سرریزهای پله ای در مقایسه با انواع دیگر سرریزها با داشتن قابلیت هایی همچون استهلاک قابل ملاحظه انرژی، تطبیق سازه ای آن ها با تکنولوژی (RCC Dam) و هوادهی خود به خودی جریان، گزینه مناسب و اقتصادی برای سدهای بلند محسوب می شوند. در دهه های اخیر تحقیقات زیادی بر روی رژیم های مختلف جریان عبوری، نحوه استهلاک انرژی و تأثیر شکل هندسی پله ها بر روی آن به انجام رسیده است. در این تحقیق به بررسی عددی مشخصه های هیدرولیکی جریان در رژیم غیر ریزشی سرریز پله ای موردمطالعه و مقایسه کمی و کیفی آن ها با جریان در شوت نظیر بدون پله پرداخته شده است. با تهیه مدل های عددی از سرریز به کمک نرم افزار FLUENT و به کارگیری مدل توربولانسی k-e RNG و روش چندفازی MIXTURE به تحلیل هیدرولیکی مقایسه ای جریان اقدام نموده و به منظور صحت سنجی عملکرد مدل عددی از داده های آزمایشگاهی مدل فیزیکی سرریز سد ژاوه استفاده شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که به دلیل وجود پله ها در طول شوت سرریز، با کاهش قابل ملاحظه طول لایه مرزی و امکان ورود هرچه زودتر هوا از سطح آزاد جریان سرریز و بالا بودن اندیس کاویتاسیون در کل طول سرریز از حد بحرانی، ریسک وقوع کاویتاسیون و در نتیجه تخریب ناشی از آن در سرریز پله ای مورد مطالعه مطرح نمی باشد در مقابل در سرریز شوت نظیر بدون پله احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون و خوردگی سطح سرریز ناشی از آن در محدوده 56 متری از تاج سرریز به طرف پایین دست بسیار بالاست. به ازای دبی طراحی سرریز،اختلاف استهلاک انرژی بر روی سرریز پله ای و شوت نظیر بدون پله 46% می باشد.

یکی از موارد مهم در طراحی تنداب سرریزها، بررسی خصوصیات و شرایط جریان در مسیر تنداب به واسطه فوق بحرانی بودن جریان است. در تحقیق حاضر ویژگی های هیدرولیکی جریان در تنداب سرریز سد سورک بااستفاده از مدل سازی فیزیکی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل از جنس پلکسی گلاس با مقیاس 1: 50 ساخته شد و برای مدل سازی ریاضی از نرم افزار فلوئنت استفاده گردید. آزمایش ها در 5 دبی متفاوت انجام گرفت و پارامتر های فشار، سرعت و عمق جریان در محور مرکزی و کنار دیواره برداشت گردید. نتایج نشان داد در بین پارامترهای اندازه گیری شده نرم افزار فلوئنت، پارامتر سرعت با کمترین درصد خطا (3/4 درصد) و پارامتر عمق با بیشترین درصد خطا (9/16 درصد) شبیه سازی شده است. هم چنین ضریب نش-ساتکلیف و ضریب تعیین محاسبه شده برای پارامترهای مورد نظر نشان دادند که نرم افزار فلوئنت توانایی شبیه سازی جریان را برروی سرریز های با تغییر شیب ناگهانی دارا می باشد. باتوجه به نتایج شبیه سازی شده و معیارهای RMSE و NRMSE می توان دریافت در نرم افزار فلوئنت درصورت استفاده از روش حل عددی حجم محدود، مدل آشفتگی k-e، RNG، روش تصحیح فشار SIMPLE و روش دو فازی VOF، بیشترین دقت در محاسبه پارامتر های فشار، سرعت و عمق جریان آب در تنداب سرریز مورد مطالعه حاصل می گردد.

سرریزهای پلکانی یکی از انواع سرریزها هستند که به صورت پله هایی از نزدیکی تاج سرریز شروع شده و تا پاشنه پایین دست سرریز ادامه دارند. کاربرد این سرریزها امروزه بیشتر به دلایل تاثیر قابل ملاحظه پله ها در میزان استهلاک انرژی و اقتصادی بودن آن است. این سرریزها به دلیل هوادهی و پالایش آب در طول سرریز، در کشاورزی نیز کاربرد دارند. در این تحقیق، با ساخت  10مدل سرریز پلکانی، از سرریز بدون پلکان تا سرریز پلکانی با31  پله درون فلوم آزمایشگاهی، سعی گردید تا با آنالیز نتایج به دست آمده از آزمایشات بر روی مدل ها، تاثیر پارامترهای مختلف مانند عدد فرود و عدد رینولدز بر افت نسبی انرژی در مدل سرریز پلکانی به دست آید. به همین منظور، با آنالیز داده ها و مشخص شدن پارامترهای موثر در این رابطه از جمله:yc  (عمق بحرانی)، Hdam (ارتفاع سرریز)،N  (تعداد پلکان)،a  (زاویه سرریز)، و هم چنین  h ,l(به ترتیب ارتفاع پلکان و پیش آمدگی پلکان) و با استفاده از تکنیک بی بعد کردن پارامترها چندین کمیت مشخص شد. سپس با بررسی اثر و تجزیه و تحلیل آن ها، از جمله این که در مدل های مورد مطالعه بیشترین میزان افت انرژی در تعداد 15 پله رخ می داد، پارامترهای موثر در بهینه سازی ژئومتریک سرریزهای پلکانی که اثر هندسی و هیدرولیکی داشتند، به صورت ارتباط بین نسبتN/a  یا h/l (کمیت های ژئومتریک) با نسبت Hdam/yc ارایه گردید. در ادامه با در نظر گرفتن پارامترهای به دست آمده 15 پله، معادله بهینه ژئومتریک سرریزهای پلکانی ارایه گردید.

سرریز به عنوان یکی از مهم ترین سازه های آبی وابسته سدها، جریان سیلاب ورودی به مخزن سد را در مواقع تکمیل ظرفیت آن، با ایمنی کافی به پایین دست انتقال می دهد. ایمنی سدها به طور اهم ارتباط مستقیم و تنگاتنگی باکفایت ظرفیت سرریز دارد. ازاین رو اطمینان از عملکرد دقیق سازه ای و هیدرولیکی سرریزها از نکات حائز اهمیت در همه سدها می باشد. درتحقیق حاضر، به منظور بررسی عوامل مؤثر بر تخریب پانل بتنی سرریز سد بوکان با بهره گیری از نرم افزارهایWS77 و Flow3D به شبیه سازی مشخصه های هیدرولیکی جریان بر روی سرریز به ازای دبی های سیلابی 50 و 10000 ساله پرداخته شد. عوامل مختلف شناخته شده در تخریب پانل بتنی سرریزها همچون وقوع پدیده کاویتاسیون، نوسانات فشار، فشار برکنش و جک هیدرولیکی نیز موردبررسی قرار گرفتند. همچنان که در نتایج آمده است، حداقل شاخص کاویتاسیون در سیلاب های منتخب 50 و 10 هزارساله به ترتیب 31/0 و 275/0 است که از مقدار بحرانی 2/0 بیشتر است. علاوه بر آن شاخص پتانسیل خرابی در حداکثر مقادیر محاسبه شده در دو سیلاب مذکور به ترتیب برابر با 111 و 198 (در آفست 5/2 سانتیمتری) است که از مقدار آستانه تخریب برابر با 500، فاصله دارد. براین اساس وقوع پدیده کاویتاسیون غیرمحتمل و لحاظ اقدامات مقابله با کاویتاسیون همچون سازه هواده ها در سرریز سد بوکان توصیه نمی شود. با این وجود نتایج بررسی ها حاکی از آن است که با افزایش فشار ناشی از وقوع پدیده جک هیدرولیکی در کنار فشار برکنش به مقادیر بیش از مؤلفه وزن و نیروی مقاوم انکرها، منجر به جابجایی پانل بتنی کف سرریز شده است که می بایست ترمیم گردد.

سرریز به عنوان یکی از مهم ترین سازه های هیدرولیکی وابسته سدها، جریان سیلاب ورودی به مخزن سد را در مواقع تکمیل ظرفیت آن، با ایمنی کافی به پایین دست انتقال می دهد. برای کاهش هزینه های ساخت سرریزهای نسبتاً طولانی و همچنین عوامل توپوگرافیکی، دیواره ها را بخصوص در تنداب ها به صورت همگرا اجرا می کنند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار Flow-3D و مدل آشفتگی، به شبیه سازی جریان بر روی سرریز سد گاوشان شامل کانال تقرب، تاج اوجی، شوت تنگ شونده و پرتابه جامی شکل پرداخته شده و مشخصه های هیدرولیکی جریان مانند نحوه توزیع سرعت، فشار و تغییرات عمق جریان در سرریز موردبررسی قرارگرفته است. با مقایسه نتایج مدل عددی جریان با نتایج آزمایشگاهی مشاهده شد که تفاوت چندانی مابین آن ها وجود ندارد. تغییرات سرعت جریان بر روی انحنای تاج سرریز افزایش سریع و ناگهانی داشته و در طول تنداب این روند افزایشی دنبال می شود تا جایی که بیشترین میزان سرعت در انتهای تنداب (ابتدای پرتابه جامی شکل)، در دبی 1350 مترمکعب بر ثانیه معادل 30 متر بر ثانیه می-باشد. زاویه همگرایی 2/07 درجه دیواره های تنداب زاویه همگرایی بهینه برای ممانعت از تشکیل امواج عرضی و عدم نیاز به افزایش ارتفاع دیواره های سرریز همگراست.

سرریزهای پلکانی از لحاظ اقتصادی در پایین دست سدهای وزنی بتن غلطکی قابل توجیه می باشند و مزیت آن ها بر سرریزهای شوت، نرخ بالای استهلاک انرژی در طول سرریز و کاهش ابعاد حوضچه آرامش است. جریان های عبوری از این سرریزها به 3 دسته جریان ریزشی، انتقالی و رویه ای تقسیم می شوند. در این پژوهش 4 مدل آزمایشگاهی ساخته شده از سرریز سدهای بالا و پایین سیاه بیشه با مقیاس به ترتیب 1: 15 و 1: 20 با شیب های 44/18، 56/26، 74/29 و 81/38 درجه مورد آزمایش قرار گرفته است. هدف پژوهش بررسی تشکیل رژیم های مختلف جریان و مقایسه پروفیل جریان عبوری و فشار وارد بر کف پله ها می باشد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که تبدیل رژیم های جریان به یکدیگر با افزایش شیب، سریع تر بوقوع می پیوندد. روابطی جهت تخمین شروع تشکیل رژیم های جریان ارائه شد. تمرکز بر پروفیل جریان و فشار در کف پله ها، نشان داد که رژیم های مختلف جریان با پروفیل جریان متفاوت، نوسانات فشار متفاوتی را بر کف پله ها وارد می کنند. بنابراین تفاوت در فشارهای وارده بر کف پله ها بیانگر تفاوت در نیروهای اعمالی به سازه کف پله ها در رژیم های مختلف جریان است. نمودارهای ضریب نوسانات فشار در رژیم های مختلف نیز بیانگر این موضوع است که تغییر رژیم جریان عبوری تأثیر بسزایی در نوسانات فشار ندارد.

استفاده ی بهینه از منابع آب یکی از کهن ترین هدف های بشر است. امروزه با توجه به هدف ها و کاربردهای چندگانه ی سدها، به کارگیری تمهیدات مناسب برای بهره برداری از سرریزها و مخازن سدها اهمیت بالایی دارد. هدف این تحقیق دستیابی به طول و ارتفاع بهینه برای سرریز اوجی است. به منظور تعیین تابع هدف، تغییرات طول سرریز در محدوده 10 تا 30 متر و دوره ی بازگشت سیلاب طراحی در محدوده ی 1000 تا 10000 سال در نظر گرفته شد. با ابزار الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی در محیط نرم افزار MATLAB انجام شد. در این تحقیق، تأثیر طول و ارتفاع سرریز بر هزینه ی ساخت سرریز بررسی و با استفاده از مدل رگرسیون، رابطه های تحلیلی برای آن ارائه شد. نتایج تحقیق نشان می دهد طول بهینه برای سرریز 14/4متر و ارتفاع بهینه 31/47متر است. به طورکلی طراح برای طول و ارتفاع سرریز اوجی سد بالا رود، به ترتیب 28 و 34 درصد را به عنوان حاشیه ی اطمینان در نظر گرفته است. انتخاب این مقادیر، هزینه ی پروژه را به طور چشمگیر افزایش می دهد؛ که نیازمند بازنگری مهندسان در انتخاب حاشیه ی اطمینان مناسب برای ابعاد سرریز با در نظر گرفتن جمیع مؤلفه هاست.