Comparison of energy dissipation in downstream of stepped and baffled spillways of piano key weirs

• Autores: Seyed Mehdi Naghib Zadeh, Mohammad Heidarnejad, Alireza Masjedi, Amirabbas Kamanbedast, Amin Bordbar
• Localización: Tecnología y Ciencias del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 11, Nº. 4 (julio-agosto de 2020), 2020, págs. 215-243
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Comparación de la disipación de energía en aguas abajo de aliviaderos escalonados y desconcertados de vertederos de tecla de piano
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• Resumen
  • español

    Las fuertes lluvias estacionales sobre un embalse de la presa pueden provocar grandes inundaciones y la consiguiente falla de la estructura de la presa. Una forma de controlar los efectos adversos de las lluvias torrenciales es usar presas con dimensiones más grandes, como las presas de tecla de piano (PKW). A pesar de aumentar los costos generales del proyecto, estos vertederos son preferidos debido a su alta capacidad de alcantarilla. Los PKW pueden causar daños a la presa al crear chorros de agua abajo. Se ha hecho un esfuerzo en el presente estudio para examinar la disipación de energía debido a la instalación de escalones y deflectores con diferentes tamaños en vertederos de teclas de piano. Los resultados han mostrado que pequeños deflectores y grandes escalones causan pérdidas de energía máximas de 85 y 80% en los vertederos estudiados, respectivamente. También se ha descubierto que la disipación de energía del vertedero estaba inversamente relacionada con su ángulo de inclinación (el ángulo entre la salida del vertedero y la pared vertical de los escalones / deflectores). Los otros hallazgos son: (1) aumentar la velocidad de flujo redujo el efecto de los pasos en la pérdida de energía;

    (2) el número de Weber ha sido directamente proporcional a la pérdida de energía; y (3) la relación yc/H (profundidad crítica a la relación de la cabeza del vertedero) ha sido directamente proporcional a la pérdida de energía

  • English

    Heavy seasonal rains over a dam reservoir can lead to huge floods and consequent failure of the dam structure. One way of controlling the adverse effects of heavy rains is to use weirs with larger dimensions such as piano key weirs (PKWs). In spite of raising the overall costs of the project, these weirs are preferred due to their high culvert capacity. PKWs can cause damage to the dam by creating water jets downstream. An effort was made in the present study to examine the energy dissipation due to installation of steps and baffles with different sizes on piano key weirs. The results showed that small baffles and large steps caused maximum energy losses of 85 and 80% in the studied weirs respectively.

    It was also found that the weir energy dissipation over the spillway was inversely related to its slope angle (the angle between the weir outlet and the vertical wall of the steps/baffles). The other findings were: (1) increasing the flow rate reduced the effect of the steps on the energy loss; (2) the Weber number was directly proportional to the energy loss; and (3) the ratio yc/H (critical depth to the weir head ratio) was directly proportional to the energy loss.