پژوهش آب ایران

چکیده وقوع آبشستگی در اطراف تکیه‌گاه پل به عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل تهدیدکننده پایداری این سازه محسوب می‌شود و به منظور کاهش اثرات مخرب این پدیده، روش‌های متعددی ارائه گردیده است. در پژوهش حاضر تاثیر دو پارامتر شکل هندسی تکیه‌گاه پل، و همچنین حضور صفحات مستغرق با آرایش‌های منتخب، بر میزان آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه پل مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، مدل فیزیکی چهار شکل مختلف شامل تکیه‌گاه مستطیلی 90 درجه، مستطیلی دیواره باله‌ای خط جریانی 60 درجه، مستطیلی دیواره باله‌ای خط جریانی 45 درجه و مستطیلی با باله‌های دایروی طراحی و ساخته شد. همچنین صفحات مستغرق در چهار آرایش متفاوت دوردیفه موازی، دوردیفه زیگزاگی، دوردیفه زیگزاگی مورب و کاجی، در دو نسبت استغراق 2 و 3 و تحت زاویه 20 درجه نسبت به جریان بر روی هر یک از چهار تکیه‌گاه، در دبی ثابت آزمایش شدند. مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد بیشترین و کمترین عمق آبشستگی به ترتیب در اطراف تکیه‌گاه مستطیلی 90 درجه و تکیه‌گاه مستطیلی با دیواره‌های دایروی به وقوع پیوست. در آزمایش‌های صفحات مستغرق، آرایش کاجی در نسبت استغراق 3، با کاهش 41 درصدی آب‌شستگی اطراف تکیه‌گاه مستطیلی 90 درجه، 20 درصدی اطراف تکیه‌گاه مستطیلی دیواره باله‌ای خط جریانی 45 درجه و 18 درصدی در اطراف تکیه‌گاه مستطیلی با دیواره‌های دایروی نسبت به آزمایش شاهد متناظر با هر یک از تکیه‌گاه‌ها، بهترین عملکرد را در کاهش آب‌شستگی از خود نشان داد.

چکیده چکیده

به‌طور کلی دو نوع تحلیل در شبکه‌های آبرسانی مرسوم است: 1- تحلیل مبتنی بر تقاضا و 2- تحلیل مبتنی بر فشار. یک شبکه توزیع آب ممکن است به‌خاطر بالا رفتن زبری لوله‌ها، شکست لوله‌ها یا ناکافی بودن فشار پمپ دچار کمبود آب باشد (یا بشود). در چنین شرایطی شبکه در همه گره‌ها نمی‌تواند تقاضای موردنیاز را تأمین کند. بنابراین برخلاف آنالیز وابسته به تقاضای ثابت، تحت شرایط کمبود فشار، خروجی گره‌ها غیرثابت و تابعی از هدهای فشاری در دسترس می‌باشد که به مجموعه معادلات حاکم بر شبکه اضافه می‌گردد. در این تحقیق با توسعه یک مدل، حل این معادلات به‌صورت مسـئله بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است که شبیه‌سازی بر اساس فراخوانی نرم‌افزار شبیه‌ساز هیدرولیکی EPANET در محیط متلب و بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام می‌گردد. مدل مذکور مبتنی بر آنالیز فازی بوده تا چگونگی انتشار عدم‌قطعیت از متغیرهای مستقل یا پارامترهای اساسی (مثل تقاضای مورد نیاز گره‌ها و ضرایب زبری لوله‌ها) به متغیرهای وابسته (مثل جریان لوله‌ها، خروجی گره‌ها و هدهای در دسترس) را نشان ‌دهد. برای صحت‌سنجی، دو شبکه از تحقیقات پیشین انتخاب شد و شبکه‌ها با مدل توسعه داده شده و نرم‌افزار WaterNetGen تحلیل شدند و نهایتاً نتایج با هم مقایسه گردید. سپس به‌عنوان مطالعه موردی به تحلیل هیدرولیکی شبکه توزیع آب شهر جنگل تحت شرایط غیر‌قطعی و کمبود فشار پرداخته شد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که در شرایط کمبود فشـار اختلاف نتایج حاصل از تحلیل مبتنی بر فشار و تحلیل مبتنی بر تقاضا، قابل توجه می‌باشد. با مدل بهینه‌سازی پیشنهادی می‌توان محدوده پاسخ‌های سیستم را بدون نیاز به یک‌نواخت بودن ارتباط بین پارامترهای مستقل و وابسته بدست آورد. در این تحقیق فقط مقادیر تقاضای گره‌ها غیر قطعی در نظر گرفته شده است در حالی‌که برای شناسایی بهتر نواحی آسیب‌پذیر در شبکه توزیع آب، می‌توان هر پارامتر غیر قطعی دیگری به عنوان متغیر، به الگوریتم اضافه نمود.

چکیده هندسه‌ی هیدرولیکی پایین­دست کانال­های آبرفتی در شرایط دبی لبریز توسط پارامترهای عرض کانال، عمق متوسط جریان، شیب کانال و سرعت متوسط جریان تعریف می‌شود. این متغیرها، توسط پارامترهای مستقل دبی جریان، قطر متوسط ذرات بستر و پارامتر شیلدز قابل تعریف هستند. در این تحقیق، عملکرد مدل هوشمند داده‌محور GMDH و مدل هوشمند مختلط GMDH-HS برای بیان بهترین رابطه بین متغیرهای هندسه‌ی هیدرولیکی پایین­دست کانال‌های آبرفتی بر حسب پارامترهای مستقل مورد بررسی قرارگرفته است. 880 سری داده اندازه­گیری‌ شده از رودخانه­ها و کانال­های آزمایشگاهی تحت شرایط جریان و بسترهای متفاوت جمع­آوری شد، که 498 سری داده برای آموزش و بقیه برای ارزیابی مدل­ها استفاده شد. صحت‌سنجی مدل­های توسعه ‌داده‌ شده با استفاده از سری­زمانی مکی-گلاس انجام گرفت. ارزیابی عملکرد مدل­های توسعه ‌داده‌ شده با استفاده از شاخص­های آماری CE، MSRE، MAPE، RMSE، RB و R² حاکی از عملکرد رضایت­بخش هر دو مدل در پیش­بینی هندسه‌ی هیدرولیکی پایین­دست کانال­های آبرفتی است. بررسی دقیق­تر و مقایسه‌ی نتایج دو مدل برای هر چهار متغیر نشان داد که مدل GMDH-HS در پیش­بینی هندسه‌ی هیدرولیکی پایین‌دست کانال­های آبرفتی عملکرد بسیار بالاتری داشته است.

چکیده روش‏های معمول برای برنامه‏ریزی توزیع و تحویل آب در شبکه‏های آبیاری، بیشتر تجربی هستند که توزیع و تحویل نامناسب در شبکه و به تبع آن نارضایتی کشاورزان را به دنبال دارند. مسأله توزیع و تحویل آب در شبکه آبیاری یک مسأله بهینه‏سازی چند ‏هدفه، چند متغیره و چند محدودیتی است که برای حل آن می‏توان از الگوریتم‏های تکامل‏گرا بهره برد. در این مطالعه دو الگوریتم رقابت استعماری (ICA) و بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) برای تدوین برنامه توزیع و تحویل آب به کار گرفته شدند. برنامه تحویل آب در انشعابات کانال‏ توزیع‌کننده به گونه‏ای ارائه شد که اهداف متفاوتی اعم از کاهش ظرفیت کانال توزیع‏کننده و کاهش زمان مورد نیاز برای تکمیل برنامه آبیاری به صورت تک هدفی و دو هدفی بهینه شد. برای کنترل و بررسی برنامه تدوین شده، برنامه بهینه تحویل آب در شبکه آبیاری فومنات در غرب گیلان از مدل تدوین شده، استخراج شد و با نتایج برنامه بهینه ارائه شده با الگوریتم ژنتیک (GA) و الگوریتم جمعیت مورچگان (ACS) مقایسه شد. در نتیجه مطالعه مشخص شد الگوریتم ICA نسبت به سه روش دیگر، برنامه تحویل مناسب‏تری دارد. بعد از الگوریتمICA الگوریتم‏های PSO و ACS عملکرد بهتری دارند.

چکیده سد خاکی غیرهمگن از معمول‌ترین نوع سدهای خاکی است که از دو قسمت هسته و پوسته تشکیل شده است. هسته یکی از مهم‌ترین اجزای سدهای خاکی است و برای آب‌بندی و کنترل نشت از بدنه استفاده می‌شود. از این‌رو طراحی بهینه هسته سدهای خاکی از نظر نوع مصالح،‏ ابعاد و شکل آن بسیارمهم است به طوری که با استفاده از کمترین حجم مصالح ضمن حفظ پایداری،‏ تراوش از بدنه سد به کمترین میزان کاهش یابد. در این پژوهش،‏ مدلی برای بهینه‌سازی هندسه هسته سد حصار سنگی بیرجند براساس تلفیق معادلات حاصل از شبیه‌سازی تراوش،‏ ضریب پایداری و گرادیان هیدرولیکی با رویکرد بهینه‌سازی تکامل رقابتی جوامع (SCE)‎ توسعه داده شده است. نتایج به دست آمده از مدل توسعه داده شده برای تعیین ابعاد بهینه هسته سد خاکی در مقایسه با مقادیر واقعی سد حصار سنگی بیرجند،‏ بیانگر کاهش 8.5 درصدی حجم مصالح لازم برای ساخت پوسته سد و کاهش 24 درصدی مصالح هسته سد است. عملکرد مدل توسعه داده شده نشان از توانایی‌های بالای این مدل در طراحی بهینه ابعاد هسته رسی تحت شرایط پایدار سدهای خاکی است.