Determination of Discharge Coefficient for Combined Flow over a Cylindrical Weir and Submerged Gate and its Correlation with Separate Flow over the Weir and Under the Gate

Subject Areas : Subjects

M. Masoodian ¹ (استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری)
R. Fendereski ² (دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری)
M. Gharagezlu ³ (دانشجوی دکتری سازه های آبی دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری)

Received: 2013-09-16 Accepted : 2013-09-16 Published : 2013-03-21

Keywords: Weir, gate, discharge coefficient, cylindrical, Velocity profile,

Abstract :

Weirs and gates have numerous applications in open channels as flow measurement and water-level control structures; therefore, their combination provides a structure, which offers the advantage of both structures in the passage of floating objects over the crest of the weir and the discharge of the suspended sediment under the gate. In the present study, a laboratory investigation was implemented to the variations of discharge coefficient of cylindrical weir-gate according to dimensionless parameters H/D (the ratio of upstream depth to the structure’s diameter) and H/a (the ratio of upstream depth to the gate opening) using a 10m long flume whose width and height were 0.6 and 0.7m, flume (10×0.6×0.7 meters of length, width and height, respectively). Furthermore, the variations in the trend of weir and gate discharge coefficient were determined by measuring the separate velocity profile under and above the structure and compared them to those of the discharge coefficient of the combined model of cylindrical weir-gate. The results show that the discharge coefficient of the combined cylindrical model decreases initially and then rises due to an increase in the dimensionless parameters, H/a and H/D. The trend of discharge coefficient in the combined model is decreasing for gate and shows an ascending trend at first, then becoming eventually constant for the weir. Moreover, the structure’s diameter and the gate opening affect the discharge coefficients of weir, gate, and the combined weir-gate model. The cylindrical weir-gate discharge coefficient ranges between 0.75-1.05 under the experimental conditions. An equation with a significant correlation for the weir-gate discharge coefficients estimation was obtained.

References:

1 .اسماعیلی ک، 1390 .مطالعهی تغییـرات هندسـی مقطـع

اندازهگیری براصلاح الگوی جریان بـرای افـزایش ضـریب-

تخلیه سامانهی دو واپایشی جریان در مجاری روباز. مجلـه

مهندسی آبیاری و آب. 2)3: (71-81.

2 .حسینی س. م، ابریشـمی ج، 1382 .هیـدرولیک نهرهـای

باز. انتشارات آستان قـدس رضـوی مشـهد.ایـران.): 218-

.238

3 .رضویان س.ح، حیدرپور م، 1386 .بررسی ضـریب بـدهی

در شبیه ترکیبی سرریز-دریچه لبهتیز. ششمین کنفـرانس

هیدرولیک ایران. دانشگاه شهرکرد، ایران.

4 .صفار، س، م. کاشفیپور.1387 . تخمـین بـدهی در شـبیه

سرریز – دریچهی با استفاده از شبیه شـبکههـای عصـبی.

مجموعه مقالات دومین همایش ملی مدیریت شـبکههـای

آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز. ایران.

5 .فــیضاالله، ف.، م. قدســیان، و ا. دهقـانی . 1385 .بررســی

آزمایشگاهی بر روی ضریب تخلیه جریان همزمان دریچه و

ســرریز جــانبی در خــم 180 درجــه. مجموعــه مقـالات

هفتمین سمینار بینالملـی مهندسـی رودخانـه، دانشـگاه

شهید چمران اهواز، ایران.

6 .قرهگزلو، م، م. مسعودیان ، س.ع. صـالحی نیشـابوری ، ف.

نادری ،و ا. سـوری ، 1391 .بررسـی آزمایشـگاهی ضـریب

بدهی شبیه ترکیبـی سـرریز- دریچـه اسـتوانهای و نـیم-

استوانهای در نهرهای کوچـک. مجلـه پـژوهشهـای آب و

خاک گرگان.

7 .مسعودیان، م، م. قرهگزلـو ، ف. نـادری ، و ن. فندرسـکی.

1390 .هیـدرولیک جریـان مسـتغرق در شــبیه ترکیبـی

سـرریز- دریچـهی نـیم اسـتوانهای. پنجمـین کنفـرانس

سراسری آبخیزداری و مدیریت منابع آب و خـاک کشـور،

دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

8. Bos, M.G. 1976. Discharge measurement

structures. International Institute for Land

Reclamation and Implement. LIRI

Wageningen. The Netherlands.4: 107- 126.

9. Ferro, V. 2000. Simultaneous flow over

and under gate. J. Irrig. Drain. Div.

126:190-193.

10. Hayawi, H.A.M., A.A.G. Yahia, and

G.A.M. Hayawi. 2008. Free combined

flow over a triangular weir and under

rectangular gate. Damascus University

Journal. 24: 9-22.

11. Negm, A.M., A.A. El-Saiad, A.A.

Alhamid, and D. Husain. 1994.

Characteristics of simultaneous flow over

weirs and below inverted V-notches gate.

Civil Eng. Res. Magazine (CERM). Civil

Eng. Dept. Faculty of Eng. Al-Azhar Univ.

Cairo, Egypt. 16:786-799.

12. Negm, A.M., A.A. El-Saiad, and O.K.

Saleh. 1997. Characteristics of combined

flow over weirs and below submerged

gates. Proc. of Al-Mansoura Eng. 2nd Int.

Conf. (MEIC'97). Faculty of Eng. AlMansoura University. Al-Mansoura,

Egypt. 3b: 259-272.

13. Negm, A.M., A.M. Al-Brahim, and A.A.

Alhamid. 2002. Combined free flow over

weirs and below gates. J. Hydraul. Res. 40:

359-365.

14. Masoudian, M., and M. Gharahgezlou.


15. Flow characteristics of cylindrical

weirs in a small laboratory canal. J. sci.

Data Report.4:13-23.

15. Masoudian, M., M. Gharahgezlou, and B.

Haber. 2012. The impact of hydraulic and

geometric parameters on the cylindrical

gate discharge coefficient. J. of Innova

Sciencia, 4:32-39.

16. Samani, J.M.V., and M. Mazaheri. 2009.

Combined flow over weir and under gate.

227. Hydraul. Eng. 135: 224-227.