک انرژي در مدلهاي با شفت 45*30سانتي متر در پلان و 350 سانتي متر ارتفاع با دندانه هاي 25*30 سانتي متري........................................... 82 فهرست شکل ها عنوان صفحه شکل 1-1 : انواع اصلي سرريز..................... 3شکل 1-2: اتصال بين سرريز مستقيم و استهلاک کننده انرژي 4شکل 1-3: سرريز پله-حوضچه اي..................... 4شکل 1-4: اتصال بين سرريز و پاياب............... 5شکل 1-5: فرم کلي سرريز پيشنهادي............... 6شکل 2-1: انواع جريان در آبشار ريزشي در کانال منشوري مستطيلي 12شکل 2-2: سازه ريزشي توسعه یافته............... 12شکل 2-3: ريزش جت در يک حوضچه با کف افقي........ 15شکل 2-4: ضربه جت............................... 16شکل2-5: a) جت برخوردي محدود شده از جوانب b) زاويه برخورد δi 17شکل 2-6: شماي کلي شفت ريزشي آبشاري در Roman aqueductو3 رژيم مختلف شکل گرفته در آن................... 18شکل 2-7: طرح Vortex drop........................... 19شکل 2-8: شفت گردابي............................ 21شکل 2-9: المانهاي ايجاد کتتده بالشتک آبي مناسب. 24شکل 2-10: طرح مدل آزمايش شده سازه جديد ريزشي گردابي توسط25شکل 4-1: سيستم آزمايشگاهي شفت دندانه اي به صورت شماتيک همراه با جزئيات......................................... 33شکل 4-2 : تصوير سيستم آزمايشگاهي- ديد از عقب و راست........................................... 33شکل 4-3 : تصوير سيستم آزمايشگاهي- ديد از عقب و چپ 34شکل 4-4 : تصوير سيستم آزمايشگاهي- ديد از عقب .. 34شکل 4-5 : تصوير سيستم آزمايشگاهي- ديد از جلو...35 عنوان صفحه شکل 4-6 : تصوير سيستم آزمايشگاهي- ديد از جلو و راست... 35شکل 4-7 : تصوير سيستم آزمايشگاهي- ديد از جلو و چپ 36شکل 4-8 : فلومتر الکترو مغناطيسي فلنجي مگاب 3000 37شکل 4-9: دور سنج ليزري......................... 37شکل 4-10 : چرخ آبي مدور استفاده شده از نماهاي مختلف 38شکل 4-11 : پيزومتر مخزن آرامش در بالا دست شفت سرريز 38شکل 4-12: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 65*30 سانتي متر در پلانالف) با6 دندانه با رويه 35*30 سانتي متري ب) با 8 دندانه با رويه 3*30 سانتيمتريپ) با 10دندانه با رويه 35*30 سانتيمتري......... 41ادامه شکل 4-12: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 65*30 سانتي متر در پلانالف) با 6دندانه با رويه 30*30 سانتي متري ب) با 8 دندانه با رويه 30*30 سانتيمتري پ) با 10دندانه با رويه 30*30 سانتيمتري................. 42ادامه شکل 4-12: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 65*30 سانتي متر در پلان الف) با8 دندانه با رويه 25*30 سانتي متري ب) با 10 دندانه با رويه 25*30 سانتيمتري پ) با12 دندانه با رويه 25*30 سانتيمتري............... 43شکل 4-13: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 55*30 سانتي متر در پلان الف) با 6دندانه با رويه 35*30 سانتي متري ب) با 8 دندانه با رويه 35*30 سانتيمتري پ) با 10دندانه با رويه 35*30 سانتيمتري................. 45ادامه شکل 4-13: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 55*30 سانتي متر در پلان الف) با 6دندانه با رويه 30*30 سانتي متري ب) با 8 دندانه با رويه30*30 سانتيمتري پ) با 10دندانه با رويه 30*30 سانتيمتري................. 46ادامه شکل 4-13: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 55*30 سانتي متر در پلان الف) با 8دندانه با رويه 25*30 سانتي متري ب) با 10 دندانه با رويه 25*30 سانتيمتري پ) با 12دندانه با رويه 25*30 سانتيمتري................. 47شکل 4-14: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 45*30 سانتي متر در پلان الف) با 6دندانه با رويه 35*30 سانتي متري ب) با 8 دندانه با رويه 35*30 سانتيمتري پ) با 10دندانه با رويه 35*30 سانتيمتري................. 49ادامه شکل 4-14: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 45*30 سانتي متر در پلان الف) با 6دندانه با رويه 30*30 سانتي متري ب) با 8 دندانه با رويه 30*30 سانتيمتري پ) با 10دندانه با رويه 30*30 سانتيمتري................. 50عنوان صفحه ادامه شکل 4-14: حالتهاي مختلف مدل با شفت قائم 45*30 سانتي متر در پلان الف)با 8 دندانه با رويه 25*30 سانتي متري ب) با 10 دندانه با رويه 25*30 سانتيمتريپ) با 12 دندانه با رويه 25*30 سانتيمتري......... 51شکل 4-15: مدل با شفت قائم 65*30 سانتي متر در پلان بدون دندانه 52شکل 4-16 : ماکزيمم ارتفاع موثر بر سرعت دوراني چرخ 58شکل 4-17: رابطه دبي بر حسب عمق در کانال با شيب 3% 59شکل 4-18 : رابطه دبي بر حسب عمق در کانال با شيب 5% 60شکل 4-19 : رابطه دبي بر حسب عمق در کانال با شيب 8% 61شکل 4-20 : رابطه دبي بر حسب عمق در کانال با شيب 10% 62شکل 4-21 : رابطه دبي بر حسب عمق در کانال با شيب8/13%63شکل 4-22 : رابطه دور بر دقيقه چرخ آبي با مربع سرعت جريان در دو حالت فاصلهچرخ از کف کانال................................ 65شکل 4-23 : رابطه دور بر دقيقه چرخ آبي با مربع سرعت جريان در کل دبيها و شيبهاو فواصل مختلف چرخ آبي از کف کانال ............. 68شکل 5-1 : مقايسه استهلاک انرژي نسبت به دبي جريان جهت شفت 65*30سانتيمتري با تغيير تعداد دندانه ها الف) با دندانه هاي 35 سانتي متري(6، 8 و 10 دندانه) ب) بادندانه هاي30 سانتي متري (6، 8 و 10 دندانه) پ) بادندانه هاي 25 سانتي متري (8، 10 و 12دندانه..... 83شکل 5-2 : مقايسه استهلاک انرژي نسبت به دبي جريان جهت شفت 55*30سانتيمتري با تغيير تعداد دندانه ها الف) با دندانه هاي 35 سانتي متري(6، 8 و 10 دندانه) ب) با دندانه هاي 30 سانتي متري (6، 8 و 10 دندانه) پ) بادندانه هاي 25 سانتي متري (8، 10 و 12 دندانه).... 84شکل 5-3 : مقايسه استهلاک انرژي نسبت به دبي جريان جهت شفت 45*30سانتيمتري با تغيير تعداد دندانه ها الف) با دندانه هاي 35 سانتي متري (6، 8 و 10 دندانه)ب) بادندانه هاي 30 سانتي متري (6، 8 و 10 دندانه) پ) با دندانه هاي 25 سانتي متري(8، 10 و 12 دندانه)............................. 86شکل 5-4 : مقايسه ميزان استهلاک نسبي انرژي در برابر دبي، براي مدلهايي کهبيشترين مقدار استهلاک انرژي را در شفت با اندازه 65*30 سانتيمتري در هر 3 نوعدندانه (35، 30 و 25 سانتي متري) را دارند......................................................................... 87 عنوان صفحه شکل 5-5 : مقايسه ميزان استهلاک نسبي انرژي در برابر دبي، براي مدلهايي کهبيشترين مقدار استهلاک انرژي را در شفت با اندازه 55*30 سانتيمتري در هر 3 نوعدندانه (35، 30 و 25 سانتي متري) را دارند.......................................... 88شکل 5-6 : مقايسه ميزان استهلاک نسبي انرژي در برابر دبي، براي مدلهايي کهبيشترين مقدار استهلاک انرژي را در شفت با اندازه 45*30 سانتيمتري در هر 3 نوعدندانه (35، 30 و 25 سانتي متري) را دارند...............88شکل 5-7 : مقايسه ميزان استهلاک نسبي انرژي در برابر دبي، براي مدلهايي کهبيشترين مقدار استهلاک را در هر سه سايز شفت (65*30 ، 55*30 و 45*30سانتيمتري) در هر 3 نوع دندانه (35، 30 و 25 سانتيمتري) را دارند............................................... 89شکل شماره 5-8: تغييرات ميزان استهلاک نسبي انرژي بر حسب دبي، جهت شفت بااندازه 65*30 سانتيمتري با تغيير در اندازه دندانه ها الف) با 6 دندانه در اندازه هاي35، 30 و 25 سانتيمتري ب) با 8 دندانه در اندازه هاي 35، 30 و 25 سانتيمتريپ)با 10 دندانه در اندازه هاي 35، 30 و 25 سانتيمتري...................................... 90شکل شماره 5-9: تغييرات ميزان استهلاک نسبي انرژي بر حسب دبي، جهت شفتبا اندازه 55*30 سانتيمتري با تغيير در اندازه دندانه ها الف) با 6 دندانه در اندازه هاي35، 30 و 25 سانتيمتري ب) با 8 دندانه در اندازه هاي 35، 30 و 25 سانتيمتريپ) با 10 دندانه در اندازه هاي 35، 30 و 25 سانتيمتري...................................... 91شکل شماره 5-10: تغييرات ميزان استهلاک نسبي انرژي بر حسب دبي، جهت شفتبا اندازه 45*30 سانتيمتري با تغيير در اندازه دندانه ها الف) با 6 دندانه در اندازه هاي35، 30 و 25 سانتيمتري پ) با 8 دندانه در اندازه هاي 35، 30 و 25 سانتيمتريپ) با10 دندانه در اندازه هاي 35، 30 و 25 سانتيمتري...93شکل شماره 5-11: تغييرات ميزان استهلاک نسبي انرژي بر حسب دبي جهت سه سايزمختلف شفت (65*30، 55*30 و 45*30 سانتيمتري) با تعداد دندانه هاي مساويو هم اندازه الف) با 6 دندانه 35 سانتيمتري ب) با 8 دندانه 35 سانتيمتريپ) با 10 دندانه 35 سانتيمتري................... 95شکل شماره 5-12: تغييرات ميزان استهلاک نسبي انرژي بر حسب دبي جهت سه سايزمختلف شفت (65*30، 55*30 و 45*30 سانتيمتري) با تعداد مساوي دندانه هاي 30سانتي متري الف) با 6 دندانه 30 سانتيمتري ب) با 8 دندانه 30 سانتيمتريپ) با 10 دندانه30 سانتيمتري................... 96 عنوان صفحه شکل شماره 5-13: تغييرات ميزان استهلاک نسبي انرژي بر حسب دبي جهتسه سايز مختلف شفت(65*30، 55*30 و 45*30 سانتيمتري) با تعداد مساويدندانه هاي 25 سانتي متري الف) با 8 دندانه 25 سانتيمتري ب) با 10 دندانه 25سانتيمتري پ) با 12 دندانه 25 سانتيمتري........ 98شکل 5-14: پوش جريان براي مدل شماره 1 با شفت 65*30 سانتيمتر و 6 دندانهبا رويه 35*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه – جريان از نوع 1 ............................................... 105شکل 5-15: پوش جريان براي مدل شماره 1 با شفت 65*30 سانتيمتر و 6 دندانهبا رويه 35*30 سانتي متري در دبي 40 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 105شکل 5-16: پوش جريان براي مدل شماره 4 با شفت 65*30 سانتيمتر و 6 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 ............................................... 106شکل 5-17: پوش جريان براي مدل شماره 4 با شفت 65*30 سانتيمتر و 6 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 20 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 106شکل 5-18: پوش جريان براي مدل شماره 4 با شفت 65*30 سانتيمتر و 6 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 40 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 107شکل 5-19: پوش جريان براي مدل شماره 5 با شفت 65*30 سانتيمتر و 8 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 ............................................... 107شکل 5-20: پوش جريان براي مدل شماره 5 با شفت 65*30 سانتيمتر و 8 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 20 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 108شکل 5-21: پوش جريان براي مدل شماره 5 با شفت 65*30 سانتيمتر و 8 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 40 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 108شکل 5-22: پوش جريان براي مدل شماره 6 با شفت 65*30 سانتيمتر و 10 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 ............................................... 109شکل 5-23: پوش جريان براي مدل شماره 6 با شفت 65*30 سانتيمتر و 10 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 20 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 109شکل 5-24: پوش جريان براي مدل شماره 6 با شفت 65*30 سانتيمتر و 10 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 40 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 110شکل 5-25: پوش جريان براي مدل شماره 7 با شفت 65*30 سانتيمتر و 8 دندانهبا رويه 25*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 ............................................... 110شکل 5-26: پوش جريان براي مدل شماره 9 با شفت 65*30 سانتيمتر و 12 دندانهبا رويه 25*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 (ريزش از وسط) ................................. 111عنوان صفحه شکل 5-27: پوش جريان براي مدل شماره 9 با شفت 65*30 سانتيمترو 12 دندانهبا رويه 25*30 سانتي متري در دبي 20 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 ............................................... 111شکل 5-28: پوش جريان براي مدل شماره 9 با شفت 65*30 سانتيمترو 12 دندانهبا رويه 25*30 سانتي متري در دبي 40 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 در دندانه هايبالايي و نوع 1 در دندانه هاي پاييني ............ 112شکل 5-29: پوش جريان براي مدل شماره 13 با شفت 55*30 سانتيمتر و 6 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 ............................................... 113شکل 5-30: پوش جريان براي مدل شماره 13 با شفت 55*30 سانتيمتر و 6 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 20 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 113شکل 5-31: پوش جريان براي مدل شماره 13 با شفت 55*30 سانتيمتر و 6 دندانهبا رويه 30*30 سانتي متري در دبي 40 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 ............................................... 114شکل 5-32: پوش جريان براي مدل شماره 21 با شفت 45*30 سانتيمتر و 10 دندانهبا رويه 35*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 114شکل 5-33: پوش جريان براي مدل شماره 21 با شفت 45*30 سانتيمتر و 10 دندانهبا رويه 35*30 سانتي متري در دبي 20 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 و تاحدودي 3 ................................... 115شکل 5-34: پوش جريان براي مدل شماره 21 با شفت 45*30 سانتيمتر و 10 دندانهبا رويه 35*30 سانتي متري در دبي 35 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 3 ............................................... 115شکل 5-35: پوش جريان براي مدل شماره 25 با شفت 45*30 سانتيمتر و 8 دندانهبا رويه 25*30 سانتي متري در دبي 5 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 1 و تا حدودي2 ..................................... 116شکل 5-36: پوش جريان براي مدل شماره 25 با شفت 45*30 سانتيمترو 8 دندانهبا رويه 25*30 سانتي متري در دبي 20 ليتر در ثانيه- جريان از نوع 2 ............................................... 116شکل 5-37: پوش جريان براي مدل شماره 25 با شفت 45*30 سانتيمتر و 8 دندانهبا رويه 25*30 سانتي متري در دبي 35 ليتر در ثانيه- جريان از نوع2 و تا حدودي 3 .................................... 117 فهرست علائم اختصاري Ca: غلظت مکاني هوا، که به صورت نسبت واحد حجم هوا به واحد حجم مخلوط آب و هوا تعريف مي شودCmean: غلظت متوسط هواي جريان که بر حسب عمق متوسط گيري شده استd: عمق جريانD: قطر شفتdc: عمق بحراني جريانdw: عمق معادل ستون آب خالص (بدون هوا)Eδ مقدار انرژي تلف شده در طول سرريزe: عدد نپرΔE: تغييرات ارتفاع (بلنداي) کل انرژي جريانE: ارتفاع (بلنداي) کل انرژي جريانE0: انرژي کل جريان در بالادست سرريز (داخل مخزن) نسبت به تراز کف خروجي سرريزF: عدد فرودg: شتاب جاذبه زمينh: عمق جریان در بالا دستH: فاصله قائم تراز کف ورودي سرريز در بالا دست تا تراز کف خروجي سرريزHdam: ارتفاع سد يا سرريز سدL طول روي هر دندانه (پله) در جهت جريانλ: ضريب مقياس (λ=lp/lmنسبت ابعادي نمونه اصلي به مدل)μw : لزجت ديناميکي آبQ: دبي کل جريانQD: دبي طراحیq: دبي جريان در واحد عرضR: شعاع هيدروليکيRe: عدد رينولدزSf: شیب اصطکاکیρ: جرم حجميwρ: جرم حجمي آبσ: کشش سطحي آبUw: سرعت متوسط جريانV : سرعت متوسط جريانW: عرض سرريزWe: عدد وبرy: عمق متوسط جريان در خروجي سرريزz : فاصله بين هر دو دندانه متوالي فصل اول 1-1-کليات در طراحي سد بايد اصول هيدروليک رعايت شود تا پايداري سد به خطر نيافتد. از جمله اين اصول ساخت سرريزي متناسب با سد مورد نظر جهت تخليه آب اضافي از مخزن مي باشد. سرريز عبارت است از سازه اي که آب اضافي را خصوصاً در زمانهاي سيلابي که جريان آب براي بدنه سد و تاسيسات وابسته خطر ايجاد مي کند و ممکنست باعث خرابي آنها شود، دفع کند و به همين سبب ضرورت دارد که سرريزي جهت دفع سيلاب و محافظت از سد و تاسيسات وابسته در نظر گرفته شود.سرريزها به انواع مختلف تقسيم بندي مي شوند. انتخاب نوع سرريز بستگي به فاکتورهايي از قبيل: نوع سد، دبي طرح، وضعيت فونداسيون، توپوگرافي و شرايط اقتصادي طرح دارد. سرريزهايي که در بدنه خود سد وزني بتني ساخته مي شود، از نوع سرريزهاي روگذر[1]مي باشند. اين نوع سرريز ممکن است همراه سدهاي قوسي يا پايه دار نيز به کار برده شود. انواع ديگر سرريزها که به صورت جدا از بدنه سد طراحي مي شوند عبارتنداز: سرريز جانبي[2]، سرريز نيلوفري[3]، سرريز شوت[4] و سرريز سيفوني[5]. انواع ديگري از سرريزها نيز وجود دارند که به همراه سدهاي کوچک به کار برده مي شوند و قدرت دفع دبي اندکي دارند اين سرريزها عبارتند از: سرريز با ورودي قائم[6]وسرريز با ورودي جعبه اي[7]. به طورکلي در طراحي سرريز سد، دبي طرح با دوره بازگشت معين انتخاب مي شود که بستگي به اهميت طرح دارد. سرريز بايد قادر باشد دبي طرح را در موقع سيلابي به طريقي دفع کند که صدمه اي به بدنه سد وارد نگردد.[1] 1-2- انواع سرريز [2] سازه روگذر يا سرريز را بسته به شرايط محل و خصوصيا ت هيدروليکي به صورتهاي مختلفي مي توان طراحي کرد مانند: شکل 1-1 : انواع اصلي سرريز: a) مستقيم، b) جانبي، c) لاله اي.[2] در سازه هاي ديگري مانند سرريز کنگره اي[11] از سرريز مستقيم استفاده ميشود که تاج آن در پلان به شکل مثلثي يا ذوزنقه هاي متوالي است. نوع ديگر آن، سريز روزنه اي[12] است که در سدهاي قوسي استفاده مي شود.سرريز لاله اي در سال 1930 معرفي و اقتصادي بودن آن ثابت شده است، مشروط به آنکه تونل انحراف را بتوان به عنوان مجراي افقي اين سرريز استفاده کرد. سازه اين سرريز شامل سه قسمت اصلي است که عبارت است از : آبگير، مجراي عمودي با يک زانوي 90 درجه و يک تونل تقريباً افقي. به منظور جلو گيري از خسارت ناشي از کاويتاسيون، هوا از طريق مجراي هواده در محل تبديل بين مجراي عمودي و تونل افقي تامين مي شوداستفاده از سرريز جانبي در مناطقي که استفاده از سرريز مستقيم عملي نيست، مانند سدهاي خاکي يا وقتي که موقيعت ديگري در کنار سد ارتباط بهتر و آسانتري را با حوضچه آرامش امکان پذير مي سازد، مناسب است.سرريز مستقيم ( اوجي[13]) به دليل ساده بودن و امکان برقراري ارتباط مستقيم مخزن با پاياب، سرريز استانداردي است که بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد. اين نوع سرريز را معمولا مي توان در هر دو نوع سد قوسي و وزني استفاده کرد.قسمت پايين دست سرريز مستقيم ممکن است شکلهاي مختلفي داشته باشد. معمولا يک مجرايي ( شوت يا تنداب ) به تاج سرريز متصل مي شود و به عنوان سازه انتقالي بين تاج سرريز و سازه استهلاک کننده انرژي عمل ميکند (شکل a-2). همچنين اين سرريز را مي توان روي سد قوسي ساخت در اين حالت جريان عبوري از روي آن به پاياب مي ريزد، در اين حالت ديوار پايين دست سرريز، همان وجه پايين دست سد است(شکل b-2). در نوع ديگري از طراحي، از سرريزهاي متوالي[14] ( پلکاني ) استفاده مي شود که در آن، استهلاک انرژي از انتهاي تاج تا محل پاياب ( در کل طول سرريز ) صورت مي گيرد و بدين ترتيب از طول حوضچه آرامش مي توان کاست(شکل c-2)، همچنين نوع جديدي از سرريز پلكاني با عنوان سرريز پله-حوضچه اي، با الهام از فرآيند طبيعي فرم پله حوضچه اي در بستر رودخانه هاي كوهستاني با شيب زياد، با رويكرد افزايش مطمئن زبري شكل بستر نيز ارائه گرديده است (شکل 3) [3].