سرریزها

[spow 44197]

انواع سرریزها

 

 

راي عبور آبهاي اضافي و سيلابها از سراب به پاياب سدها از سازه اي به نام « سرريز » استفاده مي شود . يكي از سازه هاي مهم سد ، سرريز مي باشد با توجه به وظيفه اي كه بر عهده آن مي باشد ، سرريز بايد سازه اي قوي ، مطمئن و با كارآيي بالا انتخاب شود كه هر لحظه بتواند براي بهره برداري آمادگي داشته باشد .

معمولاً سرريزها را بر حسب مهمترين مشخصه آنها تقسيم بندي مي كنند ، اين مشخصه مي تواند در رابطه با سازه كنترل ، كانال تخليه و يا هر عضو ديگر آن باشد . بر حسب اينكه سرريز مجهز به دريچه و يا فاقد آن باشد ، به ترتيب با نام سرريزهاي كنترل دار و يا سرريزهاي بدون كنترل شناخته مي شوند .

براي عبور آبهاي اضافي و سيلابها از سراب به پاياب سدها از سازه اي به نام « سرريز » استفاده مي شود . يكي از سازه هاي مهم سد ، سرريز مي باشد با توجه به وظيفه اي كه بر عهده آن مي باشد ، سرريز بايد سازه اي قوي ، مطمئن و با كارآيي بالا انتخاب شود كه هر لحظه بتواند براي بهره برداري آمادگي داشته باشد .

معمولاً سرريزها را بر حسب مهمترين مشخصه آنها تقسيم بندي مي كنند ، اين مشخصه مي تواند در رابطه با سازه كنترل ، كانال تخليه و يا هر عضو ديگر آن باشد . بر حسب اينكه سرريز مجهز به دريچه و يا فاقد آن باشد ، به ترتيب با نام سرريزهاي كنترل دار و يا سرريزهاي بدون كنترل شناخته مي شوند .

نوع سرريزها معمولاً با عناوين : ريزشي ، اوجي ، جانبي ، شوت ، مجرايي ، تونلي ، نيلوفري ، سقوطي با بار شكن ، آبرو و سيفوني مشخص مي گردد .

 

1- سرريز ريزشي آزاد ( سرريز هاي با سقوط مستقيم )

 

 

در اين نوع سرريزها جريان آب بطور آزاد از روي تاج سرريز فرو مي ريزد . اين سرريزها براي سدها ي بتني قوسي نازك ، سدهاي پشت بنددار و يا تاجهايي كه وجه پايين دست آنها تقريباً قائم است ، مناسب مي باشد . جريان ممكن است بصورت آزاد همانند يك لبريز لبه تيز انجام گيرد و يا تا فاصله كمي در روي اوجي هدايت شود . غالب اوقات تاج را بصورت يك لبه آويزان ادامه مي دهند ، تا جريانهاي كوچك را به نقطه اي دورتر از ديواره مقطع سرريز شونده هدايت كند .

در سرريزهاي ريزشي آزاد ، به زير سفرة آب به اندازة كافي هوا داده مي شود تا از شكل گيري جتهاي ضرباني و نوسان كننده جلوگيري شود .

اگر هيچگونه تأ سيسات حفاظتي مصنوعي در پاي سقوط در نظر گرفته نشود ، در بيشتر موارد در بستر رودخانه فرسايش ايجاد مي شود و يك حوضچه استغراق شكل مي گيرد عمق و حجم حوضچه تابعي از عمق پاياب ، ارتفاع سقوط آب و تغييرات دبي جريان است .

فرسايش ناپذيري مواد بستر ( مانند سنگ ) اثر جزئي بر روي اندازه حوضچه دارد ، چرا كه فقط مي تواند زمان حفر كامل حوضچه را به تعويق بيندازد . در مواردي كه فرسايش بستر غير قابل تحمل باشد ، مي توان با احداث يك سد كمكي در پايين دست سازه اصلي ، به ايجاد يك حوضچه مصنوعي پرداخت . اين كار همچنين مي توان با حفر يك حوضچه انجام داد و سپس آنرا به كف بند بتني مجهز ساخت .

به شرط وجود عمق كافي ، هنگامي كه جت آب به روي يك كف بند افقي سقوط مي‌كند ، جهش هيدروليكي شكل خواهد گرفت . براي تعيين مولفه هاي جهش هيدروليكي فوق‌الذكر مي توان معادله مومنتم را در پاي سقوط به كار گرفت .

از سرريزهاي ريزشي آزاد ، كه در محدوده وسيعي از عمق پاياب بتواند مؤثر باشند ، مي‌توان در سدهاي خاكي استفاده كرد . اين سرريز از يك ديواره مستقيم مجهز به لبريز تشكيل شده كه در قسمت بالاي يك فلوم با مقطع مستطيلي كار گذاشته شده است .كف بند افقي آن بر رقوم كف رودخانه منطبق است و يا پايين تر از آن قرار مي گيرد . در اين حالت ، به منظور كمك به تشكيل جهش هيدروليكي و كاهش فرسايش پايين دست ، سيستم به بلوكهايي در كف و يك آستانه در انتها مجهز شده است . اين نوع سازه هيدروليكي ، براي اختلاف ارتفاعهاي زياد مناسب نيست ، زيرا در اينصورت بايد كف بند ، نيروي عظيم برخورد جت با فونداسيون را تحمل كند . ارتعاشهاي حاصل از اين برخورد ، ممكن است سبب ترك خوردگي و يا جابجائي قسمتهايي از سازه شود و خطر انهدام آنها در اثر بروز پديده هاي جوشش ماسه ( پايپينگ ) و زير شويي را به‌وجود آورد .

معمولاً نبايد در مواردي كه اختلاف تراز آب مخزن و پاياب از 6 متر متجاوز است ، از اين نوع سازه هيدروليكي استفاده شود .

 

2- سرريز اوجي ( آبريز )

 

 

اين سرريزها يك لبريز كنترل دارند كه به شكل منحني اوجي ( پيوند ) يا داراي پروفيل S شكل است . معمولاً قسمت فوقاني منحني پيوند طوري طراحي مي شود كه هر چه نزديكتر ، بر پروفيل زيرين سفره آبي كه از روي يك لبريز لبه تند هوا دهي شده ، فرو مي ريزد منطبق باشد . با جلوگيري از ورود هوا به زير سفره آب ، امكان تماس بين آب سرريز شده و پروفيل تاج سرريز فراهم مي آيد . براي دبي هاي نظير ارتفاع طراحي ، جريان آب بدون مزاحمتي از طرف لايه مرزي ، به آرامي بر روي پروفيل تاج سرريز حركت مي كند و تقريباً حداكثر بازده تخليه به دست مي آيد . پايين تر از قسمت فوقاني منحني پيوند ، پروفيل به صورت مماسي در طول يك شيب ادامه مي يابد و بدين ترتيب ورقه آب را در روي سطح قسمت آبريز حفاظت مي‌كند . در انتهاي شيب ، يك منحني معكوس جريان را بداخل حوضچه آرامش و يا كانال تخليه سرريز برمي‌گرداند .

منحني فوقاني تاج سريز را مي توان تند تر و ياملايمتر از پروفيل سفره ريزشي آب انتخاب كرد . شكل ملاتمير پروفيل سبب خواهد شد كه ورقه آب به سطح پروفيل بچسبد و فشار هيدرواستاتيكي مثبتي را در سطح تماس پديد آورد . در اين حالت ، مقاومت جريان افزايش مي‌يابد و بازده تخليه سرريز كاسته مي شود . براي پروفيل تندتر ، امكان جدا شدن ورقه آب از سطح تاج وجود دارد كه با وقوع فشار منفي در سطح تماس همراه خواهد بود . اثر اين گونه فشارها ي منفي ، در افزايش ارتفاع مؤثر است كه در نتيجه برد بي جريان مي افزايد . يك تاج آبريز همراه با كف بند پايين دست ، مي تواند به عنوان يك سرريز كامل مورد استفاده قرار گيرد . اين حالت را مي توان در سدهاي بتني وزني مشاهده كرد . در حالت ديگر ، تاج آبريز ممكن است فقط بصورت سازة كنترل ، براي انواع ديگر سرريزها مورد استفاده قرار گيرد .

[spow 44197]

3 - سرريز جانبي

 

 

سرريز جانبي عبارتست از سريز جداگانه اي كه در كنار سد در دره ساخته مي شود . جريان آب پس از عبور از سرريز جانبي وارد كانالي مي شود كه موازي تاج سرريز است و كانال جانبي ناميده مي شود .

معمولاً اين نوع سرريز در قسمت باريك دره ساخته مي شود . جريان آب پس از عبور از روي سرريز وارد كانال جانبي مي شود و حدود 90 درجه تغيير جهت مي دهد . سپس جريان وارد شوت يا تونل مي گردد . انرژي جنبشي جريان ناشي از پايين آمدن جريان آب ، از روي سرريز توسط تلاطم داخل كانال جانبي مستهلك شده و سرعت ديگري در جهت موازي سرريز بوجود مي آيد . كانال جانبي بايد آنقدر گود باشد كه ارتفاع آب كافي جهت حركت در آن بوجود آيد‌. معمولاً سطح مقطع كانال متناسب با افزايش بده در جهت پايين دست جريان زياد مي گردد . جريان از شوت يا تونل معمولاً بصورت فواره به رودخانه وارد مي شود . پرتاپ كننده جامي يكي از راههاي مناسب هدايت جريان و مستهلك كردن انرژي آن مي باشد .

خصوصيات هيدروليكي تاج سرريز جانبي نيز شبيه خصوصيات سرريز آبريز معمولي است و از پروفيل تاج لبريزتبعيّت مي كند . البته براي حداكثر جريان ممكن است خصوصيّات هيدروليكي سرريز جانبي با سرريز آبريز تفاوت نمايد. علت امر اين است كه امكان وجود محدوديت در كانال جانبي كه به سهم خود سبب استغراق نسبي تاج سرريز مي شود ، وجود دارد‌. در اينصورت كنترل دبي جريان توسط عامل محدود كننده اي كه در پايين بخش كانال جانبي وجود دارد ، انجام خواهدگرفت .

سرريزهاي جانبي ، نه تنها از نظر هيدروليكي كارآيي خوبي ندارند ، بلكه از نظر اقتصادي نيز ارزان تمام نمي شود . البته داراي محاسني نيز مي باشند كه كاربرد آنها را توجيه پذير مي‌كند. در مواردي كه محدود كردن ارتفاع طراحي سرريز با طولاني تر شدن تاج سرريز همراه باشد و تكيه گاه ها داراي شيب تند و بصورت پرتگاه باشند ، انتخاب سريزها ي جانبي مي تواند بهترين گزينه باشد . همچنين در مواردي كه لازم است تأسيسات كنترل به كانال يا تونل تخليه باريكي وصل شود‌، سرريز جانبي مي تواند مورد توجه قرار گيرد‌.

 

4 ـ سرريز شوت

 

 

در سرريز هاي شوت جريان آب مخزن اصلي از طريق يك كانال باز كه در طول تكيه گاه سد و يا قسمت فرو رفته بين دو قله قرار مي‌گيرد ، به رود خانه مي رسد . اين تعريف را مي توان بدون توجه به تأسيسات كنترلي كه براي تنظيم جريان مورد استفاده قرار گرفته است ، به كار برد‌. بنابراين ، سازة كنترلي سرريز شوت مي تواند به صورت تاج آزاد ، روزنه دريچه دار ، تاج جانبي و يا انواع ديگر باشد . تنها شرط لازم اين است كه كانال تخليه آنها بصورت شوت باشد .

البته سرريز شوت بيشتر به سرريز هايي اطلاق مي شود كه سازه كنترل سرريز تقريباً عمود بر محور يك كانال باز است و خطوط جريان در بالاو پايين تاج كنترل با محور سرريز هم سو هستند . سرريز هاي شوت در سدهاي خاكي بيش از انواع ديگر به كار رفته است . عواملي كه سبب انتخاب اين سرريز مي شوند ، عبارتنداز :

1 ) به سادگي قابل طرح و اجرا هستند .

2 ) تقريباًدر كليه شرايط فونداسيون مي توان از آنها استفاده كرد .

3 ) حجم وسيع خاكبرداري حاصله را مي توان در بدنه سد خاكي مورد استفاده قرار داد و از اين طريق از هزينه كاست . سرريز شوت ، بر روي انواع مختلف فونداسيون از سنگ سخت تا زمين نرم با موفقيت اجرا و بهر ه برداي شده است .

سرريز شوت معمولاً شامل يك آبراهه ورودي ، يك سازه كنترل ، كانال تخليه ، سازه پايانه و يك آبراهه خروجي است.

ساده ترين شكل سرريز شوت ، يك محور مستقيم دارد و عرض آن در سرتاسر شوت ثابت است . اغلب لازم مي شود كه به منظور انطباق بر پستي و بلندي طبيعي ، محور آبراهه ورودي و يا كانال تخليه را بصورت قوس در نظر گرفت . در اينگونه موارد سعي مي شود كه حتي‌المقدور ، بخاطر سرعت تقرّب كم ، انحناء را به آبراهه ورودي محدود كرد . هر گاه لازم باشد كه به كانال تخليه قوس داده شود ، كف شوت را مي توان در سمت خارجي قوس بلندتر ساخت . در اينصورت جريان سريع در اطراف قوسها محافظت شده و از تراكم جريان آب در سمت خارجي شوت جلوگيري مي شود . معمولاً انتخاب نهايي پروفيل شوت ، با توجه به توپوگرافي منطقه و شرايط لايه هاي زيرين انجام مي پذيرد . سازه كنترل نيز عموماً با محور سد در يك خط قرار مي گيرد و يا بالا دست آن واقع ميشود . معمولاً ، براي به حداقل رساندن خاكبرداري ، قسمت اوليه كانال تخليه را با حداقل شيب ممكن تا آنجايي ادامه مي دهند كه كانال تخليه به سطح زمين برسد . سپس قسمتي از كانال تخليه كه داراي شيب تند خواهد بود آغاز مي‌شود و با توجه به شيب طبيعي زمين ادامه مي يابد .

جريان در بالا دست تاج سرريز معمولاً در حالت زير بحراني است و به هنگام عبور از روي سازه كنترل به سرعت بحراني ميرسد . در شوت عموماً جريان به صورت فوق بحراني و بر حسب مورد بصورت يكنواخت يا تند شونده خواهد بود .اين حالت مي تواند تا رسيدن به تأسيسات نهايي ادامه يابد . براي عملكرد خوب هيدروليكي ، لازم است كه از تغيير ارتفاعهاي ناگهاني و منحنيهاي قائم مقعر و يا محدب در پروفيل شوت خودداري شود . به همين گونه ، براي جلوگيري از بروز امواج عرضي و سوار شدن جريان بر روي ديواره ها ، آشفتگي اضافي و يا توزيع غير‌يكنواخت جريان در تأسيسات نهايي بايد همگرايي و واگرايي در سطح شوت تدريجي باشد .

4 ـ سرريز پلكاني

در بعضي موارد و زماني كه شيب براي احداث تنداب بسيار تند است ، براي انتقال آب از سراب به پاياب از سرريز پلكاني استفاده مي شود . همانطوري كه در شكل ديده مي شود در سرريزهاي پلكاني چند حوضچه آرامش پشت سر هم قرار مي گيرند . در سالهاي اخير در بعضي از سدهاي وزني سرريز پلكاني بدون حوضچه آرامش و بصورت پله هاي معمولي ساخته شده اند ، هدف در اينجا كاهش انرژي جنبشي مخرب در پايانه سرريز است .

[spow 44197]

5 ـ سرريزهاي تونلي و مجرايي

 

 

هرگاه براي انتقال آب از يك مجراي سر پوشيده اي استفاده شود كه از اطراف و يا زير سد عبور كند ، سرريز حاصله را به ترتيب ‹ سرريز تونلي و يا مجرايي › گويند .

مجراي سرپوشيده مي تواند به شكل يك شفت قائم يا مايل ، يك تونل افقي از ميان خاك يا سنگ و يا يك مجراي سرپوشيده اي باشد كه در ترانشه‌هايي ساخته شده و سپس توسط مواد خاكي پشت آن پر مي شود .

در قسمت كنترل اين نوع سرريزها مي توان از اغلب اشكال سازه هاي كنترل ، مانند تاجهاي آبرريز دهانه‌هاي ورودي روزانه‌اي قائم و يا مايل ، دهانه هاي ورودي سقوطي و تاجهاي سرريز جانبي استفاده كرد . به استثناي مواردي كه از دهانه هاي ورودي روزنه اي و سقوطي استفاده مي شود ، طرح اين سرريزها به نحوي صورت مي گيرد كه در سرتاسر طول تونل جريان آزاد برقرار باشد . در مواردي كه از دهانه ورودي روزنه اي و يا سقوطي استفاده مي شود ، قطر تونل به نحوي تعيين مي گردد كه فقط براي قسمت كوتاهي جريان تحت فشار باشد و در بقيه طول تونل جريان آزاد برقرار باشد . براي جلوگيري از شكل گيري و توقف متوالي عمل سيفوني ، لازم است اين گونه سرريزها به سيستم هوادهي گسترده اي مجهز شوند . اين پديده در مواردي اتفاق خواهد افتاد كه قسمتي از تونل ، به علت بر گشت آب و عملكرد امواج ، موقتاً هوايش را از دست بدهد و بسته شود .

براي تضمين جريان آزاد در تونل ، نسبت سطح مقطع جريان به سطح مقطع تونل غالباً به حدود 75 % محدود مي شود . ممكن است در نقاط بحراني طول تونل ، مجراي هوادهي ساخت تا هواي كافي به تونل برسد و مانع ايجاد جريان غير دائمي در سرريز شود . در سدهايي كه در دره‌هاي باريكي ساخته مي شوند كه ديواره هاي آنها شيب بسيار تندي دارد و يا در مواردي كه كانالها ي باز از خطر برف و لغزش سنگ مصون نيست ، ممكن است سرريزهاي تونلي رجحان داشته باشد .

سرريزهاي مجرايي ممكن است براي دره هاي عريضي كه شيب ديواره هاي ملايم است و تكيه گاهها به فاصله نسبتاً زيادي از بستر رودخانه قرار دارند ، مناسب باشد . استفاده از سرريز مجرايي اجازه خواهد داد كه كانال تخليه سرريز ، زير سد و نزديك بستر رودخانه قرار داده شود .

 

6 ـ سرريز با دهانه سقوط

 

 

در اين گونه سرريزها، همان طور كه از اسم آنها پيداست ، آب از روي يك تاج افقي وارد يك شفت قائم و يا مايل مي شود و سپس از طريق يك تونل يا مجراي سرپوشيده تقريباً افقي به رودخانه مي پيوندد . در واقع اين نوع سرريزها را بايد متشكل از سه عضو زير دانست :

1 ـ لبريز كنترل 2 ـ تبديل قائم 3 ـ آبراهه تخليه سر پوشيده

به سرريزهايي كه دهانه آنها بصورت قيف است ، سرريز نيلوفري مي گويند . خصوصيات هيدروليكي سرريزهاي با دهانه سقوط ، با تغييرات ارتفاع آب روي سرريز متغير خواهد بود . قسمت كنترل جريان ممكن است بر حسب دبي جريان در تاج سرريز تبديل و يا تونل باشد . بعنوان مثال ، هرگاه ارتفاع آب روي تاج سرريز كم باشد ، جريان بصورت آزاد است و كنترل در تاج سرريز خواهد بود . با افزايش ارتفاع آب ، قسمت كنترل به تبديل قائم منتقل مي شود و دبي جريان توسط جريان روزنه اي كنترل خواهد شد .از اين مرحله به بعد ممكن است جريان مجاري تحت فشار حاكم شود و دبي جريان توسط تونل پر كنترل گردد . البته طرح سرريزها بر اساس تونل پر توصيه نمي شود . در مواردي كه ارتفاع سقوط خيلي كم است ، مي تواند از اين قاعده مستثني باشد .

[spow 44197]

7 ـ سرريز نيلوفري ( لاله اي )

 

 

سرريز نيلو فري ( سرريز با دهانه سقوط ) معمولاً در سدهايي كه در درة باريك اجرا شده‌اند و يا داراي شيب تند تكيه گاه مي باشد ، بكار مي روند . همچنين در مواردي كه تونل ها و گالريهاي انحراف با ايي كه 641ي در اختيار باشد ، مي توان از اين نوع سرريزها استفاده كرد . يكي ديگر از نكات مثبت اين سرريزها اين است كه با ارتفاع نسبتاً كم مي توان به ظرفيت ماكزيمم آن نزديك شد . اين خصوصيت مي تواند در مواردي كه حداكثر جريان خروجي از سرريز بايد محدود باشد ، مفيد واقع شود .

از طرف ديگر اگر ارتفاع آب روي سرريز از ارتفاع مبناي طرح تجاوز كند ، تغييرات دبي جريان خروجي بسيار جزئي خواهد بود . اين نكته مي تواند بعنوان يكي از نقاط ضعف اين نوع سرريزها تلقي شود . چرا كه اگر دبي سيل ورودي از سيل مبناي طرح تجاوز كند ، ارتفاع لازم براي تخلية آن بسيار زياد خواهد بود . البته در صورتيكه اين نوع سرريز بعنوان سرريز اصلي عمل كند و در كنار آن يك سرريز كمكي نيز وجود داشته باشد . اين ضعف بر طرف مي شود .

 

8 ـ سرريز ريزشي مجهز به بار شكن

 

 

از اين نوع سرريزها در مواردي استفاده مي شود كه بخواهيم ، بدون ساختن حوضچه آرامش ، آب را از يك ارتفاع زياد به ارتفاع كمتري منتقل كنيم . در اين سرريزها پايه هاي بار‌شكن مي تواند بصورت مانع عمل كند و سبب استهلاك انرژي آب شود . بدين ترتيب آب در مسير حركت خود داراي سرعت نسبتاً كمي خواهد بود . سرعت خروجي كم و اقتصادي بودن را مي توان ، بدون توجه به بلندي آبشار ، از محاسن اين نوع سرريزها دانست .

همچنين در اين سرريزها ، سايش پايين دست اثري بر روي عملكرد سرريزندارد و نيازي به تأ مين عمق پاياب مشخصي براي عملكرد صحيح حوضچه آرامش نخواهد بود . كانال تخليه معمولاً با شيب 1 : 2 و يا مسطحتر ساخته مي شود و تا پايين تر از كف آبراهه خروجي ادامه مي‌يابد . اگر لازم باشد شيب ناودان تخليه از 1 : 2 تجاوز كند ، مطالعات مدلي ضروري است و بايد پايداري آن بررسي و كنترل گردد . انتهاي پايين دست ناودان تخليه بايد به ميزان قابل توجهي پايين‌تر از كف رودخانه ساخته شود تا مانع بروز خسارات ناشي از فرسايش و سايش گردد .

[spow 44197]

9 ـ سرريز آبرو ( زير گذر )

 

 

سرريز آبرو يك شكل خاصي از سرريزهايي است كه آبراهه تخليه آنها بصورت تونل و يا مجاري سر پوشيده است . سرريز زير گذر از يك مجرا كه از بدنه يا تكيه گاه هاي سد عبور ميكند تشكيل مي گردد . مقطع مجراي زير گذر مي تواند به شكل دايره اي ، مربعي ، مستطيلي ، يا نعل اسبي ساخته شود .

تفاوت سرريز آبرو با سرريز مجهز به دهانه سقوط ، در اين است كه دهانه ورودي آنها شكل قائم و يا مايل دارد و شيب كف آنها در سرتاسر مسير تقريباً يكنواخت است و محدوديتي ندارد دهانه ورودي سرريز مي تواند داراي لبه هاي تيز و يا مدور باشد و كانال تقرّب سرريز ممكن است ديواره هاي موازي و يا واگرا داشته باشد . كف كانال تقرب سرريز ممكن است مسطح و يا داراي يك شيب دلخواه باشد . هرگاه دهانه سرريز آبرو مستغرق نباشد ، سيستم همانند كانال باز عمل خواهد كرد . ممكن است دهانه سرريز مستغرق باشد ، ولي روزنه ورودي طوري تنظيم شده باشد كه آبرو پر نشود . در اينصورت سرريز ، مانند يك سرريز با دهانه سقوط يا يك سرريز شوت كه كنترل روزنه اي بر آنها حاكم است ، عمل خواهد كرد . هنگامي كه عمل هواگيري منظور شده و جريان در آبرو بصورت پر است ، عملكرد آن شبيه سرريز سيفوني خواهد بود . هرگاه از سرريز آبرو بصورت سرريز سيفوني استفاده شود . بايد به نقاط ضعف سرريز هاي سيفوني ( اشاره شده در بخش سرريزهاي سيفوني ) توجه كرد .

اگر سرريزهاي آبرو در شيب تند قرار گرفته و جريان در آن بصورت پر باشد ، فشار در طول مرزها ي آبروكاهش مي يابد و ممكن است به حالت منفي در آيد . در صورتيكه فشار منفي زياد باشد ، خطر پديدة كاويتا‌سيون در سطح آبراهه زياد مي شود و امكان انهدام آن وجود خواهد داشت . در صورتيكه در مناطق با فشار منفي چنين تركها و حفره هايي بوجود آيد ، ممكن است كه خاك اطراف آبرو را به داخل خود بكشد . بنابراين براي سيستمهاي با ارتفاع زياد كه ممكن است ايجاد فشار منفي قابل توجهي در آبرو نمايد ، نبايد از اين گونه سرريزها استفاده كرد . افزون بر آن ، گذر از جريان آزاد به جريان تحت فشار با ارتعاشات زيادي همراه است كه با افزايش اختلاف ارتفاع بين ابتدا و انتهاي آبرو ، بر ميزان آن افزوده مي شود . به اين دلايل نبايد از سرريزهاي فوق براي مواردي كه افت هيدروليكي از 5 /7 متر تجاوز مي كند ، بهره جست .

امكان بهره برداري بصورت پر و نيمه پر ، اقتصادي بودن و سهولت اجراي آنها ، از جمله محاسن اين نوع سرريزهاست . آبروها را مي توان بر روي يك بستر كه در طول تكيه گاه و با شيب نسبتاً تند حفاري شده است ،كار گذاشت . همانند سرريزهاي مجهز به دهانه سقوط و سرريزهاي سيفوني ، عيب اصلي اين نوع سرريزها اين است كه بعد از پر شدن آبرو تغييرات ظرفيت سرريز با افزايش ارتفاع ، زياد نيست . اين امر سبب پايين آمدن ضريب اطمينان سرريز مي‌شود . البته در صورتيكه در كنار سرريز آبرو از يك سرريز اضطراري و يا كمكي نيز استفاده شود ، اين عيب بر طرف خواهد شد .

 

10 ـ سرريز سيفوني

 

 

سرريز سيفوني عبارتست از مجراي بسته به شكل U معكوس كه تاج آن در سطح نرمال قرار مي گيرد . هنگامي كه سطح آب در مخزن بالاي سطح نرمال قرار بگيرد ، جريان از روي سرريز به شكل جريان آزاد رود گذر خواهد بود . عمل سيفوني شدن موقعي شروع مي شود كه هواي روي تاج مجرا خارج شود و جريان ادامه يابد .

غالب سرريزهاي سيفوني از 5 جزء اصلي تشكيل شده اند ، دهانه ورودي ، ران رويي ، گلوگاه يا مقطع كنترل ، ران زيرين و مجراي خروجي .

معمولاً براي جلوگيري از ادامه عمل تخليه ، به هنگامي كه سطح آب مخزن به تراز نرمال ميرسد ، از يك مجراي هوادهي كه عمل سيفون را متوقف مي سازد ، استفاده مي شود . در غير اينصورت ، سيفون آنقدر به عمل تخليه ادامه خواهد داد تا هوا وارد دهانه ورودي شود . براي جلوگيري از ورود آشغال و يخ و ... به داخل سيفون ، دهانه ورودي را به ميزان قابل توجهي پا‌يينتر از سطح نرمال درياچه قرار مي دهد . افزون بر آن ، با اين عمل از تشكيل گردابها نيز در مدخل كه ممكن است سبب پايين آمدن راندمان كار سيفون شود ، جلوگيري به عمل مي آيد .

براي اتصال دهانه ورودي قائم به گلوگاه از ران فوقاني به صورت يك تبديل همگرا استفاده مي شود ، معمولاً گلوگاه يا مقطع كنترل داراي سطح مقطع مستطيلي است و در بالاترين قسمت خم زيرين سيفون قرار مي گيرد . ادامه خم زيرين به يك لوله قائم يا مايل وصل مي شود كه ران زيرين را تشكيل مي دهد . اغلب همانطور كه در شكل نشان داده شده است ، ران زيرين بر روي شيب معكوس قرار مي گيرد ، اين امر سبب خواهد شد كه عمل هواگيري با تشكيل يك پرده جريان كه سرتاسر ران زيرين را مي پوشاند به خوبي انجام پذيرد .

از سرريز سيفوني نيز مي توان در سدهاي خاكي استفاده نمود . به علت وجود فشارهاي منفي ، لازم است لولـه به اندازه كافي سخت باشد تا بتواند نيروهاي مخرب را تحمل نمايد . اتصالات بايد كاملاً آب بندي شوند و اقدامات لازم براي جلوگيري از ترك خوردگي لولـه كه ممكن است در نتيجه حركت و يا نشست خاكريز حاصل شود ، بعمل آيد . براي جلوگيري از كاهش فوق العاده فشار مطلق و نزديك شدن به حد كاويتاسيون ، كل افت بار در سيفون نبايد از 6 متر تجاوز كند .

حسن عمده سرريز سيفوني در اين است كه با افزايش جزئي سطح آب بالا دست مي تواند دبي كامل طرح را از خود عبور دهد حسن ديگر اين نوع سرريزها در خودكار بودن و عملكرد خوب آنها بدون نياز به وسايل مكانيكي يا وسايل محرك است . علاوه بر هزينه سنگين ، در مقايسه با ساير سرريزها ، سرريزهاي سيفوني داراي معايبي هستند كه موارد زير از آن جمله است :

1 ـ قادر نيستند يخ و آشغال را از خود عبور دهند .

2 ـ امكان دارد سيفون و يا لوله هوا دهي ، توسط شاخ و برگ درختان بسته شود .

3 ـ امكان دارد در نتيجه تغييرات ناگهاني شروع و توقف عمل سيفون جريان خروجي بطور سريع قطع و وصل شود و يا بصورت امواج به رود خانه بريزد . اين عمل سبب ايجاد نوسانهاي نا‌خواسته در تراز پاياب رود خانه خواهد شد .

4 ـ ارتعاشات در اين نوع سرريزها ، در مقايسه با ساير انواع بيشتر است . لذا لازمه استفاده از آنها ، داشتن فونداسيون خوب است كه بتواند ارتعاشات را تحمل كند .

همانندساير انواع سرريزها كه داراي مجاري تخليه سر پوشيده هستند ، يكي از عمده ترين عيوب سرريزهاي سيفوني عدم قدرت آنها در تخليه جريانهاي بزرگتر از سيل طرح ، براي افزايش معمول سطح آب مخزن است . زيرا با تجاوز سطح آب مخزن از ارتفاع طرح سرريز ، تغييرات دبي جريان خروجي قابل توجه نخواهد بود . در نتيجه مي توان گفت كه انتخاب سرريزسيفوني ، بعنوان سرريز اصلي ، به همراه يك سرريز اضطراري و يا كمكي مي تواند انتخاب معقولي باشد .