The Overshot Gate as a Flow-Measuring Device

The overshot gate is a commonly used adjustable overflow weir for regulating the upstream water level in open channels. The amount of gate movement is proportional to the water level change. However, to effectively manage the water flow, it is also important for operators to accurately measure the flow rate in the channel. This study examines an overshot gate installed at the end of a laboratory flume to estimate the flow rate under various free flow conditions. This study investigates different gate angles ranging from 9.6° to 90° to evaluate their impact on the flow properties and the discharge coefficient. The analysis of the results indicates that the maximum flow rate values can be achieved with gate inclinations from 15.5° to 47.2° with relatively lower head; the inclined alignment of the gate decreases the effective gate height which consequently increases the gate efficiency. The use of the overshot gate is advantageous over the normal gate when channel depth is limited and higher discharge is required at relatively lower head. In this study, at the highest gate inclinations, the water surface is significantly stable having the lowest values of the approach Froude number. In addition, the head to gate height ratio decreases with raising the gate due to the reduced vertical contraction of the channel. Finally, this paper proposes an empirical equation for estimating the discharge coefficient based on the gate inclination, which demonstrates good accuracy in the specified range

Effect of Gravel Size and Weir Height on Flow Properties of Gabions

لقد تم دراست العلاقة بين عمق الماء المتجمع امام السداد الحجرية والتصريف القادم من اعالي المجاري المائية في قناة مختبرية. حيث تم دراسة السطح الحر للماء في حالة التدفق الانتقالي وفي حالة الفيضان فوقه. تضمنت الدراسة تأثير ارتفاع جسم السداد الحجرية وخشونة المواد المستخدمه في الانشاء على عمق تدفق المنبع عن طريق اختبار أربعة ارتفاعات مختلفة من الهدارات وأربعة أحجام مختلفة من الحصى. أظهر تحليل النتائج المختبرية أن الانخفاض النسبي في عمق الماء المتجمع امام الهدارات يتراوح ما بين 38٪ و17٪ لنوع الجريان " التدفق خلال " عندما يزداد كل من خشونة المادة والتصريف، وفي نظام "التدفق الانتقالي"، تؤدي زيادة خشونة المواد والتصريف إلى انخفاض متوسط في عمق التدفق النسبي بين 7.6٪ و4.4٪ لارتفاع الهدارات الحجرية 15 سم و30 سم، على التوالي. يبدأ السداد الجرية في العمل كهدار يفيض الماء من فوقه عندما يكون متوسط عمق الماء إلى ارتفاع السداد (H / P) هو 1.19، في حين أن متوسط الزيادة الإجمالية في التصريف نسبة إلى تصريف السد الصلب هو 15 ٪. كما تم أقتراح علاقات تجريبية للتنبؤ بعمق الماء المتجمع أمام السداد الحجرية لكل من أنظمة التدفق الثلاثة. كما تم اقتراح علاقة تجريبية عديمة الابعاد للتنبؤ بمعامل التصريف لهذة السداد وبدقة جيدة.The variation between flow depth generated in front of gabion barrier and flow rate has been studied in open laboratory flume. Flow profiles have been observed for each of "Transition Flow" and "Overflow" regimes. Effects of gabion height and material coarseness on the upstream flow depth are studied by testing four different gabion heights and four different medium aggregate sizes. The analysis of experimental results showed that the relative decrease in flow depth varies between 38% and 17% for "Through Flow" type when material coarseness and discharge increase. In "Transition Flow" regime, increasing material coarseness and discharge causes an average decreases in relative flow depth of 7.6% and 4.4% for gabion heights 15cm and 30cm, respectively. Gabion begins to operate as an overflow weir when the average water depth to the gabion height (H/P) is 1.19. While the overall average increase in discharge relative to solid weir is 15%. Prediction relationships for flow depth upstream the gabion for each of the three flow regimes is suggested. Also, dimensionless relation to predict discharge coefficient are proposed with good accuracy

Properties of Flow through and over Gravel Basket Weir

يؤدي إنشاء هدارات من سلال الحصى في المجاري المائية إلى تراكم المياه أمام هذه المشأت المسامية، ويكون فيها منسوب المياه أقل من تلك التي تتجمع مقدمة الهدارات الصلبة. تتضمن هذه الدراسة، تقديرعمق الماء المتجمع امام هذه الهدارات مع قياس شكل السطح الحر للجريان والتنبؤ بقيمة معامل التصريف من خلال التجارب المختبرية. كما تمت دراسة أربعة أطوال مختلفة من الهدارات (15 ، 20 ، 25 و 30 سم) وأربع خشونات مختلفة من الحصى (1.13 ، 1.58 ، 2.19 و 2.27). وفقًا لذلك، فقد تم اختبارستة عشر نموذجاً في ظروف مختلفة من التدفق الحر. أظهرتحليل نتائج نظام الجريان "التدفق النافذ" أن الزيادة في عرض السد تسبب في زيادة عمق الماء المتجمع امام الهدارات ولجميع درجات الخشونة بنسبة 30٪ بينما تقلل الخشونة من العمق بنسبة 28٪. وفي "التدفق الانتقالي"، يؤدي مضاعفة الطول إلى زيادة عمق التدفق بنسبة 7٪، بينما تؤدي زيادة الخشونة من 1.13 إلى 2.72 سم في انخفاض عمق الجريان بنسبة 7٪. يبدأ نظام "التدفق الفائض" بالظهورعندما تساوي نسبة عمق الماء إلى عرض السد حوالي 0.75 للعرض الكبير و1.54 للعرض القليل. تشير المقارنة بين هدارات سلال الحصى والهدارات الصلبة إلى أن متوسط تقليل عمق الماء هو 7.5٪ للصلابة البالغة 1.13 سم و9٪  للصلابة البالغة 2.72 سم. تم اقتراح نماذج رياضية للتنبؤ بعمق المياه لأنظمة التدفق الثلاثة، أما بالنسبة لنظام "التدفق الفائض"، فقد اقتُرِحَت صيغة تجريبية لتقدير معامل التصريف بدقة مقبولة.Construction of gravel basket weir in waterways causes water accumulation in front of this porous structure less than solid weir. In the present study the upstream flow depth, water surface profile and discharge coefficient are investigated through laboratory experiments. Four different weir lengths (15, 20, 25 and 30 cm) and four different degrees of gravel coarseness (1.13, 1.58, 2.19 and 2.27) are studied. Accordingly, sixteen models are tested under different free flow conditions. Analysis of the results show that in "through flow" regime the increase in weir length raises the generated upstream depth for all coarseness degrees by 30% while coarseness lowers the depth by 28%. In "transition flow", however, doubling the length increases the flow depth by 7%, but increasing coarseness from 1.13 to 2.72 cm mean diameter causes 7% reduction in flow depth. The "overflow" regime begins to appear when the depth to length ratio equals 0.75 for long weir, and about 1.54 for shortest weir. A comparison between gravel basket weir and corresponding solid weir indicates that average depth reduction is 7.5% for coarseness of 1.13 cm and 9% for coarseness of 2.72 cm. Mathematical models for water depth prediction for the three flow regimes are presented. For "overflow" an empirical formula is proposed to estimate the coefficient of discharge with acceptable accuracy