پژوهش آب ایران

چکیده پرش هیدرولیکی از نوع جریان‌های متغیر سریع بوده که از ابتدا تا انتهای آن تلاطم و پیچش سطحی آب وجود دارد و به عنوان پدیده اتلاف کننده انرژی شناخته می‌شود. در این پژوهش به شبیه‌سازی عددی پرش هیدرولیکی در حالت پله منفی ابتدایی 3 و 6 سانتی‌متر، زبری بستر 2 سانتی‌متر و شیب معکوس 5/1 و 3 درصد پرداخته شد. در این پژوهش از مدل‌های آشفتگی RNG و k-ε استفاده شد. همچنین، از دو نوع شبکه‌بندی یکنواخت و غیر یکنواخت استفاده شد. با توجه به نتایج مدل‌سازی عددی، مدل آشفتگی RNG آشفتگی میدان جریان را در مقایسه با مدل آشفتگی K-ε با دقت بیشتری محاسبه نمود. میزان شاخص‌های آماری NRMSE، R2 و d برای نتایج شبیه‌سازی عددی نیمرخ سطح آب به ترتیب 1/10، 993/0 و 994/0 به‌دست آمد. همچنین مقدار این شاخص‌ها برای نتایج شبیه‌‌سازی نیمرخ سرعت به ترتیب 36/16، 944/0 و 97/0 محاسبه شدند. خطای مدل عددی در محاسبه مقادیر نیمرخ سرعت در مقایسه با نیمرخ سطح آب بیشتر بود، که علت آن را می‌توان در تلاطم شدید جریان و نوسانات سرعت لحظه‌ای در هر راستای قائم در محدوده وقوع پرش هیدرولیکی و تشدید اختلاط آب و هوا دانست. مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج آزمایشگاهی پروفیل سطح آب، پروفیل سرعت، نسبت اعماق مزدوج، طول غلتاب و طول پرش هیدرولیکی و نسبت افت انرژی نشان دهنده قابلیت مدل عددی در شبیه‌سازی سه بعدی میدان جریان پرش هیدرولیکی آزاد می‌باشد.

چکیده یکی از عمده‌ترین مباحث در زمینه مطالعه کاهش انرژی مخرب جریان به منظور کاهش خسارت بر ابنیه پایین‌دست، بررسی پرش هیدرولیکی و نحوه کنترل آن می‌باشد. پرش هیدرولیکی از نوع جریان‌های متغیر سریع است که در فاصله کوتاهی، جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی تغییر می‌کند. اکثر محققین در مطالعات خود سعی کرده‌اند که با تغییر در ساخت حوضچه آرامش، شرایط را برای اتلاف انرژی بیشتر فراهم آورند. در تحقیق حاضر، خصوصیات پرش هیدرولیکی شامل ضریب تنش برشی بستر، لایه مرزی و پروفیل‎های سرعت در مقاطع مختلف پرش در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در کانال مستطیلی به طول 8، عرض 4/0 و ارتفاع 6/0 متر انجام شده است. اعداد فرود در محدوده 9/4 تا 5/9 در نسبت واگرایی‌های 1، 33/1، 66/1 و 2 و سه ارتفاع پله منفی، صفر، 3 و 6 سانتی‌متر انجام شد. عمق اولیه و ثانویه به‌وسیله عمق‌سنج دستی و پروفیل‌های سرعت به‌وسیله لوله پیتوت اندازه‌گیری شده است. نتایج حاکی از تشابه پروفیل‌های سرعت اندازه‌گیری شده و تفاوت آنها با پروفیل جت آب بر روی بستر صاف بود. ضخامت لایه مرزی نرمال شده (δ⁄b) برابر با 56/0 برای پرش هیدرولیکی در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی به‌دست آمد، در مقایسه با 16/0 برای پرش کلاسیک، افزایش زیادی داشته است. ضمن آن که تنش برشی در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی حدود 14 برابر تنش برشی بر روی بستر صاف بدست آمده است.

چکیده حوضچه‌های آرامش قسمت کوتاهی از یک کانال کف سازی شده‌اند که به‌صورت سازه‌ای خاص در انتهای سرریزها و هر سازه دیگری که جریان فوق بحرانی ایجاد می‌کند، برای کنترل پرش هیدرولیکی ساخته می‌شوند و هر چه طول آن‌ها کوتاه تر باشداز نظر اقتصادی مناسب تر خواهند بود. هدف از این تحقیق بررسی خصوصیات پرش هیدرولیکی در کانال با شیب معکوس و پله منفی ابتدایی می‌باشد. در این پژوهش اثر همزمان سه شیب معکوس و سه ارتفاع پله منفی ابتدایی بر اعماق مزدوج، طول پرش و افت انرژی در اعداد فرود 4.5 تا 9.5 بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش شیب معکوس کانال، مقدار نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افت انرژی به ترتیب 12.6، 13.9 و 16.8 درصد کاهش می‌دهد. در حالی افزایش که پله منفی نسبت اعماق مزدوج و طول پرش را به ترتیب 5.66 و 6.2 درصد افزایش و افت انرژی را 2.6 درصد کاهش می‌دهد. ترکیب دو عامل شیب معکوس و پله منفی نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افت انرژی را به ترتیب 12.42، 14.8 و 3 درصد کاهش می‌دهد و نیز تنش برشی 12.56 برابر شرایط بستر صاف به‌دست آمد. بنابراین نقش پله منفی در تثبیت پرش در محل حوضچه آرامش می‌باشد و شیب معکوس این تثبیت پرش را سخت‌تر می‌کند.

چکیده پرش‌ هیدرولیکی از نوع جریان‌های متغیر سریع است که در فاصلة کوتاهی، جریان از حالت فوق ‌بحرانی به زیربحرانی تغییر می‌کند. در سال‌های اخیر مشخص شده است ایجاد واگرایی، حضور زبری یا ایجاد شیب در کف حوضچة آرامش، در کاهش ابعاد پرش، مؤثر و از نظر اقتصادی نیز به‌صرفه است. در این پژوهش، تأثیر واگرایی ناگهانی بر مشخصات پرش ‌هیدرولیکی در حضور زبری سنگ‌ریزه‌ای در کانال مستطیلی به طول 8، عرض 0.4 و ارتفاع 0.6 متر بررسی شد. ییی. نسبت واگرایی در این مطالعه در محدودة  و زبری ‌نسبی در محدودة  بود. اعداد فرود در محدودة 4.9 تا 9.5 و دبی 30تا 50 لیتر بر ثانیه انجام شد. ضخامت لایة مرزی بی‌بعد ( ) در حالت بستر واگرا و زبر، 0.51 محاسبه شد که در مقایسه با مقدار  0.16 برای بستر صاف، قابل ملاحظه بود. در صورتی که از هر دو متغیر زبری و واگرایی ناگهانی استفاده شود، مقدار ضریب نیروی برشی در بهترین حالت (در نسبت واگرایی 2 و اندازة زبری 2.2 سانتی‌متر) به‌طور میانگین، 14.7 برابر ضریب نیروی برشی در پرش کلاسیک است. نوسانات آب و تغییرات فشار توسط پیزومترهای نصب‌شدة کف حوضچة ‌آرامش اندازه‌گیری شد. ییی نتایج، نبود کاویتاسیون در این آزمایش‌ها را نشان داد.

چکیده برای کاهش مصرف آب در بخش کشاورزی و همچنین ارائة برنامه‌ریزی صحیح جهت استفادة تلفیقی منابع آب سطحی و زیرزمینی در شبکه‌های آبیاری، مسألة کم‌آبیاری برای محصولات عمدة تحت کشت در غرب شبکة آبیاری دشت قزوین بررسی شد. برای حل مدل بهینه‌ساز با هدف رسیدن به حداکثر سودخالص اقتصادی در وضعیت کم‌آبی، الگوریتم جست‌وجوی گرانشی (GSA) انتخاب و مسأله با استفاده از برنامة متلب حل شد. جهت معرفی عملیات کم‌آبیاری در منطقة مورد مطالعه، پنج سناریوی کم‌آبیاری با درصدهای کم‌آبیاری ماهانه 0تا10، 0 تا 20 0 تا30، 0 تا 40 و 0 تا50 درصد و یک سناریوی آبیاری کامل تعریف شد. کاهش حجم برداشت از منابع آب زیرزمینی نیز در پنج حالت شامل درصدهای متفاوت از 80 تا 100 درصد حداکثر حجم قابل برداشت در سال خشک تعریف شد. از ترکیب شش حالت (پنج حالت کم‌آبیاری و یک حالت آبیاری کامل) با 5 درصد متفاوت از مقدار برداشت از آب زیرزمینی، سی سناریو تعیین و نتایج برای هر سناریو تحلیل شد. درسناریوهای آبیاری کامل با انتخاب الگوی کشت بهینه، با کاهش برداشت از سفرة آب زیرزمینی از 5 تا 20 درصد، درآمد خالص اقتصادی از 1.7 تا 10.9 درصد کاهش یافت و از مصرف منابع آب زیرزمینی تا 25.3 میلیون مترمکعب کاسته شد؛ همچنین سود خالص اقتصادی در واحد حجم نه تنها کاهش نیافت، بلکه با کاهش حجم برداشت، آب زیرزمینی، اندکی افزایش یافت. با اجرای سناریوهای کم‌آبیاری و اصلاح الگوی کشت در وضعیت خشک‌سالی، سطوح زیرکشت از 41 تا 54 درصد نسبت به آبیاری کامل افزایش و در عین حال سودخالص اقتصادی از6.4 تا 10.7 درصد کاهش یافته است.

چکیده آب‌شستگی موضعی در اطراف پایة پل‌ها منجر به ناپایداری این سازة استراتژیک در زمان وقوع سیلاب می‌شود. برای مقابله با این پدیدة مخرب، اکثر مطالعات صورت ‌گرفته در زمینة روش‌های کنترل و کاهش آب‌شستگی است و کمتر به بررسی پدیده‌های اثرگذار بر انتقال رسوبات توجه شده است. در این مطالعه با برداشت پروفیل‌های سرعت در اطراف پایة پل و با بهره‌گیری از آنالیز کودرانت به بررسی ساختار جریان، چگونگی حرکت و انتقال رسوبات پرداخته شده است. رخدادهای غالب در پدیدة انتقال رسوبات، شامل برهم‌کنش بیرونی، برهم‌کنش درونی، حرکت جارویی و حرکت پرتابی است. نتایج نشان داد در جلوی پایه و نزدیک بستر بیشترین احتمال وقوع مربوط به برهم‌کنش بیرونی و برهم‌کنش درونی و در حدود 30 تا 33 درصد است؛ بنابراین، در داخل گودال، جریان در نزدیک بستر انرژی کافی را برای انتقال رسوبات ندارد. در بیرون از گودال، نوسانات هر یک از رخدادها نسبت به داخل گودال کاهش می‌یابد و رخداد غالب در این ناحیه حرکت جارویی خواهد بود که باعث انتقال رسوبات می‌گردد.

چکیده در طراحی سیستم‌های آبیاری، محاسبة میزان و شدت نفوذ آب به خاک لازم است. در طی سال‌های مختلف، معادله‌های زیادی برای بیان نفود به‌صورت تابعی از زمان پیشنهاد شده‌اند. در بین این معادلات، از معادلة تجربی کاستیاکوف به‌دلیل سادگی و قابلیت انطباق بسیار خوب بر داده‌های نفوذ، بسیار در طراحی سیستم‌های آبیاری استفاده شده است. تأثیر رطوبت اولیة خاک در این معادلة مهم منظور نشده است. هدف از پژوهش حاضر، مطالعة تأثیر رطوبت اولیة خاک روی پارامترهای این معادلة تجربی و اعمال تأثیر رطوبت اولیة خاک در آن است. بدین‌منظور، روی دو ستون خاک، آزمایش‌های نفوذ تحت بار افتان در سه رطوبت اولیه متفاوت انجام شد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که توان این معادله مقدار ثابتی بوده و مستقل از مقدار رطوبت اولیه خاک؛ ولی مقدار ضریب این معادله به شدت متأثر از رطوبت اولیه خاک است. با افزایش رطوبت اولیه خاک از صفر به رطوبت‌های نزدیک به حالت اشباع، ضریب معادلة کاستیاکوف تا بیش از 30 درصد کاهش می‌یابد. پس از تحلیل نتایج آزمایشگاهی، تأثیر رطوبت اولیة خاک در معادلة نفوذ کاستیاکوف اعمال و شیوه کاربرد معادله حاصل شده برای آزمایش‌های صحرایی نفوذ شرح داده شده است.

چکیده در سال‌های اخیر نیترات یکی از مهم‌ترین منابع آلاینده آب و خاک گزارش شده که عمده‌ترین دلیل آن آب‌شویی کود‌های ازته کشاورزی است. از سوی دیگر کاهش شدید منابع آب،‏ تصفیه و استفاده دوباره از آب زهکشی را ایجاب می‌کند. پس هدف از این بررسی کاهش غلظت نیترات آب با استفاده از کاه جو به‌ عنوان فیلتر آلی بوده است. کاه جو به دو صورت مخلوط کامل و لایه‌بندی،‏ هر یک در سه سطح 10،‏ 20 و 30 درصد حجمی با خاک رس شنی ترکیب و کیفیت آب ورودی و خروجی به تیمارها در طول زمان ارزیابی شد. بر اساس نتایج میزان اختلاط بهینه کاه جو با خاک برای تیمار‌های لایه‌بندی و مخلوط کامل به‌ترتیب برابر 20 و 30 درصد با کارایی حذف نیترات حدود 81 و 77 درصد بود. تغییرات غلظت آمونیوم آب در طول زمان نزولی و روند تغییر اسیدیته و شوری تابع میزان آن‌ها در ورودی بود.

چکیده با توجه به تأثیر زیاد ژئوتکستایل در کاهش آب‌شستگی در اطراف پایه پل‌ها،‏ تعیین بهترین الگوی پوشش ژئوتکستایل برای کاهش هزینه‌های اقتصادی امری ضروری است. در این بررسی محدوده پوشش ژئوتکستایل در کنار تک‌پایه و گروه‌پایه‌های دوتایی و سه‌تایی با استفاده از مدل فیزیکی بررسی و مقایسه شد. پایه‌ها از جنس تفلون و دارای قطر 5 سانتی‌متر بوده و موازی با خطوط جریان و در فاصله‌های 15 سانتی‌متری (3 برابر قطر پایه‌ها) جانمایی شد. نتایج نشان داد که در گروه‌پایه‌ها پدیده حفاظت‌کننده و تقویت‌کننده در پایه جلویی و عقبی به‌ترتیب سبب 50 درصد کاهش و 40 درصد افزایش طول محدوده پوشش می‌شود. پدیده حفاظت‌کننده در گروه‌پایه‌های دوتایی و سه‌تایی به‌ترتیب سبب کاهش50 و 71 درصدی ابعاد گودال آب‌شستگی نسبت به تک‌پایه می‌شود. در گروه‌پایه‌های سه‌تایی به‌دلیل حفاظت پایه‌های اول و دوم،‏ ابعاد گودال آب‌شستگی در پایه عقبی 21 درصد کمتر از گروه‌پایه‌های دوتایی بود. با انجام آزمایش روی الگوهای مختلف پوشش مشخص شد که آرایش بیضوی برای تک‌پایه و پوشش به شکل نیم‌بیضی برای گروه‌پایه‌ها،‏ بهترین الگوی پوشش برای کاهش آب‌شستگی است.

چکیده در این مقاله با هدف هدایت جریان در جهت عمود بر دیواره سرریز و ارزیابی اثر آن بر ضریب دبی،‏ از پره‌های هادی جریان که در بالادست سرریز چندوجهی مثلثی با زاویه رأس 45 و90 درجه نصب می‌شوند استفاده شده است. سرریز و پره‌ها از جنس ورق گالوانیزه به ارتفاع 12 سانتی‌متر و پره‌ها با 4 عرض 2،‏ 3،‏ 4 و 5 سانتی‌متر هستند. بار آبی و سرعت بالادست در 5 دبی برداشت شد. تأثیر عرض،‏ زاویه و فاصله استقرار پره‌ها بررسی شد و نمودارهای بازده سرریز (QL/QN)‎ نسبت به بار آبی کل ترسیم گردید. نتایج نشان داد پره‌های با عرض کمتر تأثیر مثبت بیشتری دارند. همچنین بازده سرریز 45 درجه در تمامی زوایای استقرار بهتر از سرریز90 درجه است. بنابراین می‌توان گفت که با افزایش دبی در سرریز چندوجهی مثلثی با زاویه رأس پایین،‏ تداخل جریان زیاد شده است،‏ پس وجود این پره‌ها می‌تواند سبب هدایت جریان در جهت عمود بر سرریز شده و جریان مانند سرریز مستقیم شده و درنتیجه بازده سرریز بهبود می‌یابد.

چکیده سازه‌ها و روش‌های زیادی برای اندازه‌گیری دبی جریان در کانال‌های آبیاری وجود دارد که در بین آن‌ها سرریز‌های لبه تیز و دریچه‌های کشویی کاربرد بیشتری دارند. برای کاهش نقاط ضعف سرریز و دریچه،‏ آن‌ها می‌توانند در یک سازه هیدرولیکی با هم ترکیب شده و ترکیبی از جریان روی سرریز و زیر دریچه را از خود عبور دهند. در این مطالعه،‏ خصوصیات مدل هیدرولیکی سرریز- دریچه نظیر ضریب دبی جریان و پارامترهای مؤثر بر جریان ترکیبی بررسی شد. ارتباط بین نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از تئوری جریان در سیستم که تابع برخی از پارامترهای هندسی و هیدرولیکی جریان است تجزیه و تحلیل شده و با استفاده از تحلیل آماری داده‌ها یک رابطه برای ضریب دبی در حالت ترکیبی ارایه شد. خطای ناشی از به کارگیری این رابطه برای 95 درصد داده‌ها 2.5± درصد است.

چکیده ضریب اختلاط عرضی یکی از پارامترهای هیدرولیکی جریان است که با آن می­توان مقدار خودپالایی رودخانه­ها را تخمین زد. هدف این تحقیق، بررسی تأثیر تغییرات نسبت عرض به عمق بر ضریب اختلاط عرضی است. آزمایش­ها در کانالی شیشه­ای به طول 7 متر، عرض 0.32 متر و ارتفاع 0.35 متر اجرا شد که با دو پمپ با حداکثر دبی 16.4 لیتر در ثانیه تغذیه می­شد. جریان به صورت یکنواخت بود و عمق جریان با دریچه کنترل در پایین­دست کانال کنترل می­باشد. پس از حصول جریان توسعه یافته در کانال، محلول کلرید سدیم با غلظت 25 گرم در لیتر به عنوان مادة ردیاب استفاده شد. غلظت­ها در 4 مقطع در طول کانال و در هر مقطع در 27 نقطه اندازه­گیری شد. ضریب اختلاط عرضی با استفاده از روابط ساده شده معادله بقای جرم، برای نسبت­های مختلف عرض به عمق بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت عرض به عمق از 2.8 به 5.69، انتقال از طریق جریان­های ثانویه افزایش می­یابد. در نتیجه در سرعت ثابت 0.33 متر مربع بر ثانیه، مقدار ضریب بی­بعد اختلاط عرضی با افزایش عمق جریان از 5.621 به 11.4 سانتی­متر برای کانال مورد نظر از 0.04945 به 0.0121 کاهش ­یافت.