LABİRENT YAN SAVAKLARDA ANTİ-VORTEKS LEVHALARIN DEŞARJ KAPASİTESİNE VE OYULMAYA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Kanallar ve akarsulara yerleştirilen yan savakların hidrolik karakteristiklerinin incelenmesi konusu araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Yan savaklar; taşkın kanallarında, sulama kanallarında, arazi drenajında ve birleşik sistem kanalizasyon tesislerinde su alma amacıyla yaygın bir şekilde kullanılırlar. Yan savakların debi katsayısı ile ilgili bir çok çalışma yapılmıştır. Fakat, labirent yan savaklar yeni bir yan savak türü olduğundan sınırlı sayıda çalışmalar mevcuttur. Labirent savak, verilen bir savak açıklığında daha fazla kret uzunluğu elde etmek için planda düz olmayan bir savak kretine sahiptir. Bu savaklar klasik ogee kretli savaklar ile karşılaştırıldığında önemli avantajlara sahiptirler. Labirent yan savakların deşarj kapasitelerinin klasik yan savaklarınkinden 1.5 ile 5.0 kat daha fazla olduğu bilinmektedir. Ayrıca, labirent yan savaklar üzerindeki nap yüksekliği, klasik yan savaklara göre aynı koşullarda daha az olmaktadır. Literatürde doğrusal kanallara yerleştirilen dikdörtgen ve üçgen en kesitli yan savaklar ile ilgili birçok çalışma mevcuttur. Labirent yan savaklar için bunu söylemek güçtür. Bu çalışmalarda, genellikle yan savakların debi katsayıları ve su yüzü profilleri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu deneysel çalışma, nehir rejimli akım şartları ve serbest savaklanma durumu için dikdörtgen enkesitli doğrusal bir kanalda gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, labirent yan savaklarda vorteks yapılarının debi katsayısı üzerine etkisi, özellikle Froude sayısı F1, boyutsuz kret yüksekliği p/y1, boyutsuz savak genişliği L/B, boyutsuz kret uzunluğu L/Le, ve yan duvar açısı ? dikkate alınarak incelenmiştir. Bilgimiz dahilinde böyle bir çalışmanın literatürde yapıldığına rastlanılmamıştır. Bu çalışmada farklı yan savak açıklıkları, farklı kret yükseklikleri ve farklı anti-vorteks yapıları kullanılarak, trapez yan savaklar için537 adet deney yapılmıştır.Ayrıca, Tip-2, Tip-3 ve Tip-6 anti-vorteks yapıları kullanılarak p=12 cm kret yükseklikli, L=40 cm yan savak açıklıklı ve üçgen labirent yan savak tepe açısı ?=90° olan yan savakta, farklı akım şiddetlerinde 12 adet oyulma deneyi yapılmıştır. Labirent yan savaklarda, anti-vorteks yapılarının deşarj kapasitesini yaklaşık %2.5 oranında arttırdığı sonucuna varılmıştır.Temiz su oyulması deneylerinde ise, anti-vorteks yapılarının kullanımı oyulma derinliğini azalttığı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler:Labirent yan savak, vorteks, anti-vorteks, akım şiddeti, temiz su oyulması.Side weirs located on channels or rivers have attracted considerable interest and research effort. Side weirs are commonly used in flood channels, irrigation channels, land drainage, and urban sewerage systems by flow diversion or intake devices. There are a lot of studies related to the discharge coefficient of the side weirs. There are only a few studies about labyrinth side weirs due to the fact that Labyrinth side weirs are a new side weir type. Labyrinth weir is an overflow weir, folded in plan view to provide a longer total effective length for a given overall weir width. These weirs have advantages compared to the straight overflow weir and the standard ogee crest. The discharge coefficient of the labyrinth side weir is 1.5 to 5.0 times higher than the conventional side weir. Moreover, nappe load over the weir is less than that of the conventional side weir. Most previous studies focused on rectangular and triangular side weirs in straight channels. The same, however, is not true for labyrinth side weirs. In the previous studies, the discharge capacity and water surface profile of side weirs has been studied as experimental and numerical. The present study investigates the effect of the (anti-)vortex structures on the discharge coefficient of trapezoidal labyrinth side weirs located a rectangular main channel for subcritical flow regime and free overfall and, in particular, the effect of Froude number F1, the dimensionless weir crest height p/h1, the dimensionless weir width L/B, the dimensionless effective side weir length L/Le and the sidewall angle ? on the discharge coefficient. To the best of our knowledge, no previous work has reported on the effect of vortex structures at the trapezoidal labyrinth side weirs. In the current study, 537 experimental runs has been conducted using the different side weir openings, the different crest heights and the different anti-vortex structures. Moreover, clear water scour experiments have been made in order to see the effect of the anti-vortex on maximum scour depth using Type-2, Type-3 and Type-6 vortex structures. In the experiments, the crest height is P=12 cm, the side weir opening is L=40 cm and the side wall angle is ?=90 degrees and the different flow intensities (V/Vkr) have been considered.