خورها مجاری یا کانال های روبازی هستند که به خلیج ها، دریا یا دریاچه ها متصل بوده و منبع ایجاد جریان در آنها وقوع جریان جزر و مد در پایانه یا مصب آنها است. شهرستان ماهشهر، با حدود 7304 کیلومتر مربع مساحت، در جنوب غربی ایران و درشمال شرقی خورموسی، بین30 درجه و33 دقیقه عرض شمالی و 49 و13 دقیقه طول خاوری نسبت به نصف النهار گرنویچ واقع گردیده است. خورموسی که درازای آن حدود 56 کیلومتر و پهنایش 35 کیلومتراست، به وسیله نهری به درازای 24 کیلومتر به بندرماهشهر پایان می یابد، آخرین و شرقی ترین شاخه از خور موسی به نام خور بندر ماهشهر شناخته می شود که مجرای مورد نظر در این تحقیق همان 10 کیلومتر پایانی آن می باشد که نهایتا پس از عبور از مرکز شهر بندر ماهشهر در شمالی ترین قسمت شهر به پایان می رسد. واقع شدن خورها در محدوده شهرها و مناطق مسکونی و توجه به زیباسازی محیط شهری ضرورت ساماندهی و اصلاح بستر و جداره خور را ایجاب می نماید. نوع کاربری و استفاده ای که از یک خور مطرح است برای مثال آبگیری یا استفاده از آب ، قایقرانی و حمل و نقل و استفاده های تفریحی و ... از جمله مواردی هستند که ملاحظات متناسب با آن را در ساماندهی ایجاد می کند. در این میان برای شناخت رفتار خور در مقابل جریان جزر و مد و نفوذ موج مد و استخراج مشخصه های جریان نیاز به کاربرد مدلی ریاضی و هیدرودینامیک است. جهت بررسی 10 کیلومتر پایانی خور بندر ماهشهر با توجه به وجود جریان یک بعدی در مجرا ، مدل هیدرودینامیک 11 mike انتخاب گردید. به منظور برپایی مدول هیدرودینامیک 11 mike و شبیه سازی جریان در مجرا ، تعداد 65 مقطع عرضی برداشت گردید. شرایط مرزی جهت معرفی به مدل با توجه به اینکه منبع جریان در خور ماهشهر تنها از سمت دریا و به صورت جزر و مد می باشد و از بالادست دریا یعنی از راس خور تنها مقدار دبی پایینی از فاضلاب های شهری به سمت دریا جریان دارد. بنابراین در 2 مقطع m47 و m59 به مدت 31 روز و هر 30 دقیقه رقوم سطح آب قرائت گردید که دو منحنی اشل- زمان بدست آمد. همچنین میزان دبی فاضلاب از راس خور به سمت دریا 200 لیتر بر ثانیه برآورد گردید که به عنوان شرایط مرزی بالادست به مدل داده شد. مدل در شرایط موجود خور اجرا شد و نتایج نشان داد که جریان مد به صورت ضعیف و با عمق، دبی و سرعت کم در مجرا نفوذ می کند بنابراین به منظور بهره برداری مناسب از مجرا ، بایستی اصلاح و لایروبی در نظر گرفت، بدین منظور با در نظر گرفتن کلیه جوانب از جمله شرایط منطقه ، جنس خاک ، هیدرولیک جریان و مسائل اقتصادی مقدار تعریض و تعمیق مجرا تعریف گردید و مدل اجرا گردید.پس از انجام کالیبراسیون، ضریب زبری مجرا 0/028 بدست آمد. نتایج نشان داد که با اصلاح مقطع و شیب مجرا میزان حداکثر دبی در بازه شهری حدوداً 7 برابر گردید. حداکثر دبی، معادل 94/38 متر مکعب بر ثانیه و در کیلومتر 9+361 محاسبه شد.همچنین متوسط ماکزیمم عمق آب پس از اصلاح مقطع از 1/3 متر به 2/219 متر افزایش پیدا کرد. آنچه در این تحقیق مد نظر بوده است بررسی امکان تحلیل جریان در خور با استفاده از مدل انتخابی 11 mike بوده است و پس از بررسی دقت و توانمندی مدل و صحت نتایج بدست آمده با استفاده از مدل 11 mike ، اکنون مدل آماده است تا برای هرگزینه و بهره برداری از خور نتایج متناسب را بدست دهد .

سرریزهای پلکانی از جمله موثرترین ساختمان های هیدرولیکی جهت مستهلک نمودن انرژی مازاد جریان آب هستند. این سازه ها جهت انتقال آب از تراز بالا به تراز پایین در مجاری روباز بکار می روند. بدلیل تأثیر قابل ملاحظه پله ها بر استهلاک انرژی جریان ونیز پیشرفتهای حاصل در ساخت و اجرای سدهای بتن غلطکی rcc ،سازه های مذکور مورد توجه خاص مهندسان هیدرولیک قرار گرفته است. در این تحقیق با هدف بررسی محل هواگیری طبیعی در جریان غیر ریزشی،ازمدل (فیزیکی وریاضی) باانتخاب سه شیب اوجی در پائین دست تاج downstream face)) استفاده گردید. لذادر قسمت اوجی بعداز سهمی تاج استانداردو قبل ازشروع پله ها، ازسه شیب مختلفz=1,z= 0/9, z=0/7 (افقی:عمودی) استفاده شد.همچنین ازدومدل پرتاب کننده(دفلکتور)تیپiii,ii باتوجه به محل استقراراستفاده گردید.هرتیپ دفلکتوردرسه شیب(1:5و1:7و1:9)ازجنس چوب که به روغن جلای آغشته شده وبارنگ ضدآب نیزپوشش داده شده بودندطراحی واستفاده گردیدند.(دراین تحقیق جمعا"105آزمایش برروی مدلها صورت گرفت) درمدلهای فیزیکی با شیب اوجی یکسان،پارامترمتغیر تیپ دفلکتوربوده است. سپس مدلها درفلوم آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهیدچمران نصب شد. آزمایشات به ازاء 5 دبی مختلف در واحد عرض ( با دامنه 036/0 الی 072/0 مترمربع بر ثانیه ) انجام پذیرفت. مشاهدات نشان می دهد هنگام عبور جریان از روی تاج،تا فاصله خاصی از تاج مذکور هواگیری در سطح آب صورت می گیرد.همچنین هندسه پائین دست تاج اوجی باعث تغییر در هیدرولیک جریان و منجر به تغییردرتوسعه لایه مرزی بدلیل مختلف ایجاد شده میگردد. ملاحظه گردید که در حالت بدون دفلکتور، اوجی z=1 در مقایسه با دیگر شیبها، عملکرد مناسبتری را از نظر هیدرولیکی نشان می دهد و طول نقطه هواگیری کمتری را ایجاد می نماید.بطوریکه با افزایش شیب اوجی در پایین دست تاج، طول ( ) در اوجی 7/0 z= معادل 3/33% و اوجی 9/0 z= معادل65/14% بیشتراز اوجیz=1 رشد داشته است، همچنین با افزایش شیب اوجی در پایین دست تاج، عمق آب(yi)در اوجی 7/0 z= معادل44/16% و اوجی 9/0 z= معادل1/7% کمتراز اوجیz=1 رشد داشته است. همچنین ملاحظه گردید که نصب پرتاب کننده با شیب 1:7درمحل ارتفاع اولین پله (تیپ ii) در شیب اوجی 7/0 z= (مدلmiia) باکاهش طول نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل02/26درصدوافزایش عمق نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل8/22درصدوهمچنین نصب پرتاب کننده با شیب 1:9 درمحل ارتفاع اولین پله (تیپ ii)در شیب اوجی z=0/7باکاهش طول نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل59/10درصدوافزایش عمق نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل75/24درصدشرایط مطلوب بهره برداری رانسبت به مدلهای مورد تحقیق تامین میکندوبه عنوان گزینه پیشنهادی معرفی میگردد. دربخش مدل ریاضی،نرم افزار flow3d برای شبیه سازی هندسه سرریز پلکانی بکار گرفته شدکه مقایسه مقادیر مشاهداتی با مقادیر پیش بینی شده توسط flow3d موافقت خوبی نشان می دهد.نهایتا نشان داده شده است که flow3d قادر است هیدرولیک جریان درسرریز پلکانی در شرایط جریان غیرریزشی را بخوبی شبیه سازی نما ید.

استفاده از پرتابه های جامی شکل در سدها، بعلت نیروهایی که جریان جت خروجی از آنها در محل برخورد به بستر پایین دست وارد می کند و منجر به آبشستگی و یا شکستگی دال کف می شود که در مقایسه با سازه های دیگر، نیاز به بررسی و مطالعه بیشتری دارند. اغلب در پایین دست این سازه برای جلوگیری از برخورد مستقیم جت خروجی با کف رودخانه از حوضچه های استغراق استفاده می شود. مهم ترین عوامل در طراحی این نوع حوضچه ها، پخش نوسانات فشار دینامیکی در کف و دیواره های حوضچه و نیروهای ناشی از برخورد جت آب است. در بسیاری از مطالعاتی که در زمینه بررسی فشار های دینامیکی حاصل از برخورد جت انجام گرفته، بیشتر در مورد جت های دایره ای و بر مبنای جت تشکیل شده از لوله عمودی شکل بوده و کمتر به بررسی جت های حاصل از پرتابه های جامی شکل، که در واقعیت قسمت اعظمی از سازه های مستهلک کننده سد ها را شامل می شوند، پرداخته شده است. بنابراین در تحقیق حاضر مبنای تولید جت، پرتابه جامی شکل مد نظر قرار گرفته است. در بررسی پرتابه های جامی شکل به وضوح مشخص است که محل برخورد جت با کف پایین دست بالاترین امکان فرسایش را نسبت به سایر نقاط دارد. تعیین مشخصات فشارهای دینامیکی محل برخورد در شرایط مختلف این امکان را به ما خواهد داد که در صورت وقوع چنین شرایطی در سازه های اجرایی احتمال وقوع آبشستگی و میزان دقیق آن را مشخص نمایم و همچنین میتوان به طور دقیق احتمال ترک خوردگی دال کف پایان دست و یا مرحله جدا شدن ذرات از بستر را تعیین کرد که در طراحی حوضچه های استغراق اهمیت دارد. در این مطالعه با فراهم آوردن شرایط اندازه گیری فشارهای دینامیکی ایجاد شده بر کف در اثر برخورد جت خروجی از پرتابه جامی شکل سعی در استخراج داده های در شرایط مختلف برخورد از نظر دبی جت خروجی و عمق پایاب شده است. در انتها با بررسی داده ها سعی در ارائه نتایجی مناسب و کارآمد برای تحلیل هر چه بیشتر مشخصات فشارهای دینامیکی حاصل از برخورد جت در شرایط گوناگون پایین دست گردید. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که حوضچه های استغراق پایین دست پرتابه های جامی شکل زمانی موثر خواهد بود که نسبت عمق آب حوضچه به ضخامت جت در حال برخورد (y/( b_j )) بزرگتر از 3 باشد. همچنین بررسی ها بر روی فشارهای دینامیکی نشان داد که ماکزیمم نوسانات فشار کف در برخورد مستقیم (بدون بالشتک آب)، اتفاق نمی افتد و زمانی اتفاق می افتد که یک لایه نازک از بالشتک آب وجود داشته باشد. در واقع این لایه نازک فرصت توسعه و پیشرفت جریانات آشفته و متلاطم را فراهم خواهد کرد.

تجزیه و تحلیل و پیش بینی میزان تغیرات مشخصات ژئومتری مربوط به رودخانه ها از پیچیده ترین و در عین حال مهمترین مباحث هیدرولیک رسوب و مهندسی رودخانه است.در حال حاضر با پیشرفت های کامپیوتر این امکان بوجود آمده که تئوریهای مربوط به هیدرولیک و رسوب به صورت مدل های ریاضی درآمده و سپس به کمک برنامه های کامپیوتری حل گردند. در این مطالعه، رودخانه کرخه مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این تحقیق، تخمین رسوب معلق رودخانه کرخه است. برای این منطور از مدل faster استفاده شده است. قبل از مدل کردن رسوب معلق نیاز به حل معادلات هیدرودینامیکی جریان است، این معادلات شامل معادلات پیوستگی و مومنتم هستند که به معادلات سنت-ونانت معروف اند. در این مرحله مدل باید کالیبره شود، در مدل faster ضریب زبری مانینگ باید کالیبره شود، با کالیبراسیون مقدار این ضریب 028/ 0 انتخاب شد. از آنجا که روابط برآورد بار معلق تجربی هستند و هرکدام در شرایطی نتایج قابل قبولی ارائه می کنند در این تحقیق این روابط به صورت source term به معادله ade اضافه شده اند، در این تحقیق ، از 4معادله برآورد رسوب معلق در حالت تعادلی استفاده شده است. این روابط شامل رابطه فان رایان، کاشفی پور، بگنولد، ساماگا استفاده شده است. از دیگر پارامترهای مهم در این معادله ضریب پخشیدگی است که در این تحقیق از 6 رابطه برای این ضریب استفاده شده است این روابط شامل رابطه ی فیشر، کاشفی پور(2 رابطه)، سئو و چونگ، و هویزمن و همکاران و موئیسیس و میراسل (2 رابطه اخیر به مدل اصافه شده است) می باشند. دو دوره برای واسنجی و صحت سنجی انتخاب شد، که اطلاعات مربوط به سال های 1382- 1381 و 1383 هستند. نتایج نشان داد که ضریب زبری 028/0 برای رودخانه کرخه مناست است. همچنین برای مدل رسوب، مشاهده شد که ترکیب معادله رسوب معلق فان رایان و ضریب پخش فیشر رسوب معلق را در رودخانه کرخه با دقت بالائی تخمین می زنند.

هر ساله مقادیر زیادی از رسوبات ناشی از طغیان رودخانه ها در مواقع سیلابی به مخازن سدها و دریاچه ها وارد می شود، که عمر مفید سدها را کاهش داده و در آبگیری از مخازن مشکلاتی را ایجاد می کند. یکی از مهمترین عوامل انتقال رسوب، جریان های غلیظ می باشد. به منظور بررسی ارتفاع نقطه غوطه وری در جریان های غلیظ آزمایش هایی در قالب مدل فیزیکی انجام شد. آزمایش ها در یک فلوم به طول 25/9 متر، عرض 50 سانتی متر و عمق 75 سانتی متر در آزمایشگاه مدل های فیزیکی و هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. در این مطالعه از مخلوط آب و نمک با غلظت های مختلف به عنوان جریان غلیظ نمکی استفاده شد. به منظور دست یابی به اهداف تحقیق در کانال موردنظر شیب های متفاوت 8%، 12% و 16% تعبیه شد. در این تحقیق تعداد 60 آزمایش به گونه ای انجام شد که برای هر شیب (شیب های 8، 12 و 16 درصد) پنج دبی ورودی متفاوت و در هر دبی نیز چهار غلظت متفاوت از جریان غلیظ نمکی (با جرم حجمی 1006،1009، 1013 و 1016 کیلوگرم بر مترمکعب) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شیب اثر چندانی بر روی ارتفاع نقطه غوطه وری ندارد. با افزایش دبی ورودی جریان غلیظ به درون مخزن با دانسیته ی مشخص، مقدار ارتفاع نقطه غوطه وری برای شیب های مختلف افزایش می یابد. در این تحقیق عدد فرود دنسیومتریک در نقطه غوطه وری برای سه شیب 8، 12 و 16 درصد زیربحرانی است. همچنین با افزایش عدد فرود دنسیومتریک در نقطه غوطه-وری، ارتفاع نقطه غوطه وری کاهش می یابد. با تحلیل ارقام بدست آمده در آزمایش ها رابطه ارتفاع نقطه غوطه وری جریان های غلیظ با مشخصات جریان بررسی و معادله ای پیشنهاد گردید.

رودخانه ها همواره یکی از منابع مهم در تأمین نیاز و توسعه جامعه بشری بوده اند. زندگی در کنار رودخانه ها و بهره برداری از آن ها با مخاطرات و مشکلاتی مانند سیل، طغیان و جابه جایی مسیر همراه است، از طرفی انجام صحیح هرگونه ساخت و ساز نیازمند مطالعه هیدرولیک رودخانه و اطلاع از نرخ جریان و رقوم سطح آب در قسمت های مختلف رودخانه در زمان وقوع سیلاب است. از سوی دیگر وجود هر مانع طبیعی یا مصنوعی باعث ایجاد تغییر در شاخصه های جریان رودخانه در بالادست و پایین دست مانع می گردد. یکی از پرکاربردترین سازه هایی که به ویژه در مناطق شهری بر روی رودخانه ها احداث می گردد پل ها هستند که همانند هر سازه دیگر با تغییر در هندسه آبراهه باعث تغییر در شاخصه های جریان رودخانه از جمله منحنی های دبی- اشل، پروفیل سطح آب، سرعت جریان، تنش برشی کف آبراهه و . . . می شود و لزوم بررسی هر چه دقیق تر این مساله را اثبات می نماید. در این پژوهش سعی شده است تاثیر احداث پل ها در تغییر پارامترهای هیدرولیکی رودخانه با تاکید بر منحنی های دبی- اشل بررسی و تفسیر شود. در این راستا تعداد 28 پل واقع بر رودخانه خشک شیراز برای بررسی انتخاب شدند. رودخانه خشک شیراز (واقع در استان فارس) از رودخانه-های فصلی است که در اکثر مواقع سال خشک و بی آب است اما همواره وقوع برخی واقعه های بارندگی منجر به سیلابی شدن و طغیان این رودخانه در نواحی مختلف می گردد و مشکلات فراوانی را برای ساکنین این شهر به همراه دارد. جهت انجام این پژوهش، رودخانه خشک در مدل ریاضی mike11 یک بار با در نظر گرفتن پل ها و یک بار بدون در نظر گرفتن آن ها مدل شد و نتایج خروجی با هم مقایسه شدند. نتایج حاصله حاکی از این بود که احداث پل به علت کاهش سطح مقطع عبوری جریان، باعث ایجاد برگشت آب و افزایش تراز سطح آب در بالادست پل می گردد که خود این افزایش تراز سطح آب باعث افزایش شیب و به تبع آن اندازه منحنی های دبی- اشل، کاهش سرعت جریان عبوری و همچنین تنش برشی کف آبراهه به میزان قابل توجهی می شود. مقدار افزایش تراز سطح آب و همچنین طول منحنی برگشت آب به عوامل متعددی از جمله میزان تنگ شدگی در مقطع پل، شیب و زبری آبراهه دارد؛ به طوری که افزایش میزان تنگ شدگی، کاهش شیب و یا افزایش زبری آبراهه باعث افزایش میزان فراآب، طول منحنی برگشت آب و همچنین شیب منحنی دبی- اشل در بالادست پل می گردد.

مقطع مرکب به مقطعی گفته می شود که سطح مقطع آن شامل چند قسمت (زیرمقطع) با خصوصیات متفاوت جریان مانند :زبری سطح ، عمق جریان وغیره باشد. یک رودخانه طبیعی که هنگام وقوع سیلاب جریان از روی زمین های سواحل آن عبور می کند ، مثالی از مقاطع مرکب (کانال های مرکب ) است .مسیر جریان در یک رودخانه به هنگام وقوع سیل شامل یک کانال اصلی و دو کانال ساحلی است .اصولا تفاوت عمق آب و سرعت متوسط بین آبراه اصلی و کانال های ساحلی در یک مقطع مرکب باعث بروز پدیده کمتر شناخته شده انتقال ممنتم بین آبراه اصلی و کانال های ساحلی (دشت های سیلابی ) می گردد. که باعث بروز پیچیدگی هایی در هیدرولیک جریان این مقاطع می گردد . از سوی دیگر می توان گفت با ورود جریان به کانا ل های ساحلی یک مقطع مرکب بر هم کنش هایی میان جریان در آبراه اصلی و کانال های ساحلی بوجود می آید درست مثل اینکه جریان موجود در کانال های ساحلی باعث کند شدن جریان در آبراه اصلی میگردندکه نشانی از انتقال ممنتم در عرض یک مقطع عرضی می باشد. تحقیقات مختلف نشان داده اند که پدیده انتقال ممنتم عرضی باعث تغییرات عمده در سرعت جریان ، تنش برشی مرزی و خصوصیات جریان آشفته خواهد بود .بررسی تنش برشی مرزی نه تنها برای مباحث انتقال رسوب و حفاظت سواحل بسیار اهمیت دارد بلکه می توان از بررسی آن در مقاطع مرکب و مقایسه آن در آبراه اصلی و کانال های ساحلی (سیلاب دشت ها) برای پی بردن به ماهیت پدیده انتقال ممنتم و تاثیرات آن بر توزیع خود تنش برشی مرزی و دیگر خصوصیات هیدرولیکی جریان از جمله تشکیل جریان های ثانویه استفاده کرد.به طور کلی می توان دریافت روند تغییرات درصد نیروی برشی ظاهری (ممنتم انتقالی عرضی ) به این صورت است که با افزایش عمق نسبی به نسبت های بالای ?=0.25 و کاهش عمق نسبی به نسبت های زیر ?=0.2در مقاطع مرکب میزان نیروی برشی ظاهری (ممنتم انتقالی عرضی ) کاهش می یابد. مقاطع مرکب در عمق های نسبی بالاتر از ?=0.5 خاصیت مرکب بودن خودر ااز دست می دهند و هیدرولیک جریان در آن ها از قوانین کانال هیدرولیکی حاکم بر مقاطع مرکب تبعیت نمی کند.

فلیپ باکت ها معمولا برای انتقال جریان به دور از سازه و اتلاف انرژی جریان در مواقعی که سرعت جریان بیشتر از 20 متر بر ثانیه باشد استفاده می شوند. یکی از راه های افزایش راندمان استهلاک انرژی در سرریز فلیپ باکت استفاده از دفلکتور می باشد. دفلکتور سازه ای گوه ای شکل است که با تقسیم جریان در جام موجب تغییر مسیر قسمتی از جریان می شود. در مطالعه انجام شده دفلکتور بصورت ممتد در سرتاسر عرض کانال استفاده شد و تلفات انرژی ناشی از آن اندازه گیری شد. جهت رسیدن به اهداف این مطالعه، پس از ساخت مدل فیزیکی آزمایشات با چهار عدد فرود 1/3، 9/3، 7/4 و 5/5 بوسیله دفلکتورهایی با طول 3، 6 و 9 سانتی متر و زاویه-های ?12، ?17، ?22، ?27، ?32، ?37 و ?42 انجام شدند. تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که استفاده از دفلکتور با زاویه های متفاوت باعث افزایش میزان استهلاک انرژی شده است. با افزایش عدد فرود درصد تلفات انرژی افزایش می یابد بیشترین اختلاف اتلاف انرژی نسبت به شاهد مربوط به دفلکتور 6 سانتی متری و زاویه ?27 درجه به مقدار 7/22% است که در عدد فرود 3.9 اتفاق افتاده است . به طور متوسط زاویه ?27 درجه بیشترین استهلاک انرژی را داشته است این مقدار استهلاک انرژی برای دفلکتورهای 3، 6 و 9 سانتی متری به ترتیب برابر است با 68.2% ، 72.5% و 51.6% است که در عدد فرود 5/5 اتفاق افتاده است.

مدل سازی دینامیکی کالیفرم مدفوعی یا faecal coliform(fc) مسئله ای بسیار مهم برای مدیران محیط زیست می باشد به طوری که عاری بودن جریان از این ارگانیزم شاخص دلیلی بر پاک بودن آب بوده و مورد تأیید استانداردهای جهانی می باشد. جهت شناسایی و مدل سازی عددی ارگانیزم های شاخص، همواره تلاش های بسیاری توسط محققین مختلف صورت گرفته است. در نتیجه از مدل های عددی و نرم افزارها پیش بینی نسبتا دقیق غلظت ارگانیزم های شاخص انتظار می رود. تخمین صحیح سرعت مرگ و میر یا نرخ زوال fc بخش اصلی مدل سازی این نوع باکتری است، که بر انتفال و انتشار آن حاکم می باشد. در بسیاری از مدل های تجاری، کاربران جهت مدل سازی آلودگی فقط می توانند از ضریب ثابت نرخ زوال استفاده کنند، در حالی که مقدار ضریب زوال به عوامل محیطی همچون شوری، کدورت، دما، ph و... بسیار وابسته می باشد. بنابراین با تعریف ضریب زوال متغیر به صورت تابعی از عوامل محیطی، می توان به میزان قابل توجهی دقت پیش بینی مدل را بالا برد. در این تحقیق مدل هیدرودینامیکی و کیفی faster جهت پیدا کردن رابطه ای بین ضریب زوال و پارامترهای زیست محیطی استفاده شد. مدت زمان سه سال برای واسنجی مدل و تعیین روابط و همچنین یک سال برای صحت سنجی مدل در نظر گرفته شد. مقایسه نتایج اندازه گیری شده و پیش بینی شده غلظت fc در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی نشان می دهد که استفاده از ضریب زوال متغیر به عنوان تابعی از مدل سازی محیطی می تواند به نحو قابل توجهی دقت پیش بینی مدل را بالا ببرد.

دراپ مانع دار در کانال ها یا انهار تخلیه برای از بین بردن انرژی اضافی ناشی از پایین آمدن خط شیب کف مورد استفاده قرار می گیرد.چون آب از بین و روی بلوک های بتنی مانع که روی کف تندآب واقع شده اند جریان می یابد لذا باعث از بین رفتن انرژی می شوند.قدرت دراپ مانع دار بخاطر پذیرش نوسان زیاد رقوم پایاب است که مخصوصاً بعنوان فشار شکن در انتهای یک کانال یا نهر تخلیه که بداخل یک مخزن وارد می شود،مناسب است. . کاهش انرژی جنبشی بر روی تندآب ها قبل از آن که جریان به پایین دست منتقل شود، یکی از راه هایی است که با استفاده از آن می توان از تخریب احتمالی خود سازه، سازه های پایین دست و نیز از هزینه های اضافی که بر اثر ایجاد سازه های حفاظتی مستحکم، بر سازندگان سازه های هیدرولیکی تحمیل می شود، جلوگیری به عمل آورد. در این تحقیق برای بررسی تاثیر عرض های مختلف مانع و فاصله های مختلف بین ردیف های موانع بر میزان استهلاک انرژی سازه و مشخصات پرش در پایین دست سازه، پس از شناخت پارامترهای موثر، با ساخت مدل فیزیکی موانع در 3 عرض مختلف(5/7،25/11و15سانتی-متر) و قرار گیری آنها در 3 فاصله مختلف(15،5/22و30سانتی متر) بر روی بستر آن در 3 شیب مختلف(8/21،5/26و35درجه) و سپس انجام 120 آزمایش مختلف با دبی های بین 15 تا 30 لیتر بر ثانیه، میزان استهلاک انرژی سازه و مشخصات پرش هیدرولیکی در این نوع دراپ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که افزایش مشترک عرض و فاصله میزان استهلاک انرژی را افزایش می دهد. همچنین نتایج حاوی این نکته است که به طور کلی شیب 5/26 درجه حداکثر و شیب 35 درجه حداقل میزان افت را در محدوده آزمایشات این تحقیق دارا می باشند و همچنین مدلی که دارای بزرگترین عرض و فاصله روی شیب 5/26 درجه می باشد دارای بیشترین استهلاک انرژی نسبت به سایر مدل ها می باشد. همچنین بهترین مدل از نظر استهلاک انرژی بهترین شرایط پرش هیدرولیکی در پایین دست سازه را هم دارد یعنی کمترین طول های پرش هیدرولیکی و طول غلتابه را نسبت به مدل بدون مانع دارا می باشد. بطور میانگین در همه ی مدل ها طول پرش هیدرولیکی و طول غلتابه های پرش به ترتیب 47 درصد و 54 درصد نسبت به مدل های بدون مانع کاهش یافت. همچنین بطور میانگین نسبت اعماق مزدوج در همه ی مدل ها 60 درصد کاهش یافت.

سیلاب های که در رودخانه ها در فصل های مختلف از سال اتفاق می افتد بوسیله پدیده آبشستگی باعث تخریب و فرسایش اطراف پایه ها و نشست پی و در نتیجه فروریختن پل را سبب می شود. قرار گیری پایه ها در مسیر جریان باعث کاهش عرض عبوری ، افزایش دبی در واحد عرض و افزایش تنش برشی در مقطع تنگ شده و در نتیجه برخورد جریان عبوری با پایه های پل که نهایتا باعث انحراف مسیر جریان عبوری از حالت طبیعی به سمت کناره های پایه ها و بستر جریان را می شود. برای جلوگیری از رخداد چنین پدیده ای راه حل های گوناگونی ارائه شده است. در این پایان نامه به بررسی وجود شکاف در پایه پل که یکی از آن راهها است پرداخته شد. 3 نوع شکاف های در نظر گرفته شده نوع یک 30میلیمتر ارتفاع و 10میلیمترعرض و نوع دو 15میلیمتر عرض و ارتفاع برابر و نوع سه دارای 5/7 میلیمتر ارتفاع و 20 میلیمتر عرض بود. همچنین شکاف ها درتراز های صفر؛3/1 و 3/2 از عمق جریان قرار داده شدند. پس از انجام آنالیز مشخص شد که هر چه عرض شکاف بیشتر، ارتفاع شکاف کمتر و تراز قرار گیری آن بالاتر باشد نتیجه بهتر گرفته می شود. در این شرایط تا 20% عمق آبشستگی از حالت ساده و بدون شکاف کاسته خواهد شد. همچنین شکاف با ارتفاع زیاد و عرض کم و تراز قرار گیری نزدیک به بستر بدترین سناریو می تواند باشد.

پیش بینی دقیق تنش برشی در کانالهای روباز در بسیاری از مسائل مهندسی نظیر طراحی کانالهای پایدار، محاسبات مربوط به افت انرژی و رسوبگذاری در کانالها حائز اهمیت می باشد. در هنگام سیلاب، بخشی از دبی رودخانه توسط کانال اصلی و بخش دیگر توسط دشتهای سیلابی که در اطراف کانال اصلی قرار دارند، حمل می شود. بدلیل تفاوت عمق جریان بین کانال اصلی و دشتهای سیلابی اطراف، سرعت جریان نیز متفاوت بوده و متعاقبا میزان تنش برشی و توزیع آن بصورت قابل ملاحظه ای دستخوش تغییر می گردد. در تحقیق حاضر آزمایشاتی برروی یک مقطع مرکب مستطیلی از جنس پلکسی گلاس به همراه دشتهای سیلابی اطراف با دبیهای مختلف و 3 نسبت شکل متفاوت به انجام رسید. نتایج نشان داد که در هر نسبت شکل، با افزایش عمق جریان میزان تنش برشی نیز افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش نسبت شکل، میزان تنش برشی بصورت معناداری کاهش می یابد. نتایج آزمایشات این تحقیق نشان داد که افزایش زبری بستر باعث افزایش میزان تنش برشی در مقایسه با بستر صاف می گردد. نتایج حاصل تکنیک فلوم لبه چاقویی نشان داد که این روش، روشی دقیق در تعیین تنش برشی کف و دیواره می باشد. ضمنا سهم تنش برشی در هر یک از بخشهای کف دشت سیلابی، دیواره دشت سیلابی ، کف کانال اصلی و دیواره کانال اصلی تعیین گردید. در نهایت فرمولهایی بمنظور تعیین درصد تنش برشی در بخش کانال اصلی و دشت سیلابی کانال مرکب ارائه گردید.

ویژگی های خاص هیدرولوژیکی و فیزیولوژیکی در حوضه های آبریز در مناطق خشک و نیمه خشک باعث به وجود آمدن جریانهایی با ویژگی های متفاوت هیدرولیکی در این نواحی شده است. در این مناطق رودخانه ها در اغلب فصول سال خشک می باشند و در فصول پر باران محل جمع آوری و انتقال سیلاب های حوضه آبریز خود قرار می گیرند. شدت بارش و نحوه توزیع بارش به همراه ویژگی های مورفولوژیکی حوضه آبریز از جمله کمبود پوشش گیاهی در این مناطق باعث تولید روانابهایی با هیدروگرافهای متفاوت می شود. هیدروگرافهایی با زمان پایه کوتاه و قله های تیز که سیلاب های وحشیرا به وجود می آورند. بعلاوه عدم وجود جریان پایه در رودخانه های فصلی باعث می شود ماهیت هیدروگراف بالادست و پایین دست به علت نفوذ حجمی از آب از بستر و کناره های رودخانه کاملا متفاوت باشد. میزان تلفات انتقال از بستر رودخانه های فصلی به عنوان بارزترین ویژگی این رودخانه ها در این مطالعه محاسبه می شود و تاثیرات آن بر ویژکی زمانی هیدروگرافها مورد بررسی قرار می گیرد. در این راستا سیستم رودخانه خشک شیراز که یک رودخانه فصلی می باشد و از به هم پیوستن دو شاخه شرقی و غربی به وجود آمده است، انتخاب شده و با استفاده از مدل کامپیوتری mike11روندیابی سیل در این رودخانه انجام می شود. به منظور پوشش دادن تلفات انتقال، مدل نسبت به ضرائب مانینگ و نشت کالیبره می شود. صحت سنجی انجام شده با استفاده از تابع آماری حداقل مجموع مربعات خطا نتایج رضایت بخشی را به دنبال داشت و به علت وجود سازه های پل، مدلسازی رودخانه با درنظر گرفتن 2 سناریو صورت گرفت: 1- مدلسازی در رودخانه بدون درنظر گرفتن پلها 2- مدلسازی در رودخانه با درنظر گرفتن پلها. پس از انجام شبیه سازی، هیدروگرافهای پیش بینی شده در انتهای شاخه های رودخانه تولید شدند و حجم تلفات انتقال به روش سمپسون محاسبه شد. نتایج محاسبات برای دوره های بازگشت مختلف نشان داد که حجم قابل توجهی از جریان از بستر رودخانه نفوذ می کند که برای دوره بازگشت 5 سال مقدار آن به 20 درصد حجم کل سیلاب می رسد. بعلاوه وجود پلها باعث افزایش چشم گیری در میزان تلفات انتقال می شوند که مقدار آن بهm^3 190000 در دوره بازگشت 100 سال می رسد. بررسی هیدروگرافهای پیش بینی شده توسط مدل نشان می دهد که تلفات انتقال باعث کاهش شدید زمان پایه در هیدروگرافها می شود، این در حالی است که تلفات انتقال زمان رسیدن به دبی پیک را تغییر نمی دهد. بعلاوه در سناریو دوم زمان پایه افزایش می یابد و پلها زمان رسیدن به دبی پیک را افزایش می دهند. واژه های کلیدی: رودخانه های فصلی، mike11، تلفات انتقال، زمان پایه، زمان پیک

شکست پل ناشی از آبشستگی کلی در شالوده(شامل پایه و تکیه گاه)، ضرورت مطالعه در مورد پیش بینی ابعاد حفره آبشستگی را کاملاً روشن می سازد. اکثر تکیه گاه پل ها در دشت سیلابی قرار گرفته اند. یکی از موارد متداول در دشت سیلابی وجود پوشش گیاهی می باشد. در این تحقیق، تأثیر پوشش گیاهی دشت سیلابی بر آبشستگی تکیه گاه پل با دیواره عمودی در مقطع مرکب در 4 تراکم، 3 طول تکیه گاه و شرایط هیدرولیکی آب زلال در زمان تعادل مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های این تحقیق در فلومی به طول 9 متر، عرض 1 متر و شیب صفر انجام و از ماسه با دانه بندی یکنواخت 4/0 میلی متر در آزمایش ها استفاده شد. در این تحقیق به منظور شبیه سازی پوشش گیاهی در دشت سیلابی از موانع استوانه ای به صورت آرایش زیگزاگی و قطر ثابت 1 سانتی متر و در حالت غیرمستغرق استفاده شد. نتایج نشان می دهد، در دامنه اعداد مورد مطالعه در این تحقیق، پوشش گیاهی می تواند تا 40 درصد باعث کاهش در ماکزیمم عمق آبشستگی شود. به طور کلی نتایج نشان داد در یک طول تکیه گاه و عمق آب ثابت، با افزایش تراکم پوشش گیاهی، میزان عمق آبشستگی، با یک روند افزایشی، کاهش می یابد. در تراکم و طول تکیه گاه ثابت، با افزایش عمق آب در دشت سیلابی، به تدریج از میزان اثر پوشش گیاهی در کاهش عمق آبشستگی کاسته شد. برای مثال، در طول تکیه گاه 26 سانتی متر و تراکم 8s=، در کمترین عمق 40 درصد کاهش در عمق آبشستگی مشاهده شد که با افزایش عمق آب این میزان به 22 درصد کاهش یافت. همچنین، در یک عمق آب ثابت و با افزایش طول تکیه گاه، تاثیر پوشش گیاهی در کاهش عمق آبشستگی بیشتر شد. برای مثال، در کمترین عمق آب و تراکم 8s=، در طول تکیه گاه 12 سانتی متر 31 درصد کاهش عمق آبشستگی مشاهده شد که با افزایش طول تکیه گاه به 26 سانتی متر این میزان به 40 درصد افزایش پیدا کرد. با افزایش طول تکیه گاه در 24/0yf/ym=، عمق آبشستگی با یک نرخ افزایشی، افزایش می یابد. با افزایش yf/ym، این نرخ افزایشی تبدیل به یک نرخ کاهشی شده و با افزایش طول تکیه گاه، عمق آبشستگی با یک نرخ کاهشی، افزایش می یابد. با افزایش تراکم پوشش گیاهی، علاوه بر کاهش عمق ماکزیمم آبشستگی، میزان توسعه حفره آبشستگی پیرامون تکیه گاه و تغییرات توپوگرافی پایین دست نیز به طور قابل ملاحظه ای کاهش پیدا کرد. در این تحقیق، بر اساس داده های آزمایشگاهی، آنالیز ابعادی و رگرسیون غیر خطی چندمتغیره، یک رابطه بدون بعد برای پیش بینی عمق آبشستگی تکیه گاه پل با دیواره عمودی واقع در دشت سیلابی دارای پوشش گیاهی با مقطع مرکب ارائه گردیده است. همچنین تنش برشی بستر جریان نزدیک شونده و پیرامون تکیه گاه محاسبه و الگوی جریان نیز ترسیم گردیده است.

تکنیک صفحات مستغرق یکی از روش های موثر مدیریت رسوبات بار بستر در رودخانه ها و مجاری آبرفتی می باشد. صفحات مستغرق به صورت قائم و با زاویه ای کم نسبت به جریان نزدیک شونده، در بستر رودخانه نصب می شوند. یک صفحه ی مستغرق در واقع یک مولد جریان های ثانوی است. جریان های ثانوی در نتیجه ی گرادیان قائم فشار در طرفین صفحه ی مستغرق و توزیع غیریکنواخت سرعت جریان در امتداد قائم به وجود می آیند و موجب شکل گیری یک جریان چرخشی (جریان حلزونی) در پایین دست صفحه می شوند. جریان چرخشی حاصل از صفحه ی مستغرق سبب اصلاح الگوی جریان نزدیک بستر و تنش برشی بستر شده و در نهایت موجب تغییر الگوی توزیع عرضی رسوبات در میدان تحت تأثیر صفحه می گردد. عوامل مختلفی بر عملکرد صفحات مستغرق تأثیر می گذارند که اصلاح و بهینه سازی این عوامل موجب افزایش عملکرد و کارایی صفحات می گردد. شکل صفحات نیز یکی از عواملی است که اصلاح و بهینه سازی آن می تواند موجب افزایش قدرت جریان چرخشی ناشی از صفحات و افزایش عملکرد صفحات و همچنین موجب کاهش محدودیت های استفاده از صفحات گردد. تاکنون در اغلب تحقیقات آزمایشگاهی و میدانی عمدتاً صفحات مستطیلی ساده مورد استفاده قرار گرفته است. تئوری صفحات مستغرق بر تئوری ایرفویل بنا نهاده شده است. بنابراین در تحقیق حاضر با فرض این که کوچک ترین تغییر در شکل ظاهری صفحات موجب تغییر نیروهای هیدرودینامیکی ناشی از صفحات می گردد؛ تأثیر صفحات با شکل های مختلف بر آب شستگی موضعی پیرامون صفحات و رسوب گذاری در پایین دست صفحات، و نیز بر الگوی جریان های ثانوی ناشی از صفحات مورد ارزیابی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر از یک مدل فیزیکی آزمایشگاهی استفاده شده است. رسوبات مورد استفاده، ماسه ی طبیعی با قطر متوسط 5/0 میلی متر و ضخامت بستر رسوبی در فلوم آزمایشگاهی به طور یکنواخت 10 سانتی متر بود. در این تحقیق دو سری از صفحات مورد بررسی قرار گرفتند. صفحات سری a و صفحات سری b. در صفحات سری a، تأثیر ایجاد برش (با زوایای 30، 45 و 60 درجه نسبت به امتداد قائم) در لبه ی ابتدایی صفحات بر آب شستگی موضعی و الگوی رسوب گذاری در پایین دست صفحات مورد بررسی قرار گرفت. در صفحات سری b، اثرات تغییر ضخامت، گردشدگی لبه ی ابتدایی و انحنای لبه ی انتهایی صفحات مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش ها در شدت های جریان (u/uc) 78/0، 93/0، 10/1 و 19/1 انجام شد. در تمام آزمایش ها عمق متوسط جریان در بالادست صفحات 25 سانتی متر، و زاویه ی نصب صفحات در تمام حالات 20 درجه بود. صفحات نوع a به طور منفرد و صفحات نوع b به صورت سیستمی متشکل از سه ردیف با یک صفحه در هر ردیف مورد ارزیابی قرار - چکیده گرفته اند. مقایسه ی عملکرد صفحات با استفاده از داده های توپوگرافی بستر رسوبی و نیز داده های سرعت جریان صورت گرفت. برای برداشت توپوگرافی بستر رسوبی از عمق یاب لیزری (ldm) و برای اندازه گیری مولفه های سه بعدی جریان از سرعت سنج الکترومغناطیس (evm) استفاده شد. به منظور تکمیل نتایج حاصل از مدل فیزیکی، از شبیه سازی عددی با مدل ریاضی flow-3d نیز بهره گرفته شد. نتایج حاصل از تحقیق بر روی صفحات سری a نشان می دهد که برش لبه ی ابتدایی صفحات در کاهش عمق آب شستگی پیرامون صفحات موثر می باشد و با افزایش زاویه ی برش، عمق آب شستگی و ابعاد چاله ی فرسایشی کاهش می یابد. بیش ترین کاهش عمق آبشستگی در لبه ی ابتدایی صفحات، در برش 60 درجه ی صفحات مشاهده شد. مقدار کاهش عمق آب شستگی نسبت به صفحه ی مستطیلی اولیه، به ترتیب 41%، 48%، برای شدت های جریان (u/uc) 78/0، 93/0 حاصل شد. در 19/1 = u/uc عمق آب شستگی در لبه ی ابتدایی صفحه تقریباً به صفر می رسد. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی صفحات سری a نشان می دهد که ایجاد برش در لبه ی ابتدایی صفحات، در کاهش مولفه های منفی سرعت در محل لبه ی ابتدایی صفحات موثر بوده است؛ بر اساس محاسبات گشتاور اندازه ی حرکت، بریدگی های لبه ی ابتدایی صفحات موجب کاهش عملکرد صفحات، و به عبارت دیگر سبب کاهش طول میدان تحت تأثیر صفحات می شود. کاهش عملکرد صفحاتِ برش خورده به اِزای ? = 30، 45 و 60 درجه، به ترتیب به میزان 7/3 درصد، 3/6 درصد، و 1/15 درصد نسبت به صفحه ی مستطیلی پایه می باشد؛ با این وجود محاسبات کمیت کارایی نشان می هد که بازده صفحات برش خورده (نسبت به صفحه ی مستطیلی ساده) به ازای ? = ?30، ?45 و ?60، به ترتیب 4/5 درصد، 2/10 درصد، و 7/14 درصد افزایش یافته است. بنابراین چنان چه از برش لبه ی ابتدایی صفحات به عنوان راهکاری جهت کاهش آب شستگی موضعی پیرامون صفحات استفاده شود، در هنگام طراحی سیستم صفحات، نباید فاصله ی طولی بین ردیف ها (?s) مقادیر بزرگی انتخاب شود تا هم پوشانی جریان های چرخشی ناشی از صفحات حفظ گردد، که این امر در جهت اطمینان می باشد. نتایج حاصل از تحقیق بر روی صفحات سری b نشان می دهد که صفحه با لبه ی ابتدایی گرد شده و ضخامت کاهش یافته در امتداد طول صفحه، نسبت به صفحه ی مستطیلی پایه، بهترین عملکرد را در کاهش آب شستگی موضعی (به میزان 3/17، 3/12، 1/6 و 8/45 درصد به ترتیب در شدت های جریان 78/0، 93/0، 10/1 و 19/1) داشته است. همچنین صفحه ی مذکور بیش ترین رسوب گذاری را نیز در سمت پرفشار صفحات موجب شده است. تأثیر طول نصب صفحات بر قدرت جریان های چرخشی، با استفاده از مدل عددی بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان داد که فاصله ی ho5 = ?s حد پایین فاصله ی طولی نصب صفحات است و در فواصل ho5 ? ?s گشتاور اندازه ی حرکت (mom) جریان چرخشی در حدفاصل بین صفحات صفر می باشد. ho8 = ?s فاصله ی بهینه ای است که به اِزای آن حداکثر هم پوشانی و حداکثر قدرت جریان چرخشی ایجاد می شود. در فواصل بزرگ تر بعدی (ho10، ho12 و ...) mom مجدداً رو به کاهش می گذارد تا جایی که هر صفحه به صورت مستقل عمل می نماید و هم پوشانی بین جریان چرخشی ناشی از صفحات از بین می رود.

رفتار دینامیکی فشار و دبی در یک سیستم انتقال آب تحت فشار، در حین وقوع جریان های میرا ( به عنوان مثال، بسته شدن ناگهانی شیر قطع و وصل و یا خاموش شدن پمپ) تحت تاثیر اینرسی سیال، تراکم پذیری سیال و همچنین تغییر شکل الاستیک و وسیکو الاستیک جداره مجرای سیستم می باشد. عوامل فوق باعث نوسان در مقادیر فشار و دبی شده، که براساس نیروی اصطکاک داخلی سیال و همچنین نیروی اصطکاک جداره لوله به تدریج میرا می گردند. طور رایج، نیروی اصطکاک در حین وقوع جریان میرا با ضریب اصطکاک ثابت یا شبه ماندگار محاسبه و در مدل های ریاضی تجاری موجود در بازار (mike.net و hammer و…) نیز مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به تحقیقاتی که در گذشته و همچنین در این رساله صورت گرفته است، بطور واضح نشان داده شده که این مدل ها، نیروی اصطکاک ایجاد شده در حین وقوع جریان میرا را کمتر از مقدار واقعی محاسبه می نمایند، لذا داده های سرعت و فشار اندازه گیری شده سریعتر از نتایج حاصل از شبیه سازی هایی که توسط مدل های ریاضی رایج در بازار، صورت می پذیرد، میرا می گردند. در این رساله مدل عددی جدیدی با الهام از کارهای انجام شده توسط محققان در گذشته ارائه شده است که با توجه به مقایسه نتایج آن با داده-های آزمایشگاهی، دارای توانایی مناسب در پیش بینی نوسانات فشاری حاصل از جریان میرا می باشد. علاوه بر این مدل عددی، مدل فیزیکی جهت آنالیز هیدرولیک جریان میرا در لوله‏های سری و همچنین کالیبراسیون مدل عددی، طراحی و احداث شده است. لازم به ذکر است در حین وقوع جریان میرا با استفاده از دستگاه dop2000 پروفیل سرعت لحظه ای و متوسط برداشت شده است.

هیدرولیک جریان در سه شاخه ها کاربرد مستقیمی در شبکه های آبیاری و زهکشی و مهندسی رودخانه دارد . در یک سه شاخه ممکن است دو جریان بهم بپیوندند یا بخشی از جریان اصلی منشعب گردد . حالت اول را ترکیب جریان و حالت دوم را انحراف جریان می نامیم . در این پایان نامه سه شاخه های انحرافی بررسی شده است . در انحراف جریان از یک کانال پارامترهای متعددی موثر می باشد از جمله این پارامترها عمق ، سرعت ، فشار، دبی جریان ، عرض کانال اصلی ، عرض سه شاخه فرعی ، پهنای دهانه ورودی شاخه فرعی ، زاویه انحراف شاخه فرعی و تشکیل و گسترش سطح جداشدگی در شاخه فرعی را می توان نام برد . در این مطالعات عرض شاخه اصلی دو برابر عرض شاخه فرعی در نظر گرفته شده است.تحلیل هیدرولیک جریان در مقطعی از سه شاخه رودخانه توسط نرم افزار شبیه ساز abaqus صورت گرفته است. این شبیه سازی در انشعاب رودخانه به صورت سه بعدی انجام شده است. در این پایان نامه حالتی از سه شاخه های انحرافی بررسی شده است که در آن عرض دهانه ورودی شاخه فرعی نصف عرض کانال اصلی است و انحراف جریان با زاویه 90 درجه انجام گرفته است و تغییرات سطح آب و سرعت جریان در کانال اصلی و شاخه فرعی بصورت سه بعدی بررسی شده است . همچنین دبی جریان منحرف شده به عنوان تابعی از سرعت ، عمق ، دبی جریان ، ابعاد سطح جداشدگی ، زاویه انحراف شاخه فرعی (که در اینجا 90 درجه در نظر گرفته شده است) ، عرض دهانه ورودی شاخه فرعی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند . نسبت عمق جریان شاخه اصلی در بالادست سه شاخه به عمق جریان شاخه اصلی در پایین دست متفاوت می باشد.محل سطح جداشدگی در انحراف 90 درجه با تغییرات دبی ، تغییر نمی کند در صورتی که عرض آن با افزایش دبی کاهش می یابد. از مقایسه نتا یج قبلی و نتایج حاصل از شبیه سازی سه بعدی جریان به این نتیجه می رسیم که هیدرولیک جریان نشان می دهد که تقسیم سطحی جریان در گوشه جانبی در پایین دست کانال انشعاب مربوط می باشد . حالت گردابی در هر دو کانال اصلی و فرعی ایجاد می شود که این حالت جریان های مرزی در هر کانال را به طور مشخص به حالت دورانی تبدیل می کند یعنی باعث ایجاد گرداب هم در کانال اصلی و هم در کانال فرعی می شود . در مجاورت کانال انشعاب در حد فاصل ما بین کانال اصلی و فرعی انحراف جریان تحت تأثیر حالت سه بعدی در نظر گرفته شده برای دبی و نسبت مقطع عرضی کانال می باشد . این تأثیر در اثر ایجاد فشار و تنش برشی وارد بر دیواره کانال می باشد ، بنابراین مدل انحراف جریان در کانال و رودخانه نیازمند یک تحلیل کامل سه بعدی از هیدرولیک جریان است

جریان غلیظ، جریانی است که به علت اعمال نیروی ثقل بر روی اختلاف چگالی دو سیال به وجود می آید. در صورتی که این جریان وارد یک سیال دیگر با غلظت پایین تر شود به یک جریان غلیظ زیرگذر تبدیل می شود. یکی از مهمترین پدیده ها در رسوبگذاری مخازن سدها، جریان غلیظ می باشد که در ایران نیز رسوب گذاری در مخازن سدها حائز اهمیت زیادی است. از همین رو باید نقش این جریانها در فرآیند رسوب گذاری مخازن شناسایی شده و با شناخت پارامترهای مختلف این جریان نسبت به مدیریت رسوب مخازن اقدامات موثر را انجام داد. یکی از پارامترهای بسیار موثر در تغییر هیدرولیک جریان غلیظ، تغییرات مقطع رودخانه در مخازن سدها می باشد. بر این اساس در مطالعه حاضر به بررسی آزمایشگاهی خصوصیات جریان غلیظ در مقاطع همگرا پرداخته شده است. آزمایشات با سه دبی (58/0، 98/0 و 28/1 لیتر بر ثانیه) و سه شیب (009/0، 0125/0 و 016/0) و سه غلظت ( 10، 16 و 25 گرم بر لیتر) در فلومی شیب پذیر با سه زاویه همگرایی (8، 16 و 25 درجه) با استفاده از محلول آب و نمک به عنوان ماده غلیظ در آزمایشگاه مدلهای فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام پذیرفت. طول فلوم 6 متر و عرض آن برابر با 5/72 سانتیمتر است که در مقطع تنگ شده به 20 سانتیمتر تبدیل می گردد. برای اندازه گیری سرعت در بدنه جریان از یک دستگاه سرعت سنج اکوستیک پروفایلر (dop 2000) و برای اندازه گیری مشخصه سرعت پیشانی جریان از اندازه گیری مشاهداتی و کنترل با تصاویر ثبت شده توسط دوربین فیلمبرداری استفاده شده است. آزمایشات نشان داد که افزایش شیب کف، دبی جریان و غلظت جریان همگی باعث افزایش سرعت پیشانی و همچنین افزایش سرعت ماکزیمم در پروفیل بدنه جریان غلیظ می شود. همچنین افزایش زاویه همگرایی مقطع باعث کاهش سرعت پیشانی و کاهش سرعت ماکزیمم در بدنه جریان می گردد. رابطه ای جهت پیش بینی مقدار بی بعد سرعت پیشانی با استفاده از دبی بی بعد جریان، شیب کف و زاویه همگرایی ارائه گردید. تأثیر پارامترهای مختلف بر میزان شدت اختلاط نیز بررسی گردید. نتایج آزمایشات نشان داد که افزایش شیب کف فلوم و دبی جریان باعث افزایش میزان شدت اختلاط می گردد. همچنین با افزایش غلظت جریان از میزان شدت اختلاط کاسته می شود. در نهایت رابطه ای برای تخمین میزان شدت اختلاط در کلیه مقاطع ارائه گردید. پروفیل های سرعت برداشت شده در بدنه جریان با معادلات لگاریتمی و گوسین بیان شده در حالت دیواره و جت مقایسه شد و مشخص گردید که توزیع سرعت از روابط ذکر شده تبعیت می کند. همچنین ضرایب در معادله گوسین جت جریان برای هر کدام از زوایای همگرایی بدست آمد.

?ک? از مهم تر?ن و در ع?ن حال پ?چ?دهتر?ن مسائل موجود در مهندسی آب و خاک، مسئله حرکت آب در خاک م?باشد. فرآیندهای آبی-خاکی که سازه های در تماس با آب در معرض آن بوده اند، توسط محققان زیادی مورد بررسی قرار گرفته اند. از جمله ی این فرآیندها می توان به روانگرایی، زیرشویی، تراوش، گسیختگی دامنه ها و غیره اشاره کرد. فشار منفذی نیز به عنوان یکی از مهمترین عوامل موثر در پدیده های مذکور همواره مورد توجه محققان علوم خاک و ژئوتکنیک بوده است. به منظور رسیدن به اهداف مطالعه با انجام آزمایشهایی اثر امتداد جریان بر فشار منفذی درون دو سازه خاکی سد و دایک مقایسه گردید. آزمایشها با پنج دانه بندی، سه عمق جریان و چهار دامنه سرعتی متفاوت انجام شد. در نهایت مشخص شد در شرایط یکسان مصالح سازه خاکی و مشخصات جریان، همواره فشار منفذی در وضعیت امتداد موازی جریان با سازه (دایک)، بیش از حالت امتداد جریان عمود بر سازه (سد) می باشد. با افزایش ارتفاع نظیرسرعت (v2/2g) فشار منفذی درون نمونه افزایش می یابد. این افزایش به طور متوسط برای پنج نمونه خاک مطالعه شده، 9/0، 46/1، 51/4، 92/5 و 55/2 درصد می باشد.

پرتاب کننده های جامی یکی از انواع سازه های اتلاف انرژی می باشند که به منظور کاهش انرژی جنبشی مازاد جریان به کار گرفته می شوند. امروزه تحقیقاتی بر روی نوع جدیدی از این پرتاب کننده ها که در مقطع طولی به شکل مثلثی می باشند، پایه گذاری شده است. با توجه به عملکرد مناسب این نوع سازه، پژوهش حاضر بر اساس آنها بنا شده است. در این تحقیق بررسی آزمایشگاهی تاثیر همزمان پرتاب کننده مثلثی به همراه دفلکتور ممتد عرضی بر خصوصیات مسیر پرتابه شامل تجزیه جت و اتلاف انرژی مد نظر قرار گرفت. آزمایش های این پژوهش در فلومی به ابعاد 5/0×3/0×12 متر انجام شد. برای نیل به اهداف این تحقیق ابتدا یک سرریز اوجی بر اساس آیین نامه usbr به ارتفاع 33 سانتیمتر از جنس فایبرگلاس، طراحی و ساخته شد. سپس دو نوع پرتاب کننده مثلثی با زاویه 45 و 5/22 درجه که از تحقیقات استینر و همکاران (2008) اقتباس شده بود، از جنس پلگسی گلاس ساخته شد. بر اساس برنامه ریزی انجام شده برای آزمایش های این تحقیق، زاویه 45 درجه با دو طول کانال آستانه 2 و 7 سانتیمتر و زاویه 5/22 درجه با طول کانال آستانه 2 سانتیمتر مورد آزمون واقع شد. این سری از آزمایش ها بدون حضور دفلکتور انجام گردید. در مرحله بعد، از دفلکتور ممتد عرضی با مقطع مثلثی با سه زاویه رأس 25، 32 و 40 درجه و سه پهنای 6، 9 و 12 سانتیمتر، به همراه پرتاب کننده ها استفاده شد. رأس این دفلکتور روبروی جریان واقع می شد تا جریان عبوری از پرتاب کننده را تجزیه نماید. برای پهنای 9 سانتیمتر زاویه رأس 45 درجه نیز مورد آزمون واقع شد. کلیه آزمایش ها در 4 دبی با سه عمق پایاب (عمق ثانویه) 100، 85 و 70 درصد انجام گردید. بر این اساس تعداد کل آزمایش ها 238 عدد بود. در تمام آزمایش ها، مختصات و خصوصیات هندسی مسیر پرتابه به همراه عمق آب، قبل و بعد از پرش اسکی برداشت شد. در مجموع نتایج آزمایش های بدون حضور دفلکتور نشان داد که در قسمت صعود مسیر پرتابه بدون بعد، منحنی های جریان در حد بالایی و هم برای حد پایینی مسیر، اختلاف کمی با یکدیگر داشته و این در حالی است که برای قسمت پایین رونده منحنی این اختلاف بیشتر می شود. نتایج به طور کلی نشان داد که با افزایش عدد فرود جریان در کانال آستانه مسیر پرتابه از 5/4 به 5/6 به طور متوسط طول طی شده حد بالایی مسیر پرتابه برای زاویه 45 درجه از 21 برابر عمق جریان در پرتاب کننده تا 36 برابر آن افزایش می یابد و برای حد پایینی این مقادیر از 5/15 برابر تا 4/28 برابر خواهد بود. دیگر خصوصیات مسیر پرتابه به صورت نمودار و جدول نیز به صورت عددی در آزمایش های بدون حضور دفلکتور مورد ارزیابی واقع گردید. از طرفی بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش های با حضور دفلکتور مشخص گردید، شش نوع پرتابه با توجه به نحوه تجزیه جت قابل تشخیص است. مشخصات کلی مسیر پرتابه برای هر حالت به صورت مبسوط بررسی گردید. نتایج حاصل از این بخش نشان داد که مسیر پرتابه در اثر وجود دفلکتور ممتد عرضی، تغییرات زیادی نموده و جت تجزیه شده نسبت به رابطه تئوری دارای ضریب اصلاحی می باشد. این ضریب اصلاحی برای حد پایینی مسیر پرتابه در حدود 76/0 محاسبه گردید و برای حد بالایی یک رابطه آماری بسط داده شد. در خصوص اتلاف انرژی در آزمایش های با حضور دفلکتور، نتایج نشان داد که حضور دفلکتور ممتد عرضی تاثیر معنی داری در افزایش میزان اتلاف انرژی داشته است که این امر به دلیل تجزیه جت و برخورد مجدد جتهای تجزیه شده به یکدیگر می باشد. در مجموع بیشترین اتلاف انرژی مربوط به دفلکتور با طول نسبی 034/1 و زاویه نسبی 6/0 می باشد. همچنین بررسی ها نشان داد با افزایش عدد فرود جریان، میزان استهلاک انرژی افزایش می یابد. از نظر عددی با افزایش عدد فرود جریان از 34/4 به 78/6 مقدار اتلاف انرژی به طور متوسط در سه حالت 100، 85 و 70 درصد برای عمق پایاب به ترتیب به مقدار 5/27، 1/12 و 5/10 درصد افزایش می یابد. در هر یک از بخش های تحقیق حاضر، با استفاده از همبستگی آماری، ارتباط مناسب و معنی داری بین پارامترهایی از قبیل خصوصیات مسیر پرتابه، ناحیه جداشدگی، ناحیه جریان نوسانی و ناحیه جریان برگشتی در هر دو حالت با و بدون حضور دفلکتور استخراج گردید.

یکی از راه های کنترل فرسایش قوس خارجی استفاده ازآبشکن ها می باشد.از آنجا که آبشکن ها مانعی در برابر جریان می باشند، خود تحت فرسایش قرار می گیرند. یکی از روش های حفاطت آبشکن ها استفاده از سنگ چین می باشد. در این تحقیق هدف بررسی اثر هندسه آبشکن های t و l شکل و قطرسنگ چین بر پایداری سنگ چین پیرامون آبشکن هامی باشد. بر این اساس فلومی با قوس 90 درجه انتخاب گردید. ابتدا آزمایش هایی به منظور تعیین محدوده فرسایش پذیر انجام شد. پس از این مرحله آبشکن ها در محدوده مورد نظر نصب شدند. در هر کدام از آبشکن ها چهار زاویه دماغه، سه طول دماغه و سه قطر سنگ چین در نطر گرفته شده بود. با انجام آزمایش ها مشخص گردید با افزایش زاویه دماغه در آبشکن های tوl شکل پایداری سنگ چین ها کاهش می یابد. همچنین مشخص گردید با افزایش طول دماغه در آبشکن هایt و l شکل پایداری سنگ چین ها نیز کاهش می یابد. نتایج تحقیق حاضر با نتایج آبشکن های مستقیم در قوس مقایسه گردید و مشخص شد سنگ چین پیرامون آبشکن هایt وl شکل پایداری بیشتری دارد. همچنین مشخص گردید آبشکن t شکل عملکرد بهتری نسبت به آبشکن l شکل دارد. بر این اساس آبشکن tشکل با طول دماغه 50 درصد طول جان و زاویه دماغه 90 درجه به عنوان آبشکنی که بهترین عملکرد را از نظر پایداری سنگ چین پیرامون دارد، معرفی گردید. در نهایت روابطی بر اساس عدد فرود و عدد پایداری به منظور طراحی سنگ چین پیرامون آبشکن هایt و l شکل ارائه گردید.

برای جلوگیری از ورود رسوبات و تخلیه آنها از مخازن سدها روش های رسوب زدایی مختلفی وجود دارد، اما بدلیل هزینه نسبتا زیاد، در غالب موارد سعی می شود با استفاده از نیروی هیدرودینامیکی آب، رسوبات ریزدانه خارج شوند. یکی از این روش ها، خارج کردن رسوبات حاصل از جریانهای سیلابی، با استفاده از دینامیک جریان غلیظ است. جریانهای غلیظ یکی از مهمترین پدیده ها در ایجاد فرآیندهای رسوبی (انتقال، توزیع و رسوبگذاری ذرات) در مخازن سدها است که شناسایی و بررسی پارامترهای موثر بر این نوع جریان ها بسیار حائز اهمیت است. در این تحقیق به بررسی اثر زبری کف بر روی مشخصه های حرکتی جریان های غلیظ پرداخته شده است. در جریان های غلیظ زبری بستر از ترکیب دو مکانیزم باعث کاهش در سرعت و پخش جریان غلیظ می شود. سیال محیطی بین عناصر زبری نوعی مکانیسم ورود جریان غلیظ ایجاد می کند که باعث کاهش دانسیته و درنتیجه شار شناوری می شود. این کاهش در شار شناوری باعث کاهش سرعت پیشروی جریان غلیظ در مقایسه با سطوح صاف می شود. همچنین وجود زبری در مرز بین بستر و جریان غلیظ باعث افزایش تنش برشی و به طور محسوس کاهش سرعت جریان می شود. در این تحقیق با انجام یک سری آزمایشات جریان غلیظ نمکی در آزمایشگاه مدلهای فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، دینامیک جریان غلیظ بر روی سطوح زبر مورد مطالعه قرار گرفت و اثر توام آن با دیگر خصوصیات جریان بررسی شد. به منظور بررسی اثر زبری کف به عنوان عاملی موثر در برابر سرعت پیشروی جریان و شکل گیری توزیع سرعت در دو بخش جت و دیواره یک سری آزمایشات جریان غلیظ بر روی سطوحی با اندازه زبری 0، 4، 5/7، 12 و 15 میلیمتر انجام شد. جریان غلیظ نمکی با 3 دبی ورودی 7/0، 1 و 3/1 لیتر بر ثانیه و سه غلظت اسمی 10، 16 و 20 گرم بر لیتر ایجاد گردید. همچنین به منظور بررسی تاثیر توام شیب و زبری آزمایشات در محدوده شیب های 0 تا 2/2 درصد صورت پذیرفت. بر اساس نتایج بدست آمده در محدوده شیب کمتر از 2/2 درصد سرعت پیشروی جریان بر روی سطوح زبر به شکل قابل ملاحظه ای کاهش یافته و به طور متوسط حدود 20? کمتر از مقدار آن بر روی سطوح صاف است. در این تحقیق رابطه ای برای تخمین سرعت پیشروی جریان غلیظ براساس پارامترهای بی بعد مورد بررسی ارائه شد. در بررسی توزیع سرعت در بدنه جریان غلیظ نتایج نشان می دهد که ارتفاع محل سرعت حداکثر در پروفیل سرعت در بدنه جریان غلیظ، با افزایش زبری کف افزایش یافته و ضرایب معادلات توزیع سرعت بدنه جریان غلیظ در دو بخش دیواره و جت تغییر می کند. نتایج حاصل از بررسی شدت اختلاط سیال محیطی به بدنه جریان نشان می دهد که، در محدوده اعداد ریچاردسون بالاتر از یک (رژیم جریان زیربحرانی) تاثیر افزایش زبری بر روی شدت اختلاط سیال محیطی به بدنه جریان غلیظ غیرقابل ملاحظه بوده و از روند مشخصی پیروی نمی کند.

چکیده در سازه های اندازه گیری جریان با مقطع کنترل، بین عمق و دبی رابطه ای ایجاد می شود که این رابطه مبنای محاسبه دبی است. به دلیل انحنای خطوط جریان در سازه های اندازه گیری، و ایجاد ناحیه جدایی در برخی از این سازه ها، در این سازه ها افت انرژی وجود دارد. بنابراین افت انرژی سازه های اندازه گیری جریان آب یکی از محدودیت های طراحی آنها به شمار می رود. یکی از سازه های ساده ای که برای اندازه گیری جریان پیشنهاد گردیده است سرریز های لبه پهن مستطیلی می باشند. ساختار ساده، نصب آسان و هزینه ساخت اندک از مزایای این مدل ها محسوب می شود. همانطور که گفته شد یکی از مسائل عمده ای که باعث ایجاد افت در اینگونه سرریز ها می شود ایجاد منطقه جداشده گی در ثر آستانه ورودی قائم در روی تاج سرریز است. بررسی تحقیقات انجام شده نشان می دهد که تا کنون کمتر به بررسی اثر پارامترهای موثر در از بین بردن این ناحیه صورت گرفته است. یکی از راه هایی که می تواند جهت مقابله با این مشکل بکار رود ایجاد قوس در آستانه ورودی این سازه است. لذا به منظور بررسی اثر ایجاد قوس در آستانه ورودی سرریز بر ضریب دبی عبوری آزمایشات متعددی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز صورت پذیرفت. در این مطالعه 5 مدل با ارتفاع و طول ثابت به ترتیب 10 و 36 سانتی متر با 5 شعاع مختلف آستانه ورودی از 0 تا 28 میلیمتر ساخته شد. و از هر مدل 6 دبی از 12 تا 27 لیتر بر ثانیه عبور داده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ابعاد هندسه آستانه ورودی تاًثیر بسزایی بر ضریب دبی عبوری جریان دارد. به طوری که بیشترین ضریب دبی جریان با میزان 11 درصد افزایش نسبت به حالت آستانه قائم r=0 می باشد.

در بسیاری از موارد احداث سازه درون کانال برای اندازه گیری دبی جریان لازم می باشد. در میان این سازه ها سرریز و انواع فلوم ها که وظیفه اصلی آنها تخمین دبی جریان است از اهمیت بیشتری برخوردارند. براساس تعریف یک سرریز، شکاف منظمی است که آب از بین آن عبور می کند. سرریزها بر اساس شکل شکافشان به طبقات مختلفی تقسیم می شوند که این تقسیم بندی شامل سرریز v شکل، مستطیلی، ذوذنقه ای، سهمی می باشند. معادلات دبی عبوری از روی سرریزها به دلیل آنکه الگوی جریان عبوری از روی سرریز با اشکال و دبی های مختلف متفاوت است به طور دقیق قابل استخراج نمی باشند. از نقطه نظر سازه ای سرریز لبه پهن مستطیلی یکی از ساده ترین ابزارهای اندازه گیری جریان می باشد. در این سازه دیواره بالادست و پایین دست سرریز کاملاً صاف و به شکل عمودی می باشد. سرریز های لبه پهن معمولا در جاهائیکه دقت اندازه گیری از اهمیت بالایی برخوردار نباشد و یا در درجه دوم اهمیت قرار دارد مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از تحقیق حاضر به بررسی اثر زبری بر خصوصیات ناحیه جداشدگی و مشخصات هیدرولیکی جریان شامل، پروفیل سطح آب و فشار روی تاج سرریز و پروفیل سرعت در مقاطع مختلف پرداخته است. نتایج نشان می دهد که افزایش ارتفاع زبری باعث کوچکتر شدن ابعاد ناحیه جداشدگی و صاف تر شدن خطوط جریان شده است. همچنین باعث نزدیک تر شدن فشار به فشار هیدرو استاتیک روی سرریز از 59/0 در حالت صاف به 68/0 برای زبری با ارتفاع 5 میلیمتر رسیده است. همچنین نسبت طول جداشدگی به عمق آب روی سریز از 13/0 برای حالت صاف به 08/0 برای حالت زبری با ارتفاع 5 میلیمتر کاهش یافته است.

پیش بینی مقدار بارش یک امر حساس و بحرانی می باشد چرا که پیامد بارش ها می تواند وقوع سیل و از بین رفتن سازه های آبی و هیدرولیکی و سدها باشد. بنابراین در این مطالعه از نتایج مدل های عددی پیش بینی بارش جهت پیش بینی سیل در مناطق خشک و نیمه خشک استفاده شده است. ناحیه مورد مطالعه شامل ناحیه نیمه خشک با ریزش پراکنده و بارش سالیانه 2/430 میلی متر می باشد. این تحقیق در استان مرکزی، در حوضه قره چای-دوآب انجام گرفته است. نتایج الگوریتم persiann جهت پیش بینی سیل و نرم افزار hec-hms جهت شبیه سازی بارش- رواناب مورد استفاده قرار گرفت . در این تحقیق پس از کالیبراسیون و واسنجی و شبیه سازی، 5 رویداد سیل به وقوع پیوسته در این حوزه، مورد بررسی قرار گرفت. الگوریتم persiann، با دقت °25/0×°25/0 در هر نیم ساعت از تصاویر مادون قرمز با موج بلند جهت تخمین ریزش باران در نواحی مختلف استفاده می کند. نتایج حاصل از شبیه سازی با hec-hms و الگوریتم persiann با داده های مشاهداتی در هیدروگراف سیل و دبی پیک با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج حاکی از آن است که مدل hec-hms با داده های مشاهداتی تطابق بیشتری را دارا می باشد و الگوریتم persiann در این حوزه چندان قابل استناد نیست و با واقعیت سازگار نمی باشد.

سرریزهای جانبی از جمله سازه هایی هستند که بطور گسترده ای در شبکه های آبیاری و زهکشی و تصفیه فاضلاب استفاده می گردند. سرریز جانبی نوعی سرریز روگذر آزاد است که مقطع کنترل در کنار و به موازات کانال تخلیه قرار دارد. اگر طول تاج سرریز عمود بر محور رودخانه جوابگوی انتقال سیلاب نباشد، هرگاه سطح جریان از سطح تاج سرریز بالاتر رود، سرریز جانبی جریان مازاد را از طریق کانال فرعی خارج می کند. جریان عبوری از یک سرریز جانبی، از نوع جریانهای متغیر مکانی همراه با کاهش دبی است. با توجه به اینکه معادلات حاکم بر جریانهای متغیر مکانی دارای حل تحلیلی نمی باشند، تخمین میزان دبی عبوری بر روی سرریزهای جانبی از مهمترین وپیچیده ترین مباحث است. ضریب دبی سرریز جانبی یکی از پارامترهای مهم هیدرولیکی است که در محاسبه مقدار دبی خروجی از سرریز از اهمیت بسزائی برخوردار می باشد. مطالعات آزمایشگاهی زیادی برروی این جریانها صورت گرفته است. اکثر تحقیقاتی که تا کنون انجام شده مربوط به سرریز جانبی لبه تیز بوده و سرریز جانبی لبه پهن کمتر مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته و مطالعات صورت گرفته موجود روی سرریز جانبی لبه پهن محدود به کانالهای مستطیلی بوده است. با توجه به موضوع تحقیق تاکنون مورد مشابهی برای تعیین ضریب دبی سرریز جانبی لبه پهن در کانالهای ذوزنقه ای صورت نگرفته است. لذا در تحقیق حاضر تعیین ضریب دبی سرریز جانبی لبه پهن واقع در کانال ذوزنقه ای انجام گرفت. همچنین سرریز جانبی با اندازه های واقعی به صورت سه بعدی مدلسازی شد و سپس با استفاده از نتایج حاصل از مدلسازی عددی توسط نرم افزار، ضریب دبی در نقاط مختلف سرریز بر حسب روابط ارائه شده توسط محققین مختلف محاسبه شد. نتایج حاصل نشان می دهد که ضریب دبی سرریز جانبی لبه پهن واقع در کانال ذوزنقه ای تابعی از عدد فرودف عدد رینولدز و شیب طولی کف می باشد. مقادیر خطای rmse و ape به ترتیب 42/2 و 13/5 درصد بدست آمد. نتایج حاصل از نرم افزار حاکی از دقت نرم افزار در شبیه سازی جریان و محاسبه ضریب دبی است.

در قوس رودخانه ها بدلیل نیروی گریز از مرکزی که به سمت ساحل خروجی وارد می شود، یک جریان ثانویه به وجود می آید که در سطح به سمت ساحل خارجی و در کف به سمت ساحل داخلی می باشد. این جریان ثانویه در ترکیب با جریان اصلی رودخانه جریان حلزونی را به جود می آورد. جریان حلزونی باعث فرسایش قوس خارجی و رسوبگذاری در قوس داخلی می شود. یکی از راه های کنترل فرسایش قوس خارجی استفاده ازآبشکن ها می باشد. آبشکن از جمله سازه های متداول در ساماندهی و کنترل فرسایش درساحل رودخانه است و سبب دور کردن جریان های قوی از ساحل و هدایت جریان به سمت محور رودخانه می گردد. ازسویی تغییر الگوی جریان باعث آبشستگی در اطراف آبشکن می شود. این مطالعه سعی در بررسی تاثیر افزایش طول دماغه آبشکن بر عمق آبشستگی دارد. بر این اساس آزمایش ها در فلوم قوس 90 درجه با سه اندازه بال مختلف ، سه دبی متفاوت و عمق ثابت انجام شد و در ضمن با آبشکن ساده مقایسه گردید. که نتیجه حاصل نشان دهنده آن بود که با افزایش در طول دماغه آبشکن عمق و حجم آبشستگی کاهش می یابد. درصد کاهش حداکثر عمق آبشستگی در آبشکن l شکل به آبشکن ساده در حدود 25/3 تا 85/23 درصد می باشد. با تحلیل داده های آزمایشگاهی ، رابطه ای با %98 = r2 برای آبشکن های l شکل ارائه گردید که هم خوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد.

اکثر محققین برای ارزیابی آلودگی منابع آب، رودخانه ها وحوضه های آبی دیگر به جای مدل‏سازی تمامی پارامترهای آلوده کننده، ارگانیزم‏های شاخص همچون کالیفرم را مبنای مدل سازی خود قرار می دهند. در این تحقیق از باکتری کالیفرم مدفوعی به عنوان شاخص کیفیت آب استفاده شده است. بخش اصلی در مدل سازی باکتری مدفوعی تعیین ضریب زوال آن می‏باشد. ضریب زوال کالیفرم به عوامل محیطی مختلفی همچون دما، کدورت، تشعشع، رسوب معلق و غیره وابسته می باشد. در این تحقیق با استفاده از مدل هیدرودینامیکی و کیفی faster، طی دو مرحله اثر عوامل محیطی دما، کدورت و تشعشع و همچنین اثر رسوب معلق نبز بر روی ضریب زوال کالیفرم بررسی شد. در مرحله اول اثر دما، کدورت و تشعشع بر روی ضریب زوال کالیفرم مورد ارزیابی قرار گرفت و رابطه‏ای برای ضریب زوال برحسب عوامل محیطی ذکر شده استخراج شد. در مرحله دوم علاوه بر اثر پارامترهای محیطی، اثر غلظت رسوب معلق نیز بر روی ضریب زوال کالیفرم بررسی شد و رابطه‏ای برای ضریب زوال استخراج گردید. پس از استخراج رابطه ضریب زوال در هر مرحله، این روابط در قالب یک الگوریتم به مدل faster اضافه شد و کارایی آن هم برای دوره واسنجی و هم برای دوره صحت سنجی بررسی گردید و در انتها غلظت کالیفرم پیش بینی شده توسط هر رابطه ضریب زوال و همچنین غلظت پیش‏بینی شده بوسیله بهترین ضریب زوال ثابت بهینه مقایسه گردید. مقایسه غلظت کالیفرم پیش‏بینی شده با مقادیر اندازه‏گیری شده در مرحله اول مدل‏سازی نشان داد که وقتی از ضریب زوال متغیر و دینامیک به جای بهترین ضریب زوال ثابت بدست آمده ( hr-105/0) استفاده شود، مقدار خطا در دوره واسنجی حدود 21% و دوره صحت‏سنجی حدود 16% بهبود می‏یابد. در مرحله دوم مدل‏سازی استفاده از ضریب زوال متغیر بر حسب دما، کدورت، تشعشع و غلظت رسوب معلق به جای بهترین ضریب زوال ثابت درصد خطا در دوره واسنجی حدود 31% و در دوره صحت‏سنجی حدود 24% بهبود می‏یابد. همچنین با افزوده شدن اثر رسوب معلق بر روی ضریب زوال در مرحله دوم مدل‏سازی درصد خطا در دوره واسنجی 10% و در دوره صحت‏سنجی 8% نسبت به مرحله اول بهبود یافت.

توده خاک در شرایط طبیعی در طی سالیان دراز به یک حالت ثابت و پایدار رسیده است. احداث ساختمان ها و سازه های مختلف نظیر سدها، این وضعیت پایدار خاک ها را به هم زده و باعث می شود که خاک از شکل طبیعی خود خارج گشته و تغییر شکل جدیدی را متحمل شود. به طورکلی، احداث این سازه ها باعث نشست و در نتیجه به هم فشرده شدن ذرات خاک می گردد. بنابراین قبل از اجرای هرگونه سازه، باید پتانسیل خاک پی از نظر مقدار و نوع نشست مشخص گردد. در مورد خاک های ریزدانه قسمت عمده به نشست ناشی از تحکیم مربوط می شود. نرخ تغییر حجم نمونه تحت بارگذاری به نفوذپذیری نمونه بستگی دارد، از این رو آزمایش تحکیم معمولاً در خاک های با نفوذپذیری کم (مانند رس) انجام می گیرد. آزمایش تحکیم در واقع آزمایشی جهت برآورد پارامترهای تحکیم یک بعدی ترزاقی است که از حل هم زمان دو معادله تعادل و پیوستگی به صورت یک بعدی حاصل شده است. پارامترهای مهم خاک که از آزمایش تحکیم به دست می آیند یکی اندیس های تراکم است که میزان تراکم پذیری نمونه خاک را مشخص می کند (cs و cc) و دیگری ضریب تحکیم (cv) می باشد که شدت تراکم به علت بارگذاری را تعیین می کند. تاکنون تئوری های مختلفی برای تعیین زمان نشست تحکیمی در خاک های ریزدانه ارایه گردیده اند. در اکثر این تئوری ها به ویژه در تئوری ترزاقی که ابتدایی ترین، ساده ترین و متداول ترین آنها می باشد، ضریب تحکیم در طول فرآیند تحکیم ثابت فرض گردیده است. در حالی که این ضریب با افزایش تنش موثر اعمال شده و کاهش نسبت پوکی متغیر است و معمولاً براساس نتایج آزمایش تحکیم یک بعدی که عمدتاً مبنای تجربی دارند، تعیین می گردد. از این رو، راه حل دیگری جهت تعیین زمان نشست تحکیمی در خاک های رسی اشباع ارایه گردیده است که تابع بسل نام دارد. در این روش تمامی فرضیات ترزاقی برقرار است با این تفاوت که ضرایب تراکم پذیری و نفوذپذیری ضمن آزمایش تحکیم ثابت باقی نمی ماند و در راستای عمق تغییر می کند. در نتیجه ضریب تحکیم در حین تحکیم ثابت نمی باشد. بدین ترتیب با لحاظ نمودن تغییرات ضریب نفوذپذیری (k) و هم چنین ضریب فشردگی حجمی (mv)، در اثر کاهش نسبت پوکی (پیشرفت تحکیم) معادله جدیدی به عنوان معادله حاکم بر پدیده تحکیم ارایه می گردد. در این تحقیق خاک گچی مورد مطالعه با استفاده از ترمیم کننده بتن ویژه تثبیت گردید و سپس از تابع ریاضی بسل در پیش بینی آزمایشگاهی ضریب تحکیم خاک های رسی بهسازی شده، استفاده گردید. بدین منظور، آزمایش تحکیم یک بعدی ترزاقی بر روی خاک گچی-رسی بهسازی شده، صورت گرفت و تمامی پارامترهای تحکیمی خاک، تعیین گردید. سپس ضرایب تحکیم با استفاده از دو روش تحلیلی ترزاقی (سری فوریه) و تابع بسل محاسبه و مقایسه گردید. تأثیر تغییرات نفوذپذیری و فشردگی حجمی با دو ضریب تحکیم پایه و ضریب (?) بیان گردید. برای انجام آزمایشات، نمونه هایی دست خورده از خاک گچی بهسازی شده مورد نظر با توجه به تراکم نسبی و رطوبت به کار رفته، تهیه گردید. آزمایشات با تراکم های نسبی 85/0، 95/0 و 1 در رطوبت اپتیمم و با 5 درصد افزودنی 1، 2، 3، 5 و 7 از ماده ترمیم کننده بتن ویژه، انجام گردید. نتایج نشان داد در تمامی نمونه ها در انتهای هر مرحله بارگذاری از آزمایش تحکیم، حالت عدم ایجاد نشست ثانویه مشاهده گردید. تابع بسل در دو حالت حل گردید که در حالت اول ضریب هدایت هیدرولیکی نسبت به عمق متغیر و تراکم پذیری ثابت و در حالت دوم ضریب تراکم پذیری نسبت به عمق متغیر و ضریب هدایت هیدرولیکی ثابت در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که ترمیم کننده بتن ویژه ماده ای سیمانی می باشد به همین دلیل سبب ایجاد حالت سیمانی شدن در خاک می گردد. این حالت بدلیل تبادل کاتیونی بین گچ موجود در خاک و سیمان اتفاق می افتد. ترمیم کننده بتن ویژه در تمامی تراکم هایی که برای بهسازی خاک استفاده گردید نتایج قابل قبولی در کاهش مقدار ضریب تحکیم داشتند. تمامی درصدهای ماده ترمیم کننده بتن ویژه که برای بهسازی خاک استفاده گردید، نتایج قابل قبولی در افزایش مقدار زمان لازم برای 50 تحکیم داشتند. های محاسبه شده از طریق حل معمول ترزاقی (1943)، بیشتر از روش بسل است.

توسعه و پیشرفت کامپیوترها در سه دهه ی اخیر سبب گرایش محققین و دانشمندان به استفاده از این تکنولوژی در حل معادلات مربوط به علوم سیالات شده است. به دلیل هزینه ی زیاد و زمانبر بودن مطالعات تجربی در زمینه ی آب و طراحی سازه های آبی، روش های تجربی به مرور زمان جای خود را به مطالعات عددی خواهند داد. از جمله تحقیقاتی که توجه محققین را به خود جلب کرده، بررسی الگوی جریان اطراف آبشکن ها هستند. آبشکن ها با هدایت جریان به سمت محور رودخانه، باعث تغییر در الگوی جریان و رسوب شده و نقش بسزایی را در حفاظت از کناره ها ایفا می کنند. این موضوع در قوس رودخانه اهمیت بیشتری پیدا می کند؛ چرا که با توجه به اثر جریان های ثانویه در قوس، میزان فرسایش و محدوده آن افزایش می یابد. در این تحقیق با استفاده از مدل feswms در محیط نرم افزار sms که بر پایه ی معادلات پیوستگی و مومنتم دو بعدی استوار است، به بررسی الگوی جریان اطراف سری های آبشکن در قوس 90 درجه پرداخته شده است و نتایج توزیع سرعت متوسط عمقی، سطح آب و تنش برشی مورد بررسی و صحت سنجی قرار گرفته است. شبیه سازی ها مربوط به آزمایشات تجربی در یک فلوم قوسی 90 درجه، با r/b=4 و عرض 70 سانتی متر، دبی جریان 30 لیتر بر ثانیه و سطح آب ورودی 14 سانتی متر، انجام شده است. طول سری آبشکن های مورد استفاده، 5/10، 14 و5/17 سانتی متر که به ترتیب 15، 20 و 25 درصد عرض کانال را پوشش می دهند، و در سه زاویه ی قرارگیری 60، 90 و 120 درجه نسبت به راستای جریان مورد شبیه سازی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده حاکی از عملکرد قابل قبول مدل عددی feswms در شبیه سازی جریان در قوس 90 درجه با حضور سری های آبشکن بود و گردابه های تشکیل شده در اطراف آبشکن ها به خوبی مدل سازی می کند. البته این مدل عددی در نواحی اطراف آبشکن، خطای محاسباتی بیشتری نسبت به سایر مناطق قوس در نتایج سرعت متوسط از خود نشان داد. نتایج نشان داد، بیشترین بیشینه ی سرعت و تنش در آبشکن های 25 درصد 90 درجه بدست آمده و کمترین بیشینه سرعت و تنش، در آبشکن های 15 درصد 120 درجه بدست آمده که این نتایج با واقعیت همخوانی دارد. نتایج حاصل از سطح آب نیز نشان داد، بیشترین میزان افت سطح آب در هر زاویه ی قرارگیری در آبشکن های 25 درصدکه تنگ شدگی بیشتری بر مسیر جریان تحمیل کرده اند، بدست آمده است و کمترین میزان افت سطح آب در سری آبشکن های 15 درصد مشاهده گردید.

رودخانه ها از مهم ترین منابع تامین آب دریاها، دریاچه ها و در اکثر موارد اصلی ترین شریان های تامین و انتقال آب مصرفی بخش های صنعتی، کشاورزی و مصارف شهری می باشند. ازآن جا که همگان می دانیم بیش از 97% کل منابع آب در دریاها و اقیانوس ها قراردارد که به دلیل بالا بودن میزان نمک های محلول مستقیما برای مصرف مناسب نمی باشد. به این ترتیب انسان ها جهت ادامه حیات و رفع نیازهای صنعتی، کشاورزی و شرب به کمتر از 3% باقی مانده که در دریاچه ها، رودخانه ها و آب های زیرزمینی قرار دارد می توانند دسترسی داشته باشند. رودخانه قره آغاج، یکی از مهم ترین رودخانه های استان فارس می باشد. با حوزه آبریز وسیع خود که در شهرستان های شیراز، فسا، استهبان، جهرم، لار، قیر و کارزین و بخش نودان شهرستان کازرون قرار دارد. این رودخانه، در مجاورت نواحی با اقتصاد پویا واقع شده است، که نیازهای آبی این مناطق به لحاظ کمی و کیفی ، برای توسعه اقتصادی و اجتماعی بسیار حائز اهمیت می باشد. بررسی جامع کیفیت منابع آب نیازمند نمونه برداری های متعدد و مستمر در مکان های مختلف و در زمان های مستمر می باشد. در صورت مدل سازی مناسب کیفی منابع آب امکان پیش بینی وضعیت کیفی منابع آب در بازه تغییرات مکانی و زمانی مختلف به وجود می آید. در این پژوهش از یک مدل ریاضی برای حل مسئله شوری و پیش بینی غلظت آن در نقاط مختلف رودخانه قره آغاج استفاده شده است. به این منظور ابتدا وضعیت موجود بررسی و بر اساس آن مدل مذکور کالیبره شده است. بعد از کالیبره کردن مدل، میزان شوری رودخانه در دبی ها و همچنین نقاط مختلف بررسی وپیش بینی گردیده است.

اتصال کانال ها پدیده ای است که علاوه بر رودخانه های طبیعی، در سیستم های انتقال و توزیع آب آبیاری، سیستمهای زه کشی و شبکه انهار جمع آوری روان آب شهری به وفور وجود دارد. در محل اتصال، به علت برخورد دو جریان با جهت های مختلف و تولید جریان جدید با خصوصیات متفاوت، پدیده های خاص هیدرولیکی اتفاق می افتد. در مطالعات پیشین تأثیر متغیرهای مختلفی بر خصوصیات جریان در اتصال کانال ها بررسی شده اما در مورد پرش هیدرولیکی حاصل از تقاطع کانال ها مطالعات محدودی صورت گرفته است. با توجه به این که متغیرهای بسیاری بر روی تشکیل پرش هیدرولیکی و مشخصه های آن در اتصال کانال های روباز تأثیر دارند، لذا بررسی این موضوع پیچیدگی خاص خود را دارد. با توجه به اهمیت این مسأله که در طراحی تقاطع کانال ها می تواند بسیار مسأله ساز باشد، لذا تحقیقات جدیدی نیاز است. در این تحقیق با استفاده از دو فلوم مستطیلی با دو شیب مختلف 1% و 5/1% برای تولید جریان با اعداد فرود متفاوت در بالادست دو کانال، دو نسبت عرضی کانال فرعی به اصلی، سه نسبت دبی کانال فرعی به دبی کل، دو دبی کل و زاویه اتصال 90 درجه، خصوصیات جریان در اتصال کانال ها و همچنین بالادست و پایین دست آن با تکیه بر پرش هیدرولیکی در اثر اتصال، شرایط تشکیل و خصوصیات آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که متغیر های مختلف بر عرض پرش و فاصله محل تولید آن تا محل اتصال تأثیر دارند به طوری که هر چه اندازه دبی کل، نسبت دبی کانال فرعی به دبی کل،نسبت عرضی کانال اصلی به کانال فرعی و نیز شیب طولی دو کانال بیشتر شوند، عرض پرش هیدرولیکی و فاصله محل تولید آن تا محل اتصال بیشتر خواهد بود. کلمات کلیدی: 1- اتصال کانال ها 2- پرش هیدرولیکی 3- اعداد فرود 4- مدل عددی

تغذیه گرایی در حال حاضر یکی از شایع ترین مشکلات دوران ماست. آنچه از این فرایند، دریاچه ها رودخانه ها و آب های ساحلی نشان می دهند افزایش شدید در شدت و فرکانس رشد جلبک را به عنوان نتیجه افزایش ورود مواد غذایی گیاهی، به طور عمده نیتروژن (n) و فسفر (p)، به عنوان نتیجه فعالیت انسانی است. ce-qual-w2 یک مدل دوبعدی، طولی عمقی، هیدرودینامیکی و کیفیت آب است. از آنجایی که مدل بعد عرضی را همگن در نظر می گیرد بهترین تطابق را برای مخازن نسبتاً طولانی و باریک دارد که گرادیان های طولی و عمودی برای کیفیت آب ارائه می دهد. مدلbathtubبرای کاربرد آسان مدل های تجربی برای مخازن و دریاچه ها طراحی شده است. این برنامه حالت یکنواخت آب و تعادل مواد مغذی را در شبکه هیدرولیکی بخش بندی شده که توسط جابجایی، انتشار و رسوب مواد مغذی فرمول بندی می کند. تغذیه گرایی وابسته به شرایط کیفی آب (که در عبارت های فسفر کل، نیتروژن کل، کلروفیل a، شفافیت، نیتروژن آلی و نرخ فرسایش اکسیژن هیپلومنتیک) را با استفاده از روابط تجربی که قبلاً توسعه یافته اند و برای کاربرد های مخازن آزمایش شده اند پیش بینی می نماید. مدل bathtub همچنین شبکه ای از مخازن را می تواند شبیه سازی نماید. سد سفیدرود، در محل پیوند دو رودخانه شاهرود و قزل اوزن به رودخانه سفیدرود جریان پیدا می کنند. در این پایان نامه با استفاده از مدلce-qual-w2 و bathtub کیفیت آب مخزن سد سفیدرود شبیه سازی و کالیبره شده است. توانایی دو مدل برای شبیه سازی کیفیت آب باهم مقایسه شده است. نتایج مشاهداتی با اندازه گیری شده با دو مدل نشان می دهد که مدل ce-qual-w2 قابلیت بیشتری برای پیش بینی کیفیت آب مخازن دارد.

فرسایش در ساحل بیرونی قوس رودخانه ها، باعث مهاجرت جانبی رودخانه ها و در نتیجه از بین رفتن زمین های کشاورزی، جاده ها، تأسیسات مجاور رودخانه ها، اکوسیستم های ساحلی و زیستگاه آبزیان رودخانه می شود. به منظور کاهش و کنترل فرسایش سواحل و همچنین ترمیم و توسعه زیستگاه ماهی ها و دیگر موجودات زنده آبزی، سازه های زیست محیطی پیشنهاد می شوند. صفحات متصل به ساحل از جمله سازه های زیست محیطی هستند که برای کنترل فرسایش سواحل، انحراف جریان از سواحل به طرف مرکز مجرا، بهتر شدن وضعیت انتقال رسوب، توسعه رودخانه جهت قایق رانی، ترمیم و توسعه زیستگاه آبزیان رودخانه استفاده می شوند. علیرغم مزایای فراوان صفحات متصل به ساحل اما اطلاعات دقیقی در رابطه با وضعیت فرسایش و رسوبگذاری و الگوی جریان در اطراف آنها تحت شرایط هیدرولیکی و هندسی مختلف وجود ندارد و تحقیقات بسیار اندکی صورت گرفته است. فرسایش بیش از حد در پنجه سازه هایی که جهت کنترل فرسایش سواحل استفاده می شوند موجب تخریب سازه و ساحل مجاور آنها خواهد شد. صفحات متصل به ساحل به دلیل مثلثی بودن شکل سازه، نسبت به آبشکن ها دارای عمق آبشستگی کمتری در پنجه سازه هستند. از طرف دیگر با حفاظت پنجه سازه ها، می-توان فرسایش پنجه آنها را کاهش و احتمال تخریب آنها و ساحل مجاور را کاهش داد. یکی از روشهای حفاظت پنجه سازه-ها استفاده از تیغه افقی می باشد. با توجه به مطالب ارائه شده، در تحقیق حاضر به بررسی اثرات زاویه، طول موثر (فاصله نوک سازه در بستر از ساحل بیرونی) و فاصله بین صفحات متصل به ساحل بر الگوی آبشستگی و رسوبگذاری در اطراف آنها در قوس ملایم 90 درجه تحت شرایط هیدرولیکی متفاوت پرداخته شده است. علاوه بر این تأثیر ترکیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر در قوس ملایم 90 درجه تحت شرایط هیدرولیکی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. جهت بررسی اثرات زاویه و طول موثر صفحات متصل به ساحل بترتیب از سازه های تکی با زوایای 23، 30، 40، 60 و 70 درجه و با طول های موثر یک سوم، یک چهارم، یک پنجم و یک هفتم عرض مجرا استفاده گردید. در ضمن به منظور مطالعه اثرات فاصله بین صفحات متصل به ساحل، فواصل 4، 5، 6 و 8 برابر طول موثر سازه مورد استفاده قرار گرفت. جهت بررسی تأثیر ترکیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر، فاصله بین صفحات 8 برابر طول موثر سازه انتخاب شد و تیغه افقی در بین صفحات، بصورت افقی، و بر روی بستر رسوبی نصب گردید. کلیه آزمایش ها در فلوم قوسی ملایم 90 درجه (r/b=4) به عرض 70 سانتیمتر و در شرایط آب زلال انجام شد. نتایج نشان دادند که صفحه متصل به ساحل یک جریان ثانویه پادساعتگرد نزدیک ساحل بیرونی ایجاد کرد که تا 5 برابر طول موثر سازه در پائین دست ادامه یافت و مانع از برخورد جریان ثانویه ساعتگرد اصلی قوس به ساحل بیرونی شد. از طرف دیگر صفحه متصل به ساحل باعث کاهش سرعت متوسط عمقی نزدیک ساحل بیرونی در مقاطع بالادست و پائین دست سازه شده است. بیشترین کاهش سرعت متوسط عمقی نزدیک ساحل بیرونی 44 درصد بود. نتایج داده های برداشت توپوگرافی حاکی از آن است که، زوایای 23 و 60 درجه بترتیب دارای کمترین و بیشترین، عمق و حجم آبشستگی می باشند. با افزایش زاویه صفحات متصل به ساحل، فاصله پشته رسوبگذاری شده از ساحل بیرونی و توزیع آن در عرض فلوم، افزایش یافت بطوریکه زوایای 23 و 70 درجه بترتیب دارای کمترین و بیشترین فاصله پشته رسوبگذار از ساحل بیرونی بودند. با کاهش طول موثر سازه، حداکثر عمق آبشستگی، حجم آبشستگی، فاصله پشته رسوبگذار و فاصله حداکثر عمق آبشستگی از ساحل بیرونی کاهش یافت. حداکثر عمق آبشستگی در سازه با طول موثر یک پنجم عرض فلوم کمترین مقدار را داشت. در ضمن نتایج نشان دادند که، با افزایش فاصله بین صفحات متصل به ساحل حداکثر عمق آبشستگی و گسترش آن تا ساحل بیرونی افزایش یافت. بررسی ها نشان دادند که فاصله 8 برابر طول موثر سازه، فاصله مناسبی برای صفحات متصل به ساحل نیست. استفاده از تیغه افقی در بین صفحات متصل به ساحل سبب کاهش حداکثر عمق آبشستگی در پنجه صفحات و مانع از گسترش آن تا ساحل بیرونی شده است. بطور متوسط استفاده از تیغه افقی 70 درصد حداکثر عمق آبشستگی را در پنجه صفحات کاهش داده است.

ضرورت بهره برداری مستقیم انسان از رودخانه و سرمایه های طبیعی و احداثی در دو بال آن و نیز ضرورت حفاظت پایدار سامانه حیاتی رودخانه برای آینده سبب گردیده تا مساله کنترل و مهار رودخانه ها و تعیین حدود و حریم آن مورد توجه قرار گیرد. امروزه روش ها و تکنیک های مختلف ساماندهی رودخانه توسعه یافته است. یکی از این روشها احداث آبشکن های رودخانه ای است. در اثر وجود این سازه دررودخانه ، تمرکز شدید سرعت ، تغییر الگوی جریان، گردابهای اولیه و برخاستگی اتفاق می افتد که مجموعه این پارامترها منجر به فرسایش بستر اطراف سازه و ایجاد حفره آبشستگی میگردد . با توجه به اهداف مورد نظر در این تحقیق که شامل بررسی عددی آبشستگی در دماغه آبشکن l شکل در قوس 90 درجه است، با استفاده از نرم افزار abaqus و مطالعه انواع مدل های تلاطم آن ، مدل آشفتگی rng به عنوان بهترین مدل آشفتگی در کنار بهترین مش بندی، انتخاب گردید. همچنین به منظور بررسی نتایج حاصل از مدل سازی ، پارامترهای هیدرولیکی و هندسی موثر بر آبشستگی دماغه آبشکن از جمله تغییر در زاویه استقرار آبشکن ، دبی ورودی ، طول بال آبشکن و نسبت شعاع مرکزی کانال به عرض کانال جریان مورد بررسی قرار گرفت . پس از تجزیه و تحلیل داده های خروجی نرم افزار، چنین نتیجه شد که با افزایش زاویه استقرار، سرعت حداکثر و انرژی توربولنت جریان افزایش می یابد. از طرفی با افزایش دبی ورودی کانال ، سرعت حداکثر و انرژی توربولنت جریان افزایش می یابد. همچنین با افزایش طول بال آبشکن ، از سرعت حداکثر و انرژی توربولنت جریان کاسته می شود. درپایان، با افزایش نسبت شعاع قوس مرکزی به عرض کانال جریان ، از میزان سرعت حداکثر و انرژی توربولنت جریان کم می شود.

سرریز نیلوفری عبارت است از سرریز جداگانه ای که می تواند جایگزین سرریز جانبی گردد واز یک تاج بتنی دایره ای تشکیل می گردد که جریان را به یک محور مایل به قائم هدایت می نماید. این نوع سرریز در جایی که از تونل جهت انحراف آب استفاده می شود، بسیار اقتصادی خواهد بود و از آن در محل هایی که امکان ساخت دیگر سرریزها موجود نباشد، استفاده می شود. این سرریز با ساختار شیپوری شکل مستقل از بدنه سد می باشد و با وجود همه مزیت هایش در هدهای بالاتر از هد طراحی دچار مشکلاتی از قبیل گرداب و لرزش در سازه می گردد. در این نوع سرریزها برخلاف دیگر سرریزها سه مولفه ی سرعت شعاعی، محوری و مماسی وجود دارد. در پدیده مخرب گرداب، مولفه ی سرعت مماسی باعث طولانی شدن مسیر حرکت آب، افت و نهایتاً کاهش بازدهی سرریز می شود. در این تحقیق سعی شده است رفتار هیدرولیکی سرریز صاف مورد مطالعه قرار گیرد و نتایج حاصل از آن با انواع سرریزهای زبر مقایسه شود. در این مطالعه، سرریز زبر در دو مدل (یکی با مجرای زبر و دیگری با دیواره ی بیرونی زبر) با زبری های متفاوت مورد بررسی قرار می گیرد. بنابراین پارامترهای جریان مانند نسبت استغراق، ضریب دبی و ارتفاع آب برای دبی های مختلف اندازه گیری می شود، و نتایج نشان می دهد که سرریزهای زبر در مقایسه با سرریزهای صاف، دبی جریان بیش تری را از خود عبور می دهند. بنابراین، استفاده از زبری تآثیر بسزایی در عبور جریان از سرریز نیلوفری دارد و در ارتفاع آب بالاتر از هد طراحی، مجرای زبر ضریب دبی و دبی را افزایش می دهد. در نهایت، معادلاتی برای ضریب دبی بدست می آیند.

در این تحقیق تأثیر شکل موانع بر روی تشکیل امواج عرضی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از موانع استوانه ای و مثلثی و مربعی استفاده شد. برای مانع مثلثی دو حالت برخورد جریان به رأس و قاعده مثلث در نظر گرفته شد و برای مانع مربعی دو حالت برخورد جریان به رأس و ضلع مربع در نظر گرفته شد دبی های 5، 15 و 25 لیتر برثانیه و کارگذاری موانع بصورت موازی و زیگزاگ با آرایش 60mm × 60mm ، 120mm × 60mm ، 120mm × 120mm و 180mm × 180mm در نظر گرفته شد. در مجموع 120 آزمایش صورت پذیرفت. نتایج حاصل نشان داد که شکل موانع تأثیر زیادی بر روی تشکیل امواج عرضی دارد. کمینه دامنه نسبی حداکثر مربوط به موانع مثلثی می باشد. در تمامی حالات آزمایشات انجام شده در تحقیق حاضر بیشینه دامنه نسبی مربوط به موانع منشوری مربعی در حالت برخورد جریان به رأس می باشد. بیشینه دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات مربوط به موانع مربعی در حالت برخورد جریان به ضلع 28 درصد با آرایش زیگزاگ، دبی جریان 5 لیتر بر ثانیه، فاصله عرضی موانع 60 میلیمتر، فاصله طولی موانع 60 میلیمتر،n=10.5 (n: میانگین تعداد موانع در دو ردیف متوالی) و نوع موج تشکیل شده از نوع 4 می باشد. بیشینه دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات مربوط به موانع مربعی در حالت برخورد جریان به رأس 53 درصد با آرایش موازی، دبی جریان 5 لیتر بر ثانیه، فاصله عرضی موانع 120 میلیمتر، فاصله طولی موانع 120 میلیمتر، 6 = n و نوع موج تشکیل شده از نوع 3 می باشد. بیشینه دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات مربوط به موانع مثلثی در حالت برخورد جریان به قاعده 34 درصد با آرایش زیگزاگ، دبی جریان 15 لیتر بر ثانیه، فاصله عرضی موانع 120 میلیمتر، فاصله طولی موانع 120 میلیمتر، n=5.5 و نوع موج تشکیل شده از نوع 2 می باشد. حداکثر دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات مربوط به موانع مثلثی در حالت برخورد جریان به رأس 39 درصد، با آرایش موازی، دبی جریان 5 لیتر بر ثانیه، فاصله عرضی موانع 60 میلیمتر، فاصله طولی موانع 60 میلیمتر، =11 n و نوع موج تشکیل شده از نوع 5 می باشد. در انتها با استفاده از اطلاعات موجود روابط تجربی برای تخمین عدد استراهال و دامنه نسبی امواج ارائه گردید.

غلظت مواد آلاینده و همچنین سرعت جریان سیال پذیرنده از مهمترین عوامل تاثیر گزار بر خصوصیات پخشیدگی و تراژکتوری خروجی سیستمهای تخلیه و پخش پساب به منابع پذیرنده آب می باشد. از طرف دیگر پیش بینی رفتار پساب تزریق شونده به محیط برای مهندسین طراح سیستمهای دفع و پخش پساب بسیار حایز اهمیت است. زیرا در بسیاری از موارد، تخلیه پساب به دلیل در تماس بودن انسان با سواحل می بایستی به فواصل بسیار دور تر از ساحل با رقت بالا انجام پذیرد. از این روست که بخش مهمی از نرم افزارهای طراحی سیستمهای پخش پساب به پیش بینی تراژکتوری این سیستمها تحت تاثیر متغیرهای مختلف می پردازد. با توجه به این مطلب هدف اصلی از این تحقیق بررسی همزمان تاثیر غلظت سیال تزریق شونده(پساب) و سرعت سیال پذیرنده بر منحنی تراژکتوری خروجی جتهای مستغرق می باشد. برای رسیدن به این منظور، در محیط آزمایشگاه و با بوجود آوردن شرائط لازم آزمایشاتی انجام گرفت تا بتوان با ایجاد روابطی و با داشتن اطلاع از غلظت و دبی آلاینده و سرعت جریان پایه، خصوصیات تراژکتوری را به صورت رابطه بین متغیرهای مختلف بیان کرد. در نهایت می توان برای طراحی سیستم پخش پساب با استفاده از فرمول های ارائه شده، رفتار تراژکتوری خروجی را پیش بینی کرد. تحلیل نتایج بدست آمده نشان می دهد که به طور کلی با افزایش دبی جت و کاهش غلظت آن بر میزان طول تراژکتوری افزوده می گردد. همچنین در غلظت های بالا سرعت بسیار کم سیال پذیرنده بر میزان رقت تاثیر گذار خواهد بود.