Comparison of linear, labyrinth and piano key weirs to increase the discharge capacity of existing spillways for a given head

Abstract

Barajlar, ülkemizin alt yapısında önemli bir rol oynarlar ve içme suyu, taşkın koruma, yenilenebilir enerji, ulaşım ve sulama ve ayrıca spor etkinlikleri için tesis imkanı sağlarlar. Fakat, Türkiyenin barajları giderek yaşlanmakta olup, bu yaşlanan barajların güvenliğini sağlamak için rehabilite edilmeleri gereklidir. Çoğu kez rehabilitasyon işlerinde dolusavak kapasitesini arttırmak gerekir. Bu nedenle, bu çalışmanın temel amacı barajların dolusavak kapasitelerini arttırmada kullanılan pratik yöntemleri incelemektir. Bu bağlamda, labirent ve piyano tuşu tipi savaklar anılan amacı gerçekleştirmek için kullanılan etkili iki metot olarak seçilmişlerdir. Labirent ve piyano tuşu savakların tasarım prosedürü ortaya konmuş ve her biri beş farklı mevcut projede uygulanmıştır. Lineer savaklarla yapılan kıyaslamalarda, sabit bir dolusavak genişliğinde labirent ve piyano tuşu savakların etkin kret uzunluğunu önemli ölçüde arttırdığı sonucuna varılmış olup, bu da dolayısı ile verilen bir işletme su kotunda dolusavak kapasitesini arttırmıştır. Ayrıca, dolusavak kapasitesini değiştirmedeki etkilerini görmek için farklı geometrik parametreler de çalışılmıştır.

Dams play an important role in infrastructure of our country and provide drinking water, flood protection, renewable hydroelectric power, navigation, and irrigation as well as facilities for sports activities. However, dams in Turkey are gradually aging and in order to assure the safety of those aging dams, rehabilitation is necessary. Very often, increasing the capacity of a spillway would be required in rehabilitation works. Thus, it is the main goal of this study to investigate some practical methods used in increasing the spillway capacity of dams. In this respect, labyrinth and piano key weir types were selected as the two effective methods to achieve that mentioned goal. Design procedure of labyrinth weirs and piano key weirs were outlined and each one applied in five different existing projects. Comparisons were made with linear weirs, it was concluded that labyrinth and piano key weirs increase the effective crest length of a dam spillway significantly for a given spillway width, therefore, in return, they increase the flow capacity for a given operating head. Moreover, different geometric parameters were also studied to see their effect in changing the discharge capacity.