بررسی وتعیین خصوصیات جزر و مدی در رودخانه های جزر و مدی ، بسیار حائز اهمیت می باشد . در این تحقیق برای تعیین و بررسی خصوصیات جزر و مدی ، رودخانه کارون که از رودخانه های مهم و جزر و مدی کشور می باشد ، انتخاب گردید . پس از انتخاب این رودخانه و نیز بعد از انتخاب یک مدل عددی مناسب و کارا، اقدام به جداسازی جریان جزر و مدی از جریان رودخانه ای شد . بدین منظور در مرحله اول در شرایط مرزی بالا دست و پایین دست بترتیب از هیدروگراف سیلاب و هیدروگراف مربوط به سیکل جزر و مدی ، استفاده شد و در مرحله دوم برای شرط مرزی بالا دست از هیدروگراف سیلاب وبرای شرط مرزی پایین دست از تراز میانگین سیکل جزر و مدی بهره گرفته شد . در نهایت با محاسبه اختلاف میان این دو حالت ، تأثیرات سیکل جزر و مدی بر روی این رودخانه مشخص گردید . این خصوصیات شامل تغییرات تراز سطح آب ، سرعت مد و سرعت جزر بودند . در ادامه از روشی سریع و قابل اعتماد که قادر به محاسبه مشخصه های جریان به ازاءدیگر شرایط مرزی باشد و نیازی به اجرای مجدد مدل عددی نباشد، استفاده شد. برای این منظور روش شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک انتخاب گردید . پس از آموزش شبکه ها با این دو روش و بوسیله مقایسه نتایج آنها با خروجیهای مدل عددی مشخص گردید که روش الگوریتم ژنتیک دارای خطای کمتری می باشد و همبستگی بیشتری با نتایج مدل عددی نشان می دهد و بنابراین روش بهتری نسبت به روش شبکه عصبی است . و سرانجام با استفاده از روش حداقل مربعات خطا ، بهترین روابط رگراسیونی حاکم بر خروجی های مدل عددی استخراج گردید . پس از یافتن این روابط و برای بررسی میزان صحت آنها به مقایسه نتایج روابط با نتایج روش الگوریتم ژنتیک پرداخته شد . با این مقایسه مشخص گردید صحت این روابط در حد قابل قبولی می باشد

آبشکن های رودخانه ای, از سازه های مهم ساماندهی رودخانه به شمار می آیند. آبشکن ها سازه های متقاطع یا عرضی هستند که از دیواره رودخانه به سمت محور جریان توسعه یافته و کارایی اصلی آنها, انحراف جریان از کناره رودخانه و هدایت آن به سمت مجرای اصلی است. علیرغم کاربرد گسترده آبشکن ها, هنوز ضوابط عمومی برای طراحی مطمئن آبشکن ها ارائه نشده و کاربرد نتایج تجربی و نیمه تجربی موجود برای شرایط محدودی توصیه شده است. از آنجا که این دستورالعمل ها, بیشتر تابع سلیقه و تجربه مهندس طراح هستند؛ ممکن است که نتایج بسیار متفاوتی از آنها حاصل گردد. در این مطالعه سعی شده است با توجه به هر یک از اهداف اصلی ساخت آبشکن ها و تاثیرات عوامل مهم در جانمایی و طراحی آنها, روشی دقیق و نظام مند, متکی بر روش های ریاضی برای طراحی اینگونه سازه ها ارائه گردد. بدین منظور ابتدا با شبیه سازی جریان پیرامون آبشکن برای هندسه های مختلف و مقایسه نتایج آنها با نتایج مدل های دیگر و نتایج آزمایشگاهی, صحت و دقت مدل ریاضی تحلیل گر fast-2d مورد بررسی قرار گرفت. پس از آن با اتصال مدل تحلیل گر جریان و مدل بهینه ساز, مدلی جهت انجام پروسه ی بهینه سازی آرایش آبشکن ها تهیه گردید. در ادامه با تاکید بر روی برخی از اهداف ساخت آبشکن ها, آرایش بهینه ی هر یک از موارد با تعریف هندسه, شرایط هیدرولیکی و تابع هدف به مدل تهیه شده, محاسبه شد.

پدیده سیل یکی از پیچیده ترین و مخرب ترین رویدادهای طبیعی به شمار می رود که بیش از هر بلای طبیعی دیگر جان و مال انسانها و شرایط اجتماعی و اقتصادی یک جامعه را به مخاطره می اندازد. یکی از روشهای کنترل سیلاب رودخانه ها، احداث سدهای مخزنی است. برای محاسبه تاثیر مخزن سد بر سیلاب عبوری و برآورد میزان کاهش دبی در پایین دست رودخانه لازم است که هیدروگراف سیل خروجی از سد های مخزنی مشخص شود. این امر توسط روندیابی مخزن انجام می شود. روندیابی سیلاب در مخزن سد در حالتی که آب ذخیره شده در مخزن فقط از طربق سرریز تخلیه می گردد با استفاده از معادله پیوستگی به راحتی قابل انجام است. اما انجام آن در حالتی که خروجی سد به شکل چند تونل در ارتفاعات مختلف باشد بسیار وقت گیر و پیچیده می باشد. در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار matlab یک مدل ریاضی برای محاسبه روندیابی سیلاب از سد مخزنی با خروجی چند تونله تهیه شده است. این مدل با در نظرگرفتن کلیه حالات جریان در مجرای تونل، پروفیل سطح آب در مجرا را تعیین کرده و با محاسبه رابطه دبی-اشل مجرا و ترکیب آن با رابطه پیوستگی هیدروگراف سیلاب روندیابی شده از درون مخزن را محاسبه می کند. در این مدل کلیه مقاطع مختلف مجرای تونل شامل مقاطع جعبه ای، دایره ای، نعل اسبی و d شکل در نظر گرفته شده است.

موضوع این رساله مطالعه و شبیه سازی جریان بعد از پرتابه جامی شکل سرریز تونلی سد رودبار به صورت عددی و بررسی مکانیزم آبشستگی در محل فرود جت می باشد.در این مقاله با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی ( cfd ) و نرم افزار flow 3d جریان خروجی از تونل به صورت جت پرتابی شبیه سازی شده است و ضمن مقایسه نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج مدل هیدرولیکی ساخته شده در آزمایشگاه و نتایج بدست آمده از روابط تحلیلی سایر پژوهشگران در این زمینه مشخصات هیدرولیکی جریان خروجی نظیر منحنی پروفیل جریان، فشار و سرعت جریان در مقاطع مختلف , عمق و طول پرتابه، زاویه و محل فرود جت پرتاب شده ، میزان بازشدگی جریان تعیین می گردد.سپس با کالیبره کردن نتایج حاصل از مدل عددی توسط نتایج مدل هیدرولیکی , محدوده و میزان آبشستگی ناشی از جت پرتابی با توجه به مدل عددی تعیین می گردد. نتیجه حاصل از این مطالعات در ابتدا تطابق قابل قبول میان نتایج مدل عددی و مدل هیدرولیکی در مقادیر فشار و سرعت می باشد. سپس با اتکا بر این سازگاری قابل قبول میان مدل عددی و مدل هیدرولیکی , مقادیر فشار و سرعت در قسمت های مختلف سرریز تونلی سد رودبار به همراه پروفیل جریان و محل فرود جت در بستر پایین دست , از مدل عددی به دست آمده است . در ادامه مقدار آبشستگی و عمق ناشی از آن در بستر پایین دست در کنار محدوده تحت تاثیر فرسایش توسط مدل عددی محاسبه شده و به صورت سه بعدی نمایش داده شده است. در انتها با مقایسه نتایج مدل عددی با روابط سایر دانشمندان , روابط قابل قبول انتخاب شده است. عمق فرسایش حاصل از آبشستگی در بستر پایین دست سد رودبار برای دوره بازگشت 1000 ساله 92/35 متر در فاصله 97/123 متری از لبه جام پرتابی , برای دوره بازگشت 10000 ساله 28/45 متر در فاصله 65/144متری از لبه جام پرتابی و برای دوره بازگشت pmf 26/49 متر در فاصله 62/150 متری از لبه جام پرتابی می باشد که سه رابطه chain,damel,martins نزدیکترین نتایج به مقادیر فوق را نشان می دهند.

کشف آسیب در سازه ها در سال های اخیر بعنوان مسئله مهمی در مهندسی ظاهر شده است. برای امنیت سازه ای، یک آسیب باید در مراحل اولیه کشف شود. شناسایی آسیب در سازه ها با پوشش خارجی و عایقکاری توسط روش های چشمی ممکن نیست. در دهه اخیر پژوهشگران بسیاری به بررسی روش هایی برای کشف آسیب در سازه ها، پرداخته اند که در این میان، روش آنالیز موجک بعنوان روشی قابل قبول از طریق مشاهدات عددی و آزمایشگاهی، تایید شده است. این آنالیز بر روی پاسخ سازه آسیب دیده انجام می شود و محل آسیب را بصورت اغتشاشاتی در نمودار ضرایب موجک نمایان می کند. سازه مورد نظر در این پایان نامه، پل هشتم اهواز می باشد که بصورت کابلی اجرا شده است. به این منظور، پل کابلی توسط نرم افزار sap 2000 مدل و آسیب در آن به شکل مصنوعی وارد می شود سپس، سازه آسیب دیده تحت آنالیز مودال قرار می گیرد و در نهایت اطلاعات حاصل از شکل های مودی بعنوان یک ورودی به آنالیز موجک برای کشف آسیب معرفی می شوند. نتایج حاصل از آنالیز موجک بر روی شکل های مودی نشان می دهند که آنالیز موجک توانایی کشف آسیب های جزئی را در سازه دارد.

در آنالیز دینامیکی سازه ها به منظور تعیین نیروها و جابه جایی های ناشی از بارهای دینامیکی نظیر زلزله، معمول آن است که فرض شود تمامی نقاط اتصال سازه با زمین، شتاب زلزله را به طور همزمان و یکنواخت دریافت کنند. این چنین فرضی مستلزم پذیرفتن دو شرط است: الف) سرعت انتشار امواج زلزله بینهایت در نظر گرفته شود. ب) انتشار امواج زلزله در طول مسیر انتشار، به صورت یکنواخت و بدون تغییر در نظر گرفته شود.خطای در نظر گرفتن دو فرض یاد شده برای آنالیز سازه های کوچک و متوسط، محدود و قابل چشم پوشی می باشد. ولی برای سازه های بزرگ، دو فرض یاد شده می تواند خطاهای بزرگی در میزان جابجایی ها و تنش های محاسبه شده ایجاد نماید. در این پایان نامه، با معرفی تغییرات مکانی حرکات زمین لرزه و روش های مختلف محاسبه آن، شتاب نگاشت های غیر همزمان و غیر یکنواخت حرکات زمین در فواصل مختلف، با استفاده از یک روش احتمالاتی تولید شده اند. سپس از این شتاب نگاشت ها برای آنالیز دینامیکی پل ها با منظور کردن انتشار غیر همزمان و غیر یکنواخت امواج زلزله استفاده شده است. بدین منظور پل کابلی هشتم اهواز به عنوان نمونه ای از یک پل طویل مدل شده و رفتار آن در سه حالت تحریک غیر همزمان و یکنواخت، تحریک همزمان و غیر یکنواخت و تحریک غیر همزمان و غیر یکنواخت بررسی شده و با نتایج تحلیل دینامیکی معمولی مقایسه شده اند. نتایج حاصله حاکی از آن است که دو فرض معمول، باعث کاهش تنش های بدست آمده از آنالیز دینامیکی گردیده و بنابراین در آنالیز سازه های با فاصله تکیه گاهی زیاد، بایستی به مساله انتشار غیرهمزمان و غیریکنواخت امواج زلزله توجه شود.

سیلاب ناشی از شکست سدها به دلیل ویژگیهای خاص هیدرولیکی از جمله فاجعه آمیزترین حوادث در طی دو قرن اخیر بوده است. دراین نوع سیلاب حجم قابل توجهی از آب در مدت زمان کوتاهی در پایین دست رودخانه رها شده و موجب پیدایش امواج سیلابی در اراضی پایین دست میگردد. با توجه به اندک بودن زمان تصمیم گیری و فرار، سرعت بسیار زیاد سیلاب، وجود مراکز جمعیتی و یا قرارگیری تاسیسات حساس در حریم رودخانه، نیاز به بررسی اثرات سیلاب احتمالی ناشی از شکست سد در اراضی پایین دست احساس میشود. برای محاسبه سیلاب ناشی از شکست سد یک مدل عددی دو بعدی به روش حجم محدود برای حل معادلات آب های کم عمق به کار گرفته شده است. به منظور مدل سازی در دو بعد از شبکه بندی بی ساختار مثلثی کمک گرفته شده است. شبکه بندی محیط حل به روش دلانی و با استفاده از نرم افزار غیر تجاری انجام پذیرفته است.برای محاسبه توابع شار از روش حل تقریبی ریمان hll استفاده شده است که این امر باعث گردیده مدل بتواند بستر خشک و ناپیوستگی ها را مدل سازی کند.برای دست یافتن به دقت مرتبه دوم مکانی و جلوگیری از نوسانات کاذب از یک محدود کننده شیب کمک گرفته شده است.در بحث گسسته سازی زمانی از یک روش صریح استفاده شده است و به منظور دستیابی به دقت مرتبه سوم زمانی از روش runge-kuttaسه مرحله ایی کمک گرفته شده است. نتایج آزمونهای مختلف برای صحت سنجی این مدل ارائه گردیده است که حاکی از کارایی مدل می باشد.سه نوع آزمایش برای صحت سنجی مدل ارائه شده است.در آزمایش اول شکست سد با بستر تر در پایین دست مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج آن با مدل عددی roe-upwind مقایسه شده است. در آزمایش دوم شکست سد با بستر خشک بررسی شده است که در این آزمایش نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی بررسی شده است که نشان از توانمندی مدل در مدل سازی سلول های خشک می باشد. در آزمایش آخر مدل جهش هیدرولیکی که یک مثال معروف در مقالات شکست سد می باشد بررسی شده است در نهایت از این مدل برای شبیه سازی شکست سد سلمان فارسی و جره استفاده شده است.

روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک، برای تعیین منابع احتمالی آلودگی آب های زیرزمینی به کار رفته است. مسائل ساده و مشکل منابع آلودگی چندگانه، بررسی شده است. مدل شبیه ساز جریان و انتقال جرم، به صورت خارجی با مدل بهینه ساز که بر پایه الگوریتم ژنتیک بوده، ارتباط داده شده اند. مدل شبیه ساز از مشخصات منابع احتمالی ارائه شده توسط الگوریتم ژنتیک استفاده کرده و مقادیر اندازه گیری غلظت در مکان چاه های مشاهداتی را شبیه سازی کرده است. این مقادیر اندازه گیری غلظت زمانی و مکانی، برای تعیین مقدار تابع هدف استفاده شده است. برتری این شیوه، ارتباط خارجی مدل عددی شبیه ساز جریان و مدل بهینه سازی می باشد. این شیوه امکان بررسی آبخوان های پیچیده را به همراه چندین منبع آلودگی احتمالی می دهد. عملکرد روش برای ترکیباتی از مشخصات منابع (موقعیّت، مقدار و دوره ی فعّالیّت)، شرایط دسترسی داده ها و خطای اندازه گیری غلظت ها ارزیابی شده است و برتری این روش در شرایط مساوی نسبت به سایر روش ها نشان داده شده است. مدل شبیه ساز بر اساس روش المان محدود بوده که توانایی مدل کردن آبخوان محصور یا غیرمحصور را دارد. همچنین این توانایی را دارد که محیط های اشباع غیرهمگن و غیرایزوتروپ با جریان ناپایدار را مدل کند. قسمت انتقال جرم آن می تواند آلاینده ی واکنش پذیر را هم مدل کند و ضرایب تأخیر و اضمحلال را اعمال کند. الگوریتم ژنتیک حقیقی در مدل بهینه ساز به کار رفته است. به دلیل آن که فضای تصمیم مسئله ی تعیین منبع به شدّت گسسته می باشد و امکان وجود حل های ناپایدار و نایکتا می باشد، از چند روش به طور همزمان در بعضی از مراحل ایجاد نسل جدید، استفاده شده است. برای پایداری و کاهش هزینه ی بهینه سازی، از تکنیک های پیشرفته ی ژنوتیپ دوگانه-عملگر غلبه و تئوری موقعیّت و گونه بهره برده شده است. ژنوتیپ دوگانه با به خاطر سپردن اطّلاعات بیشتری از حل های احتمالی، به پایداری آن ها کمک می کند و ناپیوستگی ها را بهتر پوشش می دهد. تئوری موقعیّت و گونه از همگرایی زودرس جلوگیری کرده و باعث جستجوی گسترده تری در فضای تصمیم تابع می شود. توابع هدفی که معیار سنجش حل ها بوده، شامل مربّع تفاضل غلظت های مشاهداتی و محاسباتی بوده است.