پژوهش آب ایران

چکیده مصالح سنگدانه‌ای، از مصالح پرکاربرد در ساخت سازه‌های آبی بوده و به‌دلیل هزینه کم و سازگار بودن با محیط‌زیست، معمولاً مورد استفاده مهندسان و طراحان سازه‌های آبی، قرار می‌گیرد. این نوع مصالح اغلب در بدنه سد‌های سنگریزه‌ای برای کاهش آثار سیلاب در پایین‌دست رودخانه‌ها و زه‌کش‌های سنگی استفاده می‌شود. در این پژوهش، با استفاده از دو قطر سنگدانه و چهار دبی عبوری و دو طول محیط متخلخل، اقدام به به برداشت پروفیل‌های طولی جریان به‌صورت آزمایشگاهی شد. سپس با استفاده از معادله جریان متغیر تدریجی در کانال‌های روباز و روش‌های عددی اویلر، اویلر اصلاح و رانگ کوتا مرتبه 4 اقدام به مدل‌سازی پروفیل طولی جریان و مقایسه با داده‌های آزمایشگاهی برداشت شده گردید. در این پژوهش، از معادله سرعت منفذی ویلکینز برای محاسبه شیب خط انرژی در حل معادله متغیر تدریجی استفاده گردید. در نهایت مشاهده شد که روش رانگ کوتا مرتبه 4 که با دقت مرتبه 4، نسبت به دو روش دیگر، تخمین بهتری با متوسط R2 برابر با 0.9 و RMSE برابر با 1.19 سانتی‌متر برای تخمین پروفیل طولی جریان ارائه داد. علاوه بر این، سایر پارامتر‌های آماری همانند شاخص حداکثر خطا، میانگین قدر مطلق خطا، ضریب باقی‌مانده جرمی و شاخص کفایت نیز برای هر سه روش محاسبه و مشاهده شد که پارامتر‌های آماری مربوط به روش رانگ کوتا مرتبه 4 دارای مقادیر بهتری نسبت به دو روش دیگر بود.

چکیده بررسی فرایندهای اختلاط و انتقال در رودخانه‌ها به‌دلیل نقش آن‌ها در انتشار و توزیع عرضی و طولی آلودگی‌ها از جمله فعالیت‌های مهم در برنامه‌های مدیریت منابع آب است. در بین فرآیندهای اختلاط،‏ پس از پدیده انتشار طولی،‏ فرآیند انتشار عرضی آلودگی تأثیرگذارترین پارامتر محسوب می‌شود. در این پژوهش،‏ نتایج حاصل از یک بررسی آزمایشگاهی درخصوص مقدار تغییرات در ضریب انتشار عرضی آلودگی به واسطه تغییر در زبری موضعی در یک کانال مستطیلی مستقیم ارائه شده است. نتایج آزمایش‌ها مؤید این مطلب است که عامل اصطکاک و عمق جریان،‏ نقش مؤثری در مقدار ضریب انتشار عرضی آلودگی دارند به طوری که با افزایش مقدار عامل اصطکاک،‏ ضریب اختلاط عرضی افزایش و درنتیجه طول اختلاط کامل کاهش یافته و در فاصله کمتری رقیق‌سازی انجام می‌شود. همچنین در بیشتر موارد افزایش مقدار سرعت جریان بر توانایی حمل آلودگی با جریان افزوده و درنتیجه از میزان ضریب اختلاط عرضی آلودگی کاسته شده و طول اختلاط کامل افزایش می‌یابد. براساس نتایج آزمایشگاهی،‏ معادله‌ای برای تعیین ضریب انتشار عرضی ارائه شد. میانگین خطای نسبی به ‌دست آمده برای معادله ارائه شده 0.059 است که نشان دهنده دقت خوب آن است. برای توسعه کاربرد نتایج برای شرایط مختلف،‏ با استفاده از نتایج آزمایش‌های انجام شده،‏ توانایی نرم‌افزار FLUENT در شبیه‌سازی شرایط مختلف بررسی و مشخص شد این نرم افزار دارای دقت خوبی در شبیه‌سازی و پیش‌بینی فرآیند اختلاط آلودگی در رودخانه‌ها است

چکیده از بین سازه‌های هیدرولیکی،‏ سازه‌های کنترلی با تنظیم سطح آب تأثیرزیادی در بالابردن راندمان و کاهش مصرف آب دارند. به‌دلیل تنوع سازه‌های هیدرولیکی و روش‌های مختلف بهره‌برداری،‏ مدل‌های مختلفی برای کنترل و تعیین رفتار جریان هنگام به کارگیری سازه‌های مختلف توسعه یافته‌اند. در این مطالعه مدل هیدرولیکی CanalMan،‏ برای شبیه‌سازی عملکرد سازه‌های کنترل در شبکه آبیاری فومنات درغرب استان گیلان به‌ کار برده‌ شده‌‌است. برای انجام شبیه‌سازی،‏ کانال BP19 در واحد عمرانی F2 شبکه فومنات انتخاب شده و برای بررسی وضعیت کانال،‏ بازدیدهایی قبل از شروع فصل آبیاری انجام شد. هم‌چنین بازدیدهایی پس از شروع آبیاری برای مشاهده نحوه بهره‌برداری از کانال و سازه‌های موجود در آن و نیز انجام اندازه‌گیری‌های لازم برای کسب اطلاعات مورد نیاز برای اجرای شبیه‌سازی به عمل آمد. در ادامه عملکرد سازه‌های کنترلی آمیل،‏ دریچه قطاعی و سرریز نوک‌اردکی در مدل شبیه‌سازی شدند تا مناسب‌ترین سازه از نظر هیدرولیکی برای کنترل سطح آب در کانال موردنظر انتخاب شود. با استفاده از شاخص‌های مولدن و گیتس مشاهده شد که سازه آمیل با کسب مقادیر متوسط 100،‏ 82 و 27 درصد به‌ترتیب برای شاخص‌های راندمان،‏ کفایت و عدالت تحویل،‏ بهترین سازه تنظیم برای کنترل و تنظیم جریان در کانال مورد نظر است.

چکیده پیچانرودها نوع مهمی از رودخانه‌ها را تشکیل می‌دهند و بررسی الگوی جریان آن‌ها بخش قابل توجهی از مهندسی رودخانه را تشکیل می‌هد. تاکنون مدل‌های زیادی در زمینه‌ الگوهای جریان ارائه شده ولی همه آن‌ها عدم قطعیت‌های فراوانی دارند که دلیل آن‌را می‌‌توان در عدم شناخت کافی از الگوهای جریان در پیچ، جستجو کرد. در این تحقیق به بررسی الگوهای جریان و سیر تغییرات آن‌ها در خم پرداخته شده است. کانال مورد آزمایش دارای شعاع انحنا خط مرکزی 1.7 متر و عرض 1.3 متر است. آزمایش‌ها در دبی‌های 63، 89 و 104 لیتر بر ثانیه روی توپوگرافی توسعه یافته اجرا شد. نتایج نشان داد که تغییرات توپوگرافی و الگوی جریان تقابلی کاملاً هماهنگ دارند، به‌طوری‌که با داشتن توپوگرافی بستر تا حدود زیادی می‌توان به وضعیت الگوی جریان پی برد. تغییرات دبی عرضی واحد و سرعت عرضی با توپوگرافی بستر هماهنگ و دارای سیر نزولی و نوسانی به سمت پایین‌دست می‌باشند، اما الگوی سرعت طولی از این تغییرات پیروی نمی‌کند. همچنین شباهت الگوهای جریان در دبی‌های مورد بررسی، نشان‌دهنده تأثیر بالای شعاع انحنا در مقابل دیگر پارامترهای جریان است.

چکیده رودخانه‌های طبیعی به‌ندرت دارای مسیر مستقیم‌اند و معمولاً به شکل پیچانرود هستند. شناخت مشخصات جریان در آبراهه‌های روباز و تأثیر متقابل جریان و بستر آبراهه بر یکدیگر از دیرباز برای محققین جالب توجه بوده است. مشکل عمده در تبیین مشخصات جریان در پیچ رودخانه، وجود جریان‌های ثانویه قوی و اثرات آن‌ بر توزیع سرعت‌های طولی و عرضی است. جریان در پیچ رودخانه‌ها توسط محققین زیادی بررسی شده و روابط متعددی برای تعیین پارامترهای جریان ارائه شده است. با وجود این روابط ارائه شده، به‌ویژه در پیچ‌های تند که جریان ثانویه بسیار قوی بر الگوی سرعت تأثیرگذار است، پاسخ‌های مناسبی را ارائه نمی‌دهند. در این تحقیق در ابتدا، با توجه به خصوصیات سرعت طولی در پیچ تند، مدلی جدید برای پیش‌بینی سرعت ارائه شده است که شامل دو بخش توانی و سینوسی است. سپس به مقایسه برخی از مدل‌های تعیین نیمرخ سرعت طولی در پیچ با مدل جدید پرداخته شده است. نتایج آزمایش‌ها روی کانال آزمایشگاهی قوسی شکل با زاویه مرکزی 193 درجه نشان داد که مدل جدید در مقایسه با مدل‌های پیشین با خطای کمتری قادر به پیش‌بینی سرعت طولی در پیچ است. همچنین، بررسی کاربرد مدل با استفاده از داده‌های 3 پیچ با نسبت‌های شعاع انحنا به عرض مختلف، نشان از قابلیت کاربرد آن در پیچ‌های مختلف دارد.

چکیده با توجه به مشکلات موجود در مطالعه صحرایی پدیده گسیختگی طاقی‌شکل، امکان ثبت تغییر شکل‌های لحظه‌ای طاق آویزان تا زمان وقوع تخریب در ساحل رودخانه وجود ندارد و لذا نمی‌توان وقوع گسیختگی برشی و چرخشی در طاق‌های آویزان تخریب شده در طبیعت را از یکدیگر متمایز نمود. در این مقاله، اثرات عدم قطعیت موجود در تعیین پارامترهای موثر در تحلیل پایداری طاق آویزان بر اعتبار نتایج تحلیل، مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، اثرات تغییرات هر پارامتر مجزا بر ضریب اطمینان پایداری طاق آویزان در شرایطی که مقدار سایر پارامترها ثابت ‌باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. برای تخمین عدم قطعیت مرتبط با هر پارامتر، تمایز بین (1) خطاهای اندازه‌گیری و (2) عدم قطعیت‌های مربوط به تغییرپذیری طبیعت ذاتی هر پارامتر مدنظر قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان داده است که عدم قطعیت‌های پارامترها آنقدر بزرگ هستند که احتمال بروز خطا در تخمین‌‌ها خیلی زیاد بوده و در این میان عدم قطعیت پارامترهای ارتفاع و عرض طاق آویزان، عمق ترک کششی و چسبندگی مصالح تشکیل دهنده طاق آویزان دارای اهمیت شایانی هستند. همچنین از آنجا که عدم قطعیت‌های پارامترها در وهله اول از تغییرپذیری طبیعت ذاتی پارامترها ناشی می‌شود تا از خطاهای اندازه‌گیری، لذا بایستی در روش‌های نمونه‌برداری صحرایی دقت بسیار زیادی صورت گیرد.