انواع سرریز ها
برای عبور آب های اضافی و سیلاب ها از سراب به پایاب سد ها از سازه ای به نام « سرریز » استفاده می شود . یکی از سازه های مهم سد ، سرریز می باشد با توجه به وظیفه ای که بر عهده آن می باشد ، سرریز باید سازه ای قوی ، مطمئن و با کارآیی بالا انتخاب شود که هر لحظه بتواند برای بهره برداری آمادگی داشته باشد .
معمولاً سرریزها را بر حسب مهمترین مشخصه آنها تقسیم بندی می کنند ، این مشخصه می تواند در رابطه با سازه کنترل ، کانال تخلیه و یا هر عضو دیگر آن باشد . بر حسب اینکه سرریز مجهز به دریچه و یا فاقد آن باشد ، به ترتیب با نام سرریزهای کنترل دار و یا سرریزهای بدون کنترل شناخته می شوند .
نوع سرریزها معمولاً با عناوین : ریزشی ، اوجی ، جانبی ، شوت ، مجرایی ، تونلی ، نیلوفری ، سقوطی با بار شکن ، آبرو و سیفونی مشخص می گردد .
1- سرریز ریزشی آزاد ( سرریز های با سقوط مستقیم )
در این نوع سرریزها جریان آب بطور آزاد از روی تاج سرریز فرو می ریزد . این سرریزها برای سدها ی بتنی قوسی نازک ، سدهای پشت بنددار و یا تاجهایی که وجه پایین دست آنها تقریباً قائم است ، مناسب می باشد . جریان ممکن است بصورت آزاد همانند یک لبریز لبه تیز انجام گیرد و یا تا فاصله کمی در روی اوجی هدایت شود . غالب اوقات تاج را بصورت یک لبه آویزان ادامه می دهند ، تا جریانهای کوچک را به نقطه ای دورتر از دیواره مقطع سرریز شونده هدایت کند .
در سرریزهای ریزشی آزاد ، به زیر سفره آب به اندازه کافی هوا داده می شود تا از شکل گیری جتهای ضربانی و نوسان کننده جلوگیری شود .
اگر هیچگونه تأ سیسات حفاظتی مصنوعی در پای سقوط در نظر گرفته نشود ، در بیشتر موارد در بستر رودخانه فرسایش ایجاد می شود و یک حوضچه استغراق شکل می گیرد عمق و حجم حوضچه تابعی از عمق پایاب ، ارتفاع سقوط آب و تغییرات دبی جریان است .
فرسایش ناپذیری مواد بستر ( مانند سنگ ) اثر جزئی بر روی اندازه حوضچه دارد ، چرا که فقط می تواند زمان حفر کامل حوضچه را به تعویق بیندازد . در مواردی که فرسایش بستر غیر قابل تحمل باشد ، می توان با احداث یک سد کمکی در پایین دست سازه اصلی ، به ایجاد یک حوضچه مصنوعی پرداخت . این کار همچنین می توان با حفر یک حوضچه انجام داد و سپس آنرا به کف بند بتنی مجهز ساخت .
به شرط وجود عمق کافی ، هنگامی که جت آب به روی یک کف بند افقی سقوط می‌کند ، جهش هیدرولیکی شکل خواهد گرفت . برای تعیین مولفه های جهش هیدرولیکی فوق‌الذکر می توان معادله مومنتم را در پای سقوط به کار گرفت .
از سرریزهای ریزشی آزاد ، که در محدوده وسیعی از عمق پایاب بتواند مؤثر باشند ، می‌توان در سدهای خاکی استفاده کرد . این سرریز از یک دیواره مستقیم مجهز به لبریز تشکیل شده که در قسمت بالای یک فلوم با مقطع مستطیلی کار گذاشته شده است .کف بند افقی آن بر رقوم کف رودخانه منطبق است و یا پایین تر از آن قرار می گیرد . در این حالت ، به منظور کمک به تشکیل جهش هیدرولیکی و کاهش فرسایش پایین دست ، سیستم به بلوکهایی در کف و یک آستانه در انتها مجهز شده است . این نوع سازه هیدرولیکی ، برای اختلاف ارتفاعهای زیاد مناسب نیست ، زیرا در اینصورت باید کف بند ، نیروی عظیم برخورد جت با فونداسیون را تحمل کند . ارتعاشهای حاصل از این برخورد ، ممکن است سبب ترک خوردگی و یا جابجائی قسمتهایی از سازه شود و خطر انهدام آنها در اثر بروز پدیده های جوشش ماسه ( پایپینگ ) و زیر شویی را به‌وجود آورد .
معمولاً نباید در مواردی که اختلاف تراز آب مخزن و پایاب از 6 متر متجاوز است ، از این نوع سازه هیدرولیکی استفاده شود .
2- سرریز اوجی ( آبریز )
این سرریزها یک لبریز کنترل دارند که به شکل منحنی اوجی ( پیوند ) یا دارای پروفیل S شکل است . معمولاً قسمت فوقانی منحنی پیوند طوری طراحی می شود که هر چه نزدیکتر ، بر پروفیل زیرین سفره آبی که از روی یک لبریز لبه تند هوا دهی شده ، فرو می ریزد منطبق باشد . با جلوگیری از ورود هوا به زیر سفره آب ، امکان تماس بین آب سرریز شده و پروفیل تاج سرریز فراهم می آید . برای دبی های نظیر ارتفاع طراحی ، جریان آب بدون مزاحمتی از طرف لایه مرزی ، به آرامی بر روی پروفیل تاج سرریز حرکت می کند و تقریباً حداکثر بازده تخلیه به دست می آید . پایین تر از قسمت فوقانی منحنی پیوند ، پروفیل به صورت مماسی در طول یک شیب ادامه می یابد و بدین ترتیب ورقه آب را در روی سطح قسمت آبریز حفاظت می‌کند . در انتهای شیب ، یک منحنی معکوس جریان را بداخل حوضچه آرامش و یا کانال تخلیه سرریز برمی‌گرداند .
منحنی فوقانی تاج سریز را می توان تند تر و یاملایمتر از پروفیل سفره ریزشی آب انتخاب کرد . شکل ملاتمیر پروفیل سبب خواهد شد که ورقه آب به سطح پروفیل بچسبد و فشار هیدرواستاتیکی مثبتی را در سطح تماس پدید آورد . در این حالت ، مقاومت جریان افزایش می‌یابد و بازده تخلیه سرریز کاسته می شود . برای پروفیل تندتر ، امکان جدا شدن ورقه آب از سطح تاج وجود دارد که با وقوع فشار منفی در سطح تماس همراه خواهد بود . اثر این گونه فشارها ی منفی ، در افزایش ارتفاع مؤثر است که در نتیجه برد بی جریان می افزاید . یک تاج آبریز همراه با کف بند پایین دست ، می تواند به عنوان یک سرریز کامل مورد استفاده قرار گیرد . این حالت را می توان در سدهای بتنی وزنی مشاهده کرد . در حالت دیگر ، تاج آبریز ممکن است فقط بصورت سازه کنترل ، برای انواع دیگر سرریزها مورد استفاده قرار گیرد .