یکی از مهم ترین منابع اصلی تامین آب در سطح زمین رودخانه ها هستند. تخمین پارامترهای هیدرولیکی رودخانه ها برای ساخت و سازهای هیدرولیکی، کنترل سیلاب، طراحی کانالها، محافظت کنارها و امثال آنها ضروری است. افزایش دقت در تخمین این پارامترها از یکسو وکاهش هزینه های ساخت از سوی دیگر در زمینه کنترل سیلاب، سبب تامین امنیت جانی بیشتر می گردد. از مهم ترین پارامترهایی که در مطالعات و طراحی کانالهای باز و سازه های مرتبط با آنها مورد استفاده قرار می گیرد، پارامتر مقاومت در برابر جریان است. تاکنون برای یافتن ضریب مقاومت مذکور تلاشهای زیادی صورت گرفته و روشهای مختلفی نیز ارائه شده است. عامل حرکت جریان در کانالهای روباز و رودخانه ها، نیروی ثقل است. تخمین ضریب زبری بعنوان پارامتر مقاومت در برابر جریان از اهمیت زیادی برخوردار است. تعیین مناسب و بهینه پارامتر مذکور، تاثیر مستقیم در برآورد دبی جریان داشته که از اساسی ترین عوامل در طراحی سازه های هیدرولیکی وپروژه های مرتبط با آن بشمار می آید. در اکثر محاسبات هیدرولیکی برای تعیین عمق جریان، تخمین ضریب زبری بعنوان یکی از پارامترهای موثر لازم است. افزایش دقت در تخمین ضریب مذکور سبب افزایش درجه اطمینان در زمینه کنترل سیلاب و سبب کاهش هزینه در زمینه ساخت وسازهای هیدرولیکی می شود. بعنوان مثال اگر دبی سیلاب رودخانه ای 2000 مترمکعب بر ثانیه باشد، 10 درصد خطا در تخمین n باعث تغییر دبی در حدود 200 مترمکعب برثانیه خواهد شد. روشهای مختلفی برای تعیین ضریب زبری وجود دارد، که متخصص براساس یکی از روشها و تجربه مهندسی می تواند آن را حدس بزند، بطوریکه برای مهندسین تازه کار، تعیین این ضریب تقریبا مشکل ساز واحیانا اشتباه آمیز است. افزایش دقت در تخمین ضریب مذکور تاثیر مستقیم در تعیین دبی سیستم وتوجیه اقتصادی آن دارد. یکی از متداولترین معادلات مقاومت برای جریان در کانالهای باز، رابطه مانینگ است. این معادله در سیستم si به صورت زیر می باشد: (v=(1/n)*(r^(2/3)*(s^.5 که در آن v سرعت جریان (m/s)، s شیب کف کانال(m/m)، r شعاع هیدرولیکی(m) و n ضریب زبری مانینگ است. مهمترین عامل ناشناخته در این رابطه ضریب زبری n می باشد. تعیین دقیق این ضریب به سادگی در سطوحی از مصالح که به صورت تجارتی ساخته می شوند کار نسبتا ساده ای است. اما از آنجاییکه در طبیعت پراکندگی زبریها بسیار نامشخص، تصادفی و از یک مقطع به مقطع تفاوتها فاحش می باشد، رابطه ای که بتواند اثرات کلی زبریها را با همه رفتارهای غیر خطی مقاومتی در برابر جریان بیان کند، کار ساده ای نخواهد یود. به نظر می رسد باید به گونه ای مشخص اثر توزیع و اندازه المانهای زبری در روابط پیشنهادی لحاظ گردد.

وجود نشت در شبکه های توزیع آب شهری امری اجتناب ناپذیر است. شناسایی محل هایی که نشت در آن اتفاق افتاده است و میزان نشت ها دارای اهمیت زیادی برای شرکت های توزیع آب می باشد. تا کنون روش های متعددی برای نشت یابی شبکه های آبرسانی ارائه گردیده است که اکثر آن ها جنبه تئوری دارند. تاکنون روشی جامع و کاربردی برای یافتن نشت ها و میزان آن ها ارائه نگردیده است. در تحقیق حاضر روشی کاربردی بر پایه مدل سازی و واسنجی گری شبکه برای نشت یابی ارائه شده است. به منظور بررسی روش، شهر گلبهار به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. نخستین گام شامل جمع آوری اطلاعات میدانی مربوط به مصارف مشترکین شهر و اطلاعات مربوط به وضعیت موجود شبکه آبرسانی (شامل وضعیت لوله ها، شیرها و...) است. فشارسنجی در 41 نقطه از شبکه به صورت هم زمان با اندازه گیری دبی ورودی به شبکه در محل مخزن در هفت روز انجام می گیرد. در مرحله بعد واسنجی گری شبکه آبرسانی در فواصل زمانی یک ساعته و برای 24 ساعت شبانه روز، با توجه به فشارهای مشاهداتی و فشارهای محاسباتی به دست آمده از تحلیل شبکه مدل شده با توجه به مصارف مشترکین و با روش الگوریتم ژنتیک در هم ریخته، در نرم افزار واترجمز انجام می گیرد. در طی فرآیند واسنجی گری اختلاف میان فشارهای مشاهداتی و محاسباتی با اختصاص مصرف تنظیمی به گره ها به حداقل می رسد. بدین ترتیب می توان مقادیر نشت را با محاسبه اختلاف میان مصرف اولیه و مصرف جدید هر گره محاسبه نمود. نتایج حاصل از اجرای روش در ساعات کم مصرف نشان دهنده کارایی روش در شناسایی نقاط نشتی شبکه می باشد. با تهیه نقشه های gis مربوط به سطوح نشت در هر زمان می توان با استفاده از تجهیزات نشت یاب در محدوده گره های مشخص شده، محل دقیقی که نشت در آن اتفاق افتاده است، را به آسانی شناسایی نمود. این روش محدوده جستجویی که نشت در آن رخ داده است را کوچکتر می کند و در نتیجه با صرف هزینه و زمان کمتر می توان موقعیت دقیق نشت ها را تعیین نمود.

در مدلسازی بارش – رواناب، هیدروگراف واحد برای تبدیل بارش موثر به رواناب مستقیم به کار می رود. به لحاظ تئوری، شکل هیدروگراف واحد هموار است اما به علل خطای روش محاسبه یا داده ها، شکل آن نوسانی بوده و در حوادث رگبار مختلف، متفاوت است.این رساله به حذف نوسان هیدروگراف واحد از طریق تحلیل چندریزه گی در تئوری موجک می پردازد. هدف یافتن موجک هایی است که علاوه بر حذف نوسان، شکل عمومی هیدروگراف واحد را حفظ نمایند. برای مقایسه عملکرد موجک ها، میانگین متحرک وزنی با توزیع نرمال وزن ها مورد استفاده قرار می گیرد. برای حل مسئله غیر یگانه بودن هیدروگراف واحد، از میان روش های تبدیل فوریه سریع، برنامه ریزی خطی، حداقل مربعات و وینر – هوف برای محاسبه هیدروگراف واحد روشی انتخاب شود که نتایج آن به هم نزدیک باشند. سپس از بین یک مجموعه از هیدروگراف های واحد محاسبه شده از روش انتخابی، موردی در نظر گرفته می شود که کمترین خطا را در تخمین رواناب مستقیم مشاهده شده دارد. نوزده حادثه بارش – رواناب از یک حوضه 449 هکتاری در نزدیکی شهر ریسل در آمریکا انتخاب می شود. نتایج نشان داد که هیدروگراف های واحد محاسبه شده توسط تبدیل فوریه سریع و هموار شده توسط موجک بهتر از سایر روشها هستند. پس از انتخاب هیدروگراف واحد نماینده حوضه توسط روش اعتبارسنجی متقابل، هشت حادثه رگبار دیگر انتخاب می شود. نتایج نشان داد که می توان هیدروگراف نماینده حوضه را برای پیش بینی رواناب های مستقیم آینده استفاده نمود.

هر ساله تعداد زیادی از پل ها به دلیل قرار گرفتن پایه آن ها در معرض آبشستگی های موضعی تخریب می شوند. از این رو استفاده ازروش هایی برای حافظت پایه پل ها در برابرآبشستگی های موضعی ضروری است. این روش ها را می توان به دو دسته کلی تقسیم نمود. دسته اول به بالا بردن مقاومت مواد بستر در برابر فرسایش می پردازد مانند استفاده از ریپ رپ در اطراف پایه پل ها، و دسته دوم با تغییر الگوی جریان اطراف پایه های پل از قدرت عوامل فرسایش می کاهد که طوقه ها، شمع های فدایی و شکاف پایه پل ها نمونه هایی از این روش ها می باشند. از این میان استفاده از شکاف پایه روشی جدید بوده و آزمایشات اندک انجام گرفته بر روی آن نشان دهده توانایی آن در کاهش موثر عمق آبشستگی می باشد. با توجه به محدودیت های خاص مطالعات آزمایشگاهی و نیز لزوم انجام مطالعات برای شناخت بیشتر تاثیرات شکاف پایه در کاهش آبشستگی موضعی، نیاز به استفاده از روش های عددی کار آمد و کم هزینه به روشنی احساس می شود. در این تحقیق شبیه سازی سه بعدی میدان جریان اطراف پایه پل دایروی بدون شکاف و پایه های دارای شکاف های مستطیلی با نسبت های بازشدگی متفاوت و پایه های دارای شکاف های پیشنهادی بازشونده و تنگ شونده و گروه پایه های دوتایی قرار گرفته در کنار هم و عمود بر مسیر جریان و با فواصل متفاوت از یکدیگر به کمک نرم افزار fluent به انجام رسید و تاثیر هرکدام از مدل های پایه پل بر میدان جریان اطراف پایه و نیز بیشینه وگستردگی ناحیه تنش های برشی آغاز کننده آبشستگی موضعی اطراف پایه های پل مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی عملکرد شکاف پایه تحت اثر زوایای برخورد جریان گوناگون، پایه های دارای شکاف تحت شرایط زوایای برخورد جریان برابر با ْ10، ْ20، ْ30 و ْ45 مدل گردید و تاثیر هرکدام از مدل های پایه پل تحت اثر افزایش زاویه برخورد جریان بر میدان جریان اطراف پایه و نیز بیشینه وگستردگی ناحیه تنش های برشی آغازکننده آبشستگی موضعی اطراف پایه های پل مورد بررسی قرار گرفت. در پایان به منظور بررسی الگوی جریان و تنش های برشی بستر کانال در طی گذشت زمان و گسترش حفره آبشستگی اطراف پایه پل دارای شکاف، با استفاده از نتایج آزمایشگاهی در دسترس، بستر تغییر شکل یافته رسوبی در دو مقطع زمانی مدل گردیده و مورد بررسی قرار گرفت. تعبیه شکاف در تک پایه های دایروی موجب کاهش میزان تنش های برشی کف کانال در اطراف پایه پل و نیز کوچک تر شدن ناحیه تنش های برشی بحرانی (1<c?/?) و کاهش قدرت گردابه های مخرب شکل گرفته در اطراف پایه پل گردید. با افزایش بازشدگی شکاف پایه بر میزان تاثیرات مثبت شکاف در محافظت پایه در برابر آبشستگی موضعی افزوده شد. مدل شکاف باز شونده پیشنهاد شده در این تحقیق، به رغم استفاده از سطح مقطعی برابر با سطح مقطع شکاف مستطیلی با 0.3=w/d کارایی مطلوب تری در انحراف جریان شکل گرفته در اطراف پایه پل و در نتیجه کاهش تنش های برشی کف در اطراف پایه از خود نشان داد. با افزایش زاویه برخورد جریان و افزایش بیشینه و مساحت ناحیه تنش های برشی بحرانی بستر، از میزان نقش حفاظتی شکاف های پایه در برابر آبشستگی موضعی کاسته گردید. در میان هندسه های مختلف شکاف مورد بررسی، مدل شکاف بازشونده کارایی خود را در شرایط افزایش زاویه برخورد جریان در انحراف جریان های شکل گرفته اطراف پایه پل و کاهش بیشینه و گستردگی تنش های برشی کف و در نتیجه کاهش آبشستگی موضعی اطراف پایه پل به نحو مطلوب تری حفظ نمود.

یکی از معضلات اصلی در شبکه های توزیع آب، نشت می باشد. نشت در شبکه های توزیع آب درصد قابل توجهی از تلفات آب به حساب نیامده فیزیکی را تشکیل می دهد. با توجه به محدودیت های موجود در منابع تامین آب و هزینه بالای آن، کاهش میزان نشت در شبکه های توزیع آب را می توان یکی از اهداف عمده سازمان های تامین کننده آب دانست. یکی از روش های نشت یابی در شبکه توزیع آب استفاده از کالیبراسیون فشار های گره ای با برداشت فشار در چند نقطه از شبکه می باشد. فرآیند کالیبراسیون به صورت انجام بهینه سازی یک تابع هدف با قیودی مطرح می گردد. از اینرو علاوه بر تحلیل هیدرولیکی شبکه، نیاز به استفاده از الگوریتم های بهینه یابی می باشد. در این پایان نامه، مکان یابی نشت و تعیین مقدار آن، بر اساس روشی بر پایه بهینه یابی از طریق کالیبراسیون مدل هیدرولیکی فشار های گره ای شبکه توزیع آب شهری به کمک نرم افزار epanet2 و برنامه بهینه سازی نوشته شده در نرم افزار matlab صورت گرفته است. کالیبراسیون شبکه مدل برای کمینه کردن اختلاف میان داده های اندازه گیری شده (فشارهای گره ای) و داده های محاسباتی (توسط نرم افزار) به روش کلونی مورچه ها انجام می گیرد. به منظور بررسی کارایی روش کلونی مورچه ها در زمینه کالیبراسیون، تحلیل ها روی شبکه واقعی با ایجاد نشت فرضی صورت گرفت که نتایج بدست آمده کارآمدی روش در شناسایی موقعیت و مقدار نشت درگره های شبکه را نشان می دهد. همچنین به مقایسه دو روش بهینه یابی الگوریتم ژنتیک و کلونی مورچه ها در کالیبراسیون فشار های گره ای و یافتن نشت پرداخته شده است. به منظور بررسی کارایی و نحوه عمل این دو روش در شناسایی نشت، تحلیل ها روی شبکه با ایجاد نشت فرضی صورت گرفت که نتایج بدست آمده کارآمدی روش بهینه یابی کلونی مورچه ها را در شناسایی موقعیت و مقدار نشت درگره های شبکه نشان می دهد.

یکی از مهمترین پدیده های هیدرولیکی در جریان های متغیر سریع، پرش هیدرولیکی می باشد که در آن به فاصله کوتاهی، جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی تغییر می نماید. اکثر پژوهشگران در تحقیقات خود سعی بر این دارند، با تغییر ساختگاه تشکیل پرش شرایط را برای بیشترین میزان استهلاک انرژی پرش فراهم آورند. هدف از این پژوهش مطالعه پرش هیدرولیکی درحوضچه های آرامش با بستر موج دار سینوسی به همراه شیب معکوس می باشد. در این پژوهش محدود شیب موج t/s در بازه ی 1667/0 تا 75/0 می باشد. نتایج نشان می دهد به کارگیری بستر موج دار سینوسی، در حوضچه آرامش با شیب معکوس، باعث پایداری پرش هیدرولیکی نسبت به حوضچه های آرامش با شیب معکوس بدون بستر موج دار سینوسی می شود. همچنین می توان شاهد کاهش نسبت اعماق ثانویه به اولیه y2/y1 و طول پرش lj نسبت به پرش کلاسیک با نوع a باشیم. همچنین بررسی و مقایسه نیروی برشی و ضریب نیروی برشی ? نشان داد که با افزایش عدد فرود اولیه fr1 ، نیروی برشی در بستر موج دار سینوسی نسبت به بستر صاف افقی افزایش می یابد و میزان این نیرو روی بستر های موج دار سینوسی در تمامی شیب های مورد آزمایش حدوداً یکسان بود است. نتایج این پژوهش با تایید نتایج محققین قبلی نشان می دهد، بستر های موج دار سینوسی به همراه شیب معکوس می تواند گزینه مناسبی برای به کارگیری در حوضچه های آرامش به جهت استهلاک انرژی پرش هیدرولیکی به حساب آید .

آبگیرهای کفی یا کفهای مشبک سازه های فلزی هستند که جهت انحراف آب در بستر جریان نصب می شوند. بکارگیری این سازه ها یکی از روشهای مطمئن و کارآمد در آبگیری از رودخانه های کوهستانی با شیب تند و بار بستر درشت دانه می باشد. یکی از اشکال آبگیرهای کفی که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته، آبگیر کفی ساخته شده از شبکه میله های طولی و عرضیِ متقاطع است. این شکل خاص که کف مشبک با میله های متقاطع نامیده می شود، نسبت به آبگیر کفی با میله های طولی و یا آبگیر کفی با میله های عرضی، به لحاظ سازه ای عملکرد بهتری در مقابل نیروهای وارده دارد. تحقیق حاضر با هدف بررسی دقیق رفتار هیدرولیکی انواع مختلف آبگیرهای کفی، خصوصاً آبگیر کفی با میله های متقاطع انجام گردید. در این پژوهش تعداد 9 کف مشبک از میله های طولی، میله های عرضی و میله های متقاطع با درصد بازشدگی های مختلف ساخته شد و در کانالی با شیب های متفاوت نصب گردید. در مجموع 315 سری آزمایش با عبور دادن دبی های مختلف آب زلال و جریان دارای رسوب (با سه نوع دانه بندی مختلف) و طولهای متفاوت سازه کف مشبک انجام گرفت. در هر سری آزمایش، دبی منحرف شده توسط کف مشبک، دبی باقیمانده در کانال، اعماق بالادست و پایین دست کف مشبک، رسوبات تله افتاده توسط کف مشبک و رسوبات رد شده از روی کف مشبک اندازه گیری و ثبت گردید. با استفاده از داده های موجود، ضریب تخلیه و نسبت تله اندازی رسوبات توسط این نوع کف مشبک تحت تاثیر پارامترهای مختلف هیدرولیکی و هندسی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا با استفاده از آنالیز ابعادی، رابطه بی بعدی مابین متغیر وابسته و متغیر های مستقل استخراج گردید و سپس بین داده های حاصل از آزمایش، رابطه مناسبی برازش داده شد. در ادامه مفهوم خط جریان تقسیم کننده دبی و کاربرد آن در تعیین میزان دبی منحرف شده توسط کف مشبک معرفی شد و بر اساس پروفیل سرعت عمقی، رابطه ای برای تخمین موقعیت خط جریان تقسیم کننده دبی بدست آمد. در انتها ابعاد هندسی کف مشبک و کانال انحراف تحتانی به روش الگوریتم ژنتیک بهینه سازی گردید. در این راستا ابتدا تابع هزینه های اجرای کف مشبک و کانال انحراف، برحسب متغیرهای طراحی و بر مبنای فهرست بهای رشته آبیاری و زهکشی سال 1388 تشکیل شد. سپس محدودیتهای طراحی بر اساس ضوابط هیدرولیکی جریان متغیر مکانی و برخی ملاحظات اجرایی تعیین گردید. در نهایت با اجرای برنامه الگوریتم ژنتیک نوشته شده در محیط matlab، ابعاد هندسی بهینه برای یک مثال موردی بدست آمد و نتایج آن در قالب نمودارهای طراحی ارایه گردید.

حوضچه های رسوبگیر عمدتا برای حذف رسوبات اضافی وارد شده به کانالهای آبیاری و یا کانال های منشعب شده از رودخانه ها و منتهی به توربین ها استفاده می شوند. این سازه ها همچنین در طرح های تصفیه پساب در دو نوع اولیه و ثانویه بکار رفته است که اکثر مطالعات صورت گرفته، در این حوزه متمرکز است. تحقیقات بسیاری با استفاده از تکنیک های دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) برای مدل کردن روند ته نشینی در تانک های رسوبگیر انجام گرفته است. این تحقیقات به منظور پیش بینی الگوهای جریان سیال و فرایند پخش ذرات رسوب در طول تانک انجام می شود. مدل های زیادی برای طراحی این حوضچه ها پیشنهاد شده که بعضا با اختیار کردن فرضیات ساده کننده منجر به نتایج غیر واقعی می شوند. تعدادی از این روش ها نیز چنان پیچیده اند که یا تمایل به استفاده از آنها نیست و یا اینکه نیاز به داده های زیادی برای اجرا دارند. در پژوهش حاضر، فرآیندهای هیدرودینامیکی موجود در تانک رسوبگیر، با استفاده از روش حجم محدود و به کمک شبیه سازی گردابه های بزرگ (les) مدلسازی شده و ذرات رسوب با فرض حرکت لاگرانژی تحلیل شدند. در این مدل جریان سیال تراکم ناپذیر فرض شده است. به منظور صحت سنجی مدل مورد مطالعه نتایج حاصله با داده های آزمایشگاهی و عددی مقایسه شد. مدلسازی در دوبخش برای تانک رسوبگیر با شیب بستر ثابت و برای تانک هایی با شیب بستر متغییر صورت گرفت و نتایج استخراج گردید. با دانستن سرعت در جهات افقی و قائم در سلول های محاسباتی و نیز با محاسبه سرعت سقوط ذرات رسوب که از معادلات هیدرودینامیکی حاکم بر ذره رسوب حاصل شده، می توان مسیر حرکت هر ذره را با توجه به اندازه و چگالی آن پیش بینی نمود. بر اساس این تحلیل ها دامنه ذرات تله اندازی شده و میزان ذرات خروجی از تانک با قطرهای مختلف با شبیه سازی حرکت ذرات رسوب، محاسبه شده و در نهایت راندمان تله اندازی تانک های رسوبگیر با شیب های مختلف ارائه شده است.

اختلال در سرویس دهی یک شبکه شریان حیاتی، ممکن است باعث تشدید خسارت های بعدی مثل آتش سوزی ها، قطع ارتباطات و انفجارهای دیگر یا گسترش بیماری های واگیردار شود. شریان های حیاتی، سه ویژگی مهم شامل گستردگی زیاد، وابستگی عملکرد آن ها به یکدیگر و تشدید آسیب دیدگی به علت اثر متقابل آن ها با سازه های دیگر را دارا هستند. پیامدهای ناشی از صدمه دیدن این نوع سازه ها به پنج دسته اصلی تقسیم می شوند: 1. قطع خدمات و وقفه در فعالیتهای انسانی و اختلال در چرخه زندگی 2. خسارت های مالی مستقیم 3. تشدید خطرهای بعدی مثل آتش سوزی ها و شیوع بیماری-ها و تهدید ایمنی جوامع بشری در سطح کلان در هر شبکه لوله های مدفون به دلیل کاربردهای گوناگونی چون تامین آب آشامیدنی، دفع فاضلاب، انتقال مواد سوختنی مثل نفت و گاز، عبور دادن خطوط انتقال برق و تلفن و نیز کاربردشان در زمینه حمل و نقل مثل تونل و مترو، باعث شده که آن ها بخش با اهمیتی از سازه های شبکه ای را تشکیل دهند. خطوط لوله مدفون نقش به سزایی در ارائه خدمات و چرخه اقتصادی کشور ایفا می کند. درصد زیادی از خطوط لوله مدفون به منظور انتقال آب برای مصارف عمومی، کشاورزی و صنعتی اختصاص دارد. با توجه به این که کشور ایران سرزمینی لرزه خیز است و احتمال وقوع زلزله های با قدرت زیاد در آن بالاست، برای کاهش خسارت های جانی و مالی به یک برنامه-ریزی صحیح و جامع نیاز است. دراین راستا شناخت رفتار و عملکرد سازه ها و یا سیستم های مختلف و سپس ارائه طرح های مناسب برای مقاوم کردن آن ها الزامی است. بی شک خطوط لوله های مدفون به علت اهمیت و ویژگی های خاصی که نسبت به سایر سازه ها دارند، به توجه ویژه ای نیاز دارند. با توجه به اهمیت لوله های مدفون آب توجه پژوهشگران به طرح لرزه ای این لوله ها جلب شد. نتیجه این تحقیقات انجام آزمایش های مختلف و ارائه مدل های گوناگون برای شناخت رفتار این لوله ها و نیز معرفی روش های تحلیلی مختلف در طی چند دهه تحقیقات بوده است. به دلیل وارد شدن پارامترهای مربوط به خصوصیات خاک، خصوصیات خط لوله و مشخصات زلزله طرح، تعداد پارامترها زیاد بوده و لذا روش های تحلیلی ارائه شده مشکل و وقت گیر می باشند. بدین سبب مهندسین طراح رغبت چندانی به تحلیل و طراحی لرزه ای لوله های مدفون از خود نشان نمی دادند. برای گریز از این مشکل با بکارگیری فرضیات ساده شده و حذف پارامترهای کم ارزش و نیز استفاده از مدلهای آزمایشی، روشهای ساده تری ارائه گردیده است. بعضی از کشورها با بررسی روشهای تحلیلی و اصلاح آن ها اقدام به تهیه آئین نامه طرح لرزه ای لوله های مدفون نموده اند. 1-2 هدف و ضرورت تحقیق شهر بزرگی مانند مشهد که در توسعه مداوم اما بدون تجربه یک زلزله قوی گام برمی دارد کاملا آسیب پذیر بوده و لذا ضروری است که تدابیر لازم جهت مقابله با زلزله در آن برای هر یک از شریان های حیاتی اتخاذ گردد. لازم است که خطوط لوله های مدفون به گونه ای طراحی شوند که اولا خدمات و امدادرسانی بعد از زلزله دچار وقفه نشود، ثانیا خسارت-های وارد به شبکه در حد قابل قبول باشد. به دلیل وارد شدن پارامترهای گوناگون مربوط به خاک، خط لوله و زلزله، نیاز به انجام محاسبات با حجم اطلاعات پایه ای مورد نیاز نسبتا زیاد بوده و شاید در مواردی امکان تهیه آن در مراحل اولیه مطالعات میسر نباشد. طولانی بودن راه حل و نیاز به اطلاعات زیاد، یک عیب اساسی برای روش های تحلیلی به شمار می رود که باعث غیر عملی بودن آن روش می گردد. برای گریز از این مشکل لازم است که با انجام مطالعات بیشتر تعدادی از پارامتر ها که تاثیر قابل ملاحظه ای در مقادیر مورد برآورد ندارند حذف نموده و روشی با اطلاعات پایه ای کمتر و طبیعتا ساده تر ارائه کرد. روشن است که روش پیشنهادی باید حداقل دو ویژگی را دارا باشد: 1- از جنبه ایمنی قابل اطمینان باشد. 2- از نظر اقتصادی توجیه پذیر باشد]1[. برای ایمن ساختن لوله ها ابتدا باید بارهای وارد بر خطوط لوله و منشا آسیب پذیری آن ها مشخص گردد. سپس با استفاده از تجربه خرابی لوله و انجام آزمایش ها و مطالعات مربوطه دیگر، رفتار سازه ای آن ها مورد شناسایی قرار گیرد. با درک بهتر از رفتار خطوط لوله می توان پارامترهای موثر در مقاوم سازی لوله ها را در برابر خطرهای محتمل بررسی کرده و در نهایت اقدام به معرفی روش های مقاوم سازی نمود]2[. هدف از انجام این پایان نامه ارزیابی میزان عملکرد ضد لرزه ای سیستم آبرسانی شهر مشهد و اتخاذ راهکارهایی به منظور پیشگیری از بحران می باشد. در این پژوهش سعی شده است که با استفاده از پارامترهای موثر بر آسیب (از جمله قطر لوله، جنس لوله، عمق دفن، شدت زلزله و غیره) به عنوان ورودی شبکه عصبی، با دقت قابل قبولی مقدار آسیب لوله های مدفون به عنوان خروجی شبکه پیش بینی شود. 1-3 ساختار پایان نامه فصول هفت گانه این پایان نامه به طور عمده به مباحث زیر اختصاص دارند: در فصل اول به طور خلاصه و بنیادی در مورد تفکر و ساختار این پایان نامه و اهمیت و ضرورت تحقیق روی این موضوع پرداخته شده است. در فصل دوم مشخصات انواع لوله-های مدفون، بارهای وارد بر آن ها و رفتار لوله ها در برابر اثرات ناشی از زلزله و مودهای خرابی لوله ها ارائه شده است. در ادامه در فصل سوم به طور خلاصه به بررسی مطالعات گذشته درمورد تخمین آسیب پذیری و خرابی لوله های مدفون پرداخته می شود. در فصل بعدی شبکه عصبی مصنوعی توضیح داده می شود. در فصل پنجم روش گردآوری اطلاعات و پردازش آن ها به طور مفصل شرح داده شده است. با در دسترس داشتن مشخصات لوله های مدفون شهر مشهد، نوع خاک و عمق دفن و ... متناظر با هر لوله، ضرائب تاثیر هر یک از این پارامترها بر لوله های مدفون به دست آورده شده است. هم چنین مدل بهینه شبکه عصبی مصنوعی پیشنهاد شده است. در نهایت با دریافت اطلاعات ورودی و زلزله طرح مورد نظر احتمال آسیب لوله یا یک شبکه به عنوان خروجی ارائه می شود. در نهایت در فصل آخر نتایج تحقیق و پیشنهادات برای تحقیقات بعدی ذکر شده اند.

نیاز انسان در جهت شناخت جریان و پارامترهای موثر بر آن و ارائه راهکارهای عملی و نزدیک به حقیقت در مدل نمودن خصوصیات هیدرولیکی جریان آب در کانال های مصنوعی و سازه های هیدرولیکی و جریان رودخانه ها، برای استفاده بهینه تر آشکار می باشد. تنش برشی یکی از مهمترین پارامترهای هیدرولیکی در اغلب مطالعات جریان در کانال های باز و مهندسی رودخانه می باشد. توزیع تنش برشی مرزی در پیش بینی مقاومت جریان ، انتقال رسوب و کاویتاسیون اهمیت دارد. شناخت توزیع تنش برشی در پیرامون کانالهای باز جهت کارهای مهندسی رودخانه برای پیش بینی مورفولوژی رودخانه، محافظت بستر رودخانه، سواحل رودخانه و سازه های کنترل سیلاب ضروری می باشد . مسئله توزیع تنش برشی بستر و دیواره های جانبی دارای اهمیت بسیاری می باشد. در این تحقیق تلاش شد با استفاده از تنش برشی نیوتنی و نحوه محاسبه آن و با استفاده از اندازه گیری سرعت، روشی سریع و با دقتی مناسب جهت محاسبه توزیع تنش برشی در جداره ها بدست آورده شود. با توجه به اینکه کارهای محققان پیشین در بدست آوردن تنش برشی جداره اغلب روش هایی هندسی بوده و زمان زیادی جهت بدست آوردن تنش با دقت مناسب می برد و اکثرا نیز روشها برای مقاطع خاصی می باشد که در مقاطع دیگر نتایج خوبی ارائه نمی کند، در این تحقیق به دنبال روشی از نظر زمانی سریعتر و با دقت مناسب جهت بدست آوردن توزیع تنش برشی در جداره ها هستیم. برای این کار از کارهای آزمایشگاهی محققان دیگر و مدل سازی عددی جهت توسعه روش استفاده شد. جهت توسعه مدل از نرم افزار فلوئنت که یکی از نرم افزارها جهت مدل کردن جریان می باشد استفاده شد. دو مقطع معمول در کانال ها، مقطع مستطیلی و مثلثی در این تحقیق استفاده گردید. جهت مقطع مستطیلی از b/h های 8 ، 4 ، 1و 0.5 استفاده شد و مقاطع مثلثی انتخاب شده دو مقطع با زوایای 60 و90 درجه بودند. با استفاده از کارهای آزمایشگاهی و مدل سازی عددی مقدار سرعت و تنش برشی جداره در مقاطع مختلف را بدست آورده و سپس در فواصل مختلف از جداره ها تنش برشی حاصل از مدل محاسبه و توزیع تنش برشی بدست آمده را با توزیع تنش برشی واقعی حاصل از کارهای عددی و آزمایشگاهی در حالت بی بعد مقایسه و مقدار خطا را برای آن بدست آوردیم. توزیع تنش های بدست آمده از این مدل بررسی و بهترین موقعیت ها جهت برداشت سرعت برای بدست آوردن توزیعی با کمترین خطا پیشنهاد گردید.

پدیده فرسایش و رسوب گذاری تحت اثر سیلاب باعث تغییر فرم بستر و مقطع هندسی رودخانه و در نتیجه تهدید مناطق مجاور رودخانه در هنگام سیلاب، تبعات زیست محیطی و افزایش هزینه لایروبی می شود. از این رو مدل های ریاضی و روابط متعددی برای بررسی انتقال رسوب در رودخانه ها ارائه شده است که به علت تاثیر تغییرات مکانی و زمانی شرایط هیدرولوژیکی حوضه آبریز و هیدرولیک رودخانه از پیچیدگی خاصی برخوردار است و به پارامتر هایی مانند دانه بندی ذرات بستر، دمای آب و سرعت سقوط ذرات بستگی دارد. در قسمت اول این تحقیق نتایج حاصل از مدل سازی میزان انتقال رسوب و تغییر فرم بستر در رودخانه فاروب رومان نیشابور، با استفاده از ترکیب معادلات مختلف انتقال رسوب و روش های محاسبه سرعت سقوط ذرات بررسی می شود. بدین منظور از مدل hec ras 4.1 که قابلیت مدل سازی جریان آب و رسوب در بسترهای متحرک را داراست، استفاده شده است. همچنین در قسمت دوم این تحقیق تخمین مقادیر رسوب حمل شده در رودخانه هلیل رود کرمان بوسیله مدل سازی با شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنتاجی فازی انجام گرفت. به منظور دستیابی به تخمینی نزدیک به واقعیت از میزان رسوبات حمل شده توسط رودخانه از داده های همزمان اندازه گیری شده ماهانه دبی و دبی رسوب در ایستگاه های هیدرومتری رودخانه استفاده گردید. در این مدل سازی 3 حالت مختلف از داده های ورودی برای محاسبه دبی جاری رسوب در نظر گرفته شد. برای مدل سازی فازی، داده های ورودی در نرم افزار matlab به صورت توابع مثلثی و ذوزنقه ای وارد گردید و قوانین فازی در نظر گرفته شد. همچنین برای مدل سازی در شبکه عصبی از شبکه پرسپترون وزیر مجموعه آن، شبکه پس انتشار خطا استفاده گردید. برای مقایسه نتایج مدل سازی فازی و شبکه عصبی، ضرایب کارایی شامل ضرایب همبستگی، انحراف معیار و میانگین داده ها بین مقادیر رسوب مشاهداتی و رسوب خروجی محاسبه گردید. نتایج مدل سازی حاکی از دقت بالای روش های هوش مصنوعی نسبت به منحنی سنجه در برآورد دبی بار معلق رسوب بود.

در این پایان نامه پدیده ضربه قوچ به عنوان یک پدیده زودگذر، میرا و مخرب در سیستم های انتقال سیالات و خطوط لوله جریان معرفی می گردد. تجهیزات مختلفی برای کنترل و مهار این پدیده وجود دارد. در میان تجهیزات مقابله با ضربه قوچ مخزن ضربه گیر تحت فشار بیشترین و ایده آل ترین امکانات را در مقابل پدیده ضربه قوچ فراهم می کند. این وسیله هم در فاز فشار منفی و هم در فاز فشار مثبت عمل می کند بدین معنی که هم از گسیختگی ستون آب جلوگیری می کند و هم افزایش فشار را جذب می کند. هیدرولیک ضربه قوچ خطوط انتقال آبی که توسط مخازن ضربه گیر تحت فشار محافظت شده اند از دهه 1930 مورد توجه محققین بوده است. محققین مختلف روشها و پارامترهای متفاوتی مثل استفاده از تئوری جریان تراکم ناپذیر، در نظر نگرفتن اصطکاک خط لوله، استفاده از رابطه پلی تروپیک و همچنین نسبت افت هد ورودی به خروجی مخزن را برای طراحی این مخازن در نظر گرفته اند و نمودارهای تجربی زیادی تولید کرده اند. از روش الگوریتم ژنتیک برای یافتن مکان بهینه نصب مخزن ضربه گیر تحت فشار استفاده شده است. در تحقیقات گذشته از روش شبکه عصبی مصنوعی با 8 پارامتر ورودی برای تعیین ابعاد مخازن تحت فشار در خطوط انتقال آب و 32 پارامتر ورودی در شبکه های توزیع استفاده شده است. در این پایان نامه از روش شبکه عصبی مصنوعی با 9 پارامتر ورودی برای تعیین ابعاد بهینه مخازن ضربه گیر تحت فشار در خطوط انتقال آب استفاده شد. به منظور آموزش شبکه عصبی از یک سری مجموعه داده ورودی استفاده شد. برای تولید این داده ها از نرم افزار hammer کمک گرفته شد. در نهایت نیز به عنوان یک نمونه موردی ابعاد بهینه مخزن ضربه گیر تحت فشار موجود در خط انتقال طرقبه با استفاده از روش شبکه عصبی بدست آمد.

با رشد جمعیت و تغییرات آب و هوایی که روی منابع آب اثر می گذارند، سیستم های انتقال آب و مخصوصا کانال های آبیاری موجود بایستی به منظور بهینه سازی استفاده از این منبع گرانبها، به شکل امروزی و مدرن درآیند. مدیریت این سیستم ها نیازمند مدل های دقیقی نیز برای توصیف هیدرولیک جریان می باشد. مدل سنت-ونانت یکی از مدل های مرسوم در شبیه سازی رفتار هیدرولیکی جریان در مجاری روباز مورد استفاده گسترده ای در بین محققین و مهندسین قرار گرفته است. با توجه به شکل پیچیده و غیرخطی این معادلات مدل های ساده شده سنت-ونانت در مطالعات کاربرد وسیع تری داشته اند که مدل خطی برای مدلسازی درحوزه فرکانس و زمان مناسب و از دقت بالایی برخوردار است. در این بین شبیه سازی در حوزه زمان و فرکانس همیشه مورد توجه بوده تا به شناخت دقیق تر رفتار سیستم ها و پیش بینی وضعیت عملکرد آن ها منجر شود. اساسا حوزه فرکانس به دلیل وجود ابزاری مناسب در این حوزه در زمینه ارزیابی پایداری، میرایی و اندرکنش امواج بسیار مناسب تر از حوزه زمان بکار می آید و حوزه زمان تنها نحوه تغییرات پارامترها را در گستره رمان نشان می دهد که شاید تفسیر آن در این حوزه براحتی صورت نپذیرد. تبدیل لاپلاس در رابطه با معادلات خطی شرایطی را فراهم می آورد تا پاسخ تحلیلی این معادلات در حوزه فرکانس بدست آید و از طریق تبدیل لاپلاس معکوس این پاسخ تحلیلی می تواند در نهایت بصورت تحلیلی یا عددی در حوزه زمان مهیا گردد. شکل پیچیده معادلات باعث گردیده که پاسخ تحلیلی از این طریق تنها برای شرایط ساده هیدرولیکی و حذف برخی ترم های غیرخطی در معادلات اصلی ممکن باشد. هدف این پایان نامه ارزیابی بهتر رفتار این معادلات خطی در حوزه فرکانس و خطی سازی پاسخ تحلیلی این معادلات در حوزه فرکانس به کمک بسط تیلور می باشد. استفاده از این تقریب ها رفتار پایداری و میرایی جریان را به خوبی توابع دقیق نشان می دهند. به علاوه رویکردی عددی معرفی و استفاده می گردد، بطوری که قابلیت کاربرد برای معادلات پیچیده را داشته باشد و در عین حال دقت، همگرایی و بازدهی محاسباتی را به بهترین نحو ارضا نماید. در بین روش های موجود، روش de hoog روشی بسیار دقیق در حل معادلات خطی سنت-ونانت است و بازدهی محاسباتی آن از روش های عددی مرسومی مانند پریزمن نیز بالاتر است.

زیرفشارهای ناشی از جریانهای تند در سازه های هیدرولیکی موضوعی بوده که از گذشته برای انجام یک طراحی ایمن و پایدار مورد توجه بوده است. از عوامل اصلی ایجاد زیرفشارها در سرریز دالها که کمتر به آن پرداخته شده، ترک ها و درزهای اجرایی موجود بر روی سرریزها می باشد. خسارات ناشی از نیروهای زیرفشار جریان آب سرریزها، عموما از محل ترکها و درزها که دارای بیشترین فرسایش مصالح فونداسیون و نیروی زیرفشار می باشد شروع می شوند. اگر این خسارتها کنترل و مهار نشود می تواند سبب شکست کامل و جدایی کامل دال سرریز گردد.از مهمترین عوامل موثر بر نیروی بالابرنده ناشی از عبور جریان از روی درزها و ترکها می توان به شکل درز، عرض درز، ارتفاع روآمدگی،جهت قرارگیری درز و سرعت جریان اشاره نمود. از دیگر پارامترهای موثر بر فشار بالابرنده در محل درز روآمده، نوسانات و فشار ضربه ناشی از برخورد جریان با لبه روآمده می باشد. هوای مخلوط در آب، آب را به سیالی دوفازی تبدیل می کند که سرعت انتشار موج ضربه در آن به طور قابل توجهی کاهش یافته و سرعت انتشار موج در آب تابعی از مقدار هوای مخلوط شده می باشد. در این تحقیق مدلهای آزمایشگاهی به نحوی طراحی گردیدند تا با ایجاد تنوع و مشابهت آن با اندازه های واقعی، بتوان تاثیر پارامترهای مختلف موثر بر فشار بالابرنده را بررسی واز داده های بدست آمده از فشارهای بالاآورنده ایجاد شده توسط جریانهای با سرعت بالا بر روی درزهای باز برای نمونه های واقعی استفاده نمود. علاوه بر این مقادیر جریانهای داخل شکافها یا ترکها برای حالتهای مختلف اندازه گیری شده است تا بتوان تخمین مناسبی از دبی زهکشی درزها بدست آورد. داده های آزمایشگاهی با مدلسازی عددی با استفاده از برنامه کامپیوتری fluent مقایسه و بررسی گردید. با استفاده از نتایج این تحقیق و آزمایشهای صورت گرفته، نگرشی عمیق تر به رفتار فشارهای بالا برنده و جریانهای درون درز/ ترک برای پارامترهای مختلف درز ایجاد شد. دانستن اینکه چگونه در درزها و ترکها، فشار و جریان به زیر دال منتقل می شود، از نظر مهندسی حایز اهمیت است.بر اساس این یافته ها توصیه هایی جهت بازبینی، اصلاح روشها و دستورالعملهای نگهداری و تعمیر ارائه گردیده است.

در این تحقیق به بررسی پرش هیدرولیکی بر روی بستر زبر پرداخته شده و تاثیرات افزایش ارتفاع زبری بر روی پارامترهای پرش و افت انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. پرش هیدرولیکی برروی بسترهای زبر درشت دانه، با زبریهای یکنواخت در فلوم افقی مستطیلی به عرض 30 سانتیمتر، طول 11 متر، نرخ جریان از l/s 3 تا l/s 30 و اعداد فرود بین 1/2 تا 6/17 انجام شده است. آزمایش ها برای بستر صاف و دو زبری با قطر میانه 5/3 و 11 میلیمتر و سه باز شدگی دریچه انجام شدند. مشخص شد که عمق ثانویه پرش بر روی سطوح زبر نسبت به سطوح صاف کاهش دارد و برای برخی از آزمایش ها تغییر در ارتفاع زبری ها تأثیر چندانی برروی مشخصات پرش ندارد و برای سایر آزمایشات با افزایش زبری مشخصات پرش تحت تأثیر قرار می گیرد. مقدار عمق ثانویه نسبت به حالت کلاسیک 21 درصد کاهش می یابد. طول پرش نسبت به حالت کلاسیک بین 30 الی 47 درصد کاهش می یابد. تنش برشی کف بر روی بسترهای زبر بیشتر از بسترهای صاف می باشد. افت انرژی درکل پرش به میزان 34 درصد کاهش می‎یابد، طول غلتاب، افت انرژی در بالادست پرش و پروفیل سطح پرش نیز مورد بررسی قرار گرفتند.

یافتن موقعیت نشت در شبکه های توزیع یکی از مسائل و دغدغه های مهم کاربران و سازمان های مربوطه می باشد. این مسئله برای کشورهایی مثل ایران که جزء کشورهای کم آب و خشک جهان محسوب می شوند از اهمیت بیشتری برخوردار است. در مرتبه نخست باید موقعیت نشت مشخص شود تا با انجام عملیات به موقع از هدرروی آب جلوگیری شود. لذا تاکنون روش هایی جهت تشخیص موقعیت نشت ارائه شده است که مستلزم برداشت های زیاد هیدرولیکی و یا بررسی نقطه ای شبکه آبرسانی می باشند. در این پایان نامه، روش جدیدی جهت تشخیص موقعیت نشت در شبکه به کار گرفته شده که با کمترین میزان فشارسنجی گرهی در شبکه، موقعیت نشت و یا موقعیت برداشت غیرمجاز و یا وقوع حوادث را در شبکه مشخص می کند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که این روش می تواند با حداقل برداشت اطلاعات هیدرولیکی از نوع فشارهای گرهی، موقعیت دقیق نشت را در شبکه های آبرسانی مختلف مشخص کند. همچنین جهت تعیین مقدار دقیق نشت، یک کد در محیط برنامه matlab نوشته شده است.

اخیرا روشهای مبتنی بر کالیبراسیون برای تعیین مقدار و موقعیت همزمان تمامی نشت های شبکه های توزیع آب شهری مورد توجه محققین زیادی قرار گرفته است. در این پایان نامه دو روش بهینه یابی شامل روش بهینه یابی کلونی مورچه ها و روش حذف مرحله ای برای کالیبراسیون شبکه های توزیع آب مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از برخی فرضیات منطقی برای بهبود نتایج استفاده شد. در این تحقیق گروه بندی مصارفی گرهی و زبری لوله ها که بوسیله آن تعداد مجهولات کاهش داده می شود، استفاده نشد. همچنین برداشت اطلاعات مشاهداتی یکبار انجام شد و از بارگذاری های مختلف برای ایجاد مشاهدات اضافی استفاده نشد. به عبارتی تحلیل ها با درجات آزادی زیاد انجام شد. در این تحقیق روشی جدید برای بررسی حساسیت جوابها به میزان خطای اندازه گیری توسعه یافت. کلیه روش های پیشنهادی بر روی شبکه های فرضی برگرفته شده از مراجع مرتبط، مورد سنجش قرار گرفت و نتایج بدست آمده با نتایج ارائه شده در مراجع اصلی مقایسه شد. علاوه بر این برای بررسی قابلیتهای روش در شرایط نسبتا واقعی، روش های پیشنهادی بر روی شبکه ای که به همین منظور در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد ساخته شد، نیز اجرا شد. نتایج بدست آمده از این تحقیق به خوبی توانایی روش های مبتنی بر کالیبراسیون را در یافتن مقدار و موقعیت نشت نشان دادند. همچنین روش های aco و ssemدر مقایسه با روشهای پیشین،علاوه بر اینکه به میزان قابل توجهی در تعداد تکرار و زمان رسیدن به جواب کاهش ایجاد کردند، توانستند دقت جواب های بدست آمده را نیز افزایش دهند. یافته های این تحقیق نشان داد که رسیدن به مقادیر برازندگی خوب نمی تواند به تنهایی تضمین کننده یک کالیبراسیون خوب باشد. بدین منظور توصیه می شود که قبل از هر کار، تعداد و موقعیت بهینه نصب فشارسنج ها بررسی شود. در این تحقیق روشی جدید متناسب با مساله نشت یابی برای بهینه یابی موقعیت فشارسنجی ارائه شد و توانایی های آن با اجرا روی شبکه ای فرضی و همچنین بر روی بخشی از شبکه شهر تایباد به اثبات رسید. همچنین در این تحقیق دو روش ساده برای اعتبارسنجی نتایج بدست آمده در نشت یابی نیز ارائه شد.

طراحی بهینه سیستم های انتقال و توزیع آب و ایمنی آنها در برابر فشارهای ناشی از جریان های گذرا از موضوعات مهمی است که امروزه مهندسان و طراحان با آن روبرو هستند. از اینرو مطالعه جریان های گذرا می-تواند سهم بسزایی در این زمینه داشته باشد. بنابراین اطلاع از میزان اهمیت هر یک از عوامل موثر در این طراحی کمک بزرگی خواهد بود تا اثر آن عوامل به طور جدی تر بررسی شود. در تحقیق حاضر سعی شده عوامل مختلف تاثیر گذار بر فشـــارهای ایجاد شده ناشی از جریان های گـــذرا، با انجام آزمایش هایی در مدل آزمایشگاهی ای که به همین منظور طراحی و ساخته شده است و همچنین با استفاده از مدل شبیه سازی شده آن در نرم افزار hammer، مورد بررسی قرار گیرد؛ که نهایتا با تعیین میزان حساسیت هر یک از این عوامل در ایجاد فشارهای بیشینه و کمینه، می توان از آنها در طراحی هر چه دقیق تر و بهینه تر شبکه های انتقال آب بهره جست. در این تحقیق ابتدا داده های اولیه از مدل آزمایشگاهی شامل ضریب جریان شیرها، سرعت موج درون لوله و ضریب زبری لوله ها، جهت مدلسازی رایانه ای، استخراج گردید. آنگاه نتایج مدل شبیه سازی شده نرم افزاری توسط مدل آزمایشگاهی در دو حالت جریان پایدار و جریان گذرا اعتبار سنجی شد، سپس جهت در نظر گرفتن مجموعه کاملی از حالات رخ دادن جریان های گذرا در شبکه های آبرسانی، دو حالت رایج بوجود آمدن این نوع جریان ها یعنی حالت بسته شدن سریع شیر و نیز حالت از کار افتادن ناگهانی پمپ مورد مطالعه قرار گرفت و در هر حالت آزمایش های متعددی برای بررسی اثر عوامل مختلف تاثیر گذار بر روی فشارهای بوجود آمده، به انجام رسید که نتایج در قالب جداول و نمودار ها ارائه شده است.

در حال حاضر هدر رفت آب به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. از طرفی تقاضا برای آب در حال افزایش است. این مساله مدیریت تقاضا و اصلاح الگو مصرف را ضروری ساخته است. از مهمترین روش های مدیریت مصرف، کاهش آب به حساب نیامده می-باشد. روش های زیادی جهت کاهش آب به حساب نیامده در شبکه های آبرسانی وجود داشته که هر کدام دارای محدودیت هایی می-باشد. در این تحقیق یک ایده جدید جهت تعیین موقعیت و مقدار نشت در شبکه های توزیع آب با استفاده از تحلیل اختلاف فشارهای گرهی در حالت نشت دار و بدون نشت و همچنین استفاده از شبکه های عصبی معرفی می شود. نتایج حاصل از فشارسنجی گرهی نشان می دهد که این روش می تواند با حداقل برداشت اطلاعات هیدرولیکی از نوع فشارها، علاوه بر تعیین موقعیت نشت های موجود گرهی، گرهی که نشت بیشتر را دارد و همچنین مقدار دقیق نشت را شناسایی کند. در روش دیگر با تولید داده های آموزشی و اعمال آن به شبکه های عصبی، شبکه قادر خواهد بود که با دریافت فشار گرهی موقعیت و مقدار دقیق نشت گرهی را تعیین کند. تولید داده -های آموزشی با اعمال نشت فرضی در گره های مشخصی از شبکه و برداشت فشار گرهی انجام می شود و در نتیجه با وارد کردن این داده ها به سیستم، شبکه های عصبی قادر خواهد بود که به رابطه بین فشار، موقعیت و مقدار نشت در شبکه دست پیدا کند. جهت دستیابی به بهترین جوابها نیز انتخاب فشارسنجی در هر دو روش از اهمیت بالایی برخوردار بوده به طوری که در هر مرحله بایستی گره های انتخابی فشارسنج از بین گره های احتمالی نشت دار انتخاب گردد و در صورت عدم رعایت این موضوع نمی توان به جواب های خوبی دست یافت

تعیین ضریب تصحیح اندازه حرکت در جریان های متغیر مکانی با افزایش دبی و نحوه تغییرات آن در طول جریان، می تواند میزان دقت در پیش بینی پروفیل سطح جریان را که از فاکتورهای مهم طراحی می باشد، به میزان قابل ملاحظه ای بالا ببرد. به همین دلیل محققین زیادی بر اعمال مقدار دقیق این ضریب در معادلات حاکم بر این نوع جریان ها، تأکید فراوانی داشته اند. اما به دلیل نامعلوم بودن مقدار این ضریب، طراحان در حال حاضر مقدار آن را برابر با واحد در نظر می گیرند. در واقع باید اذعان نمود که توزیع سرعت در مقطع کانال غیریکنواخت بوده و در طول جریان تغییر می کند و اعمال ضریب تصحیح عدم یکنواختی سرعت در معادله اندازه حرکت حاکم بر جریان های متغیر مکانی (?)، منجر به پیش بینی دقیق تر پروفیل سطح جریان خواهد شد. بنابراین در جریان های متغیر مکانی با افزایش دبی باید ? را به صورت تابعی متغیر در نظر گرفت و معادلات حاکم بر این نوع جریان ها را باز نویسی نمود، تا پیش بینی پروفیل سطح جریان با استفاده از روش متداول هیندز و یا هر روش دیگری، از دقت بیشتری برخوردار گردد. در این پایان نامه با در نظرگرفتن ? به صورت تابعی متغیر در طول کانال و با استفاده از یک روش ریاضی تقریبی تحلیلی به نام روش آشفتگی و بر مبنای کاربرد معادله اندازه حرکت در جهت جریان، معادله پروفیل سطح جریان برای جریان های متغیر مکانی با افزایش دبی بدست آورده شده است. در ضمن با در نظر گرفتن چهار معادله مختلف برای ? و انطباق بین پروفیل بدست آمده از روش آشفتگی و مشاهدات آزمایشگاهی beecham و همکاران [4]، مناسب ترین معادله برای نشان دادن تغییرات ? در طول کانال برای این آزمایش ها ارائه شده است.

در این پژوهش با ساخت مدل آزمایشگاهی، دبی منحرف شده در شرایط مختلف شیب طولی کانال، دانه بندی محیط متخلخل درون آبگیر، شیب سطح فوقانی، طول و ارتفاع آبگیر، مقادیر دبی کل جریان، دبی منحرف شده توسط آبگیر و سایر پارامترهای مؤثر اندازه¬گیری گردید. همچنین روابط ارائه شده در تحقیقات گذشته با نتایج حاصل از آزمایشات جدید مقایسه و علت عدم تطابق این روابط مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به عدم جوابگویی مدلهای گذشته، در ابتدا با استفاده از مبانی تحلیلی رابطه جدیدی برای تخمین دبی منحرف شده توسط آبگیرهای کف متخلخل پیشنهاد گردید. سپس ضمن شناسایی کلیه پارامترهای مؤثر بر عملکرد این نوع از آبگیرها، پارامترهای بدون بعد مربوطه با استفاده از فن تجزیه و تحلیل ابعادی استخراج گردید. با توجه به مبانی ذکر شده، 700 ترکیب مختلف به منظور سنجش تاثیر پارامترهای مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و نهایتاً با استفاده از رگرسیون چند متغیره بین مشاهدات آزمایشگاهی، معادلات جدیدی برای تخمین ضریب آبگذری آبگیر در شرایط مختلف پیشنهاد گردید. علاوه بر این آزمایشهایی به منظور بررسی امکان آبگیری از جریان زیرسطحی انجام گرفت که بر اساس این آزمایشها، استفاده از جریان زیرسطحی در آبگیرهای کف متخلخل فاقد توجیه می باشد. همچنین تاثیر مخرب رسوبات ریزدانه بر عملکرد آبگیر مورد بررسی قرار گرفت. برخلاف مدلهای پیشین، مدل ریاضی ارائه شده کاملاً با مبانی هیدرولیکی رفتار آبگیرهای کف متخلخل و نتایج آزمایشگاهی تطابق داشته و در محدوده پارامترهای مورد سنجش، قابل تعمیم می باشد.

یکی از مهمترین اصولی که در کشورهای پیشرفته دنیا قبل از انجام هر عملی مطرح می گردد موضوع رعایت اصول ایمنی است که نتایج ناشی از آن می تواند با تامین امنیت جانی ، بهره دهی مناسب ، بهداشت ، همچنین حفظ سرمایه های اقتصادی همراه باشد.قوانین یکپارچه و مدون ، مدیریت کلان و تصمیم ساز ، مدیریت ایمنی ( نظارت و کنترل) همچنین فرهنگ سازی در سطح جامعه همراه با آموزش صاحبان کار و کلیه عومل اجرائی و فنی می توانند جزء ارکان اصلی در راستای اجرای مبحث و اصول ایمنی نقش آفرین باشند. متاسفانه در کشور ما به دلیل وجود قوانین ،مقررات و آیین نامه های متعدد و ناقص ، موازی کاری در عملکرد سازمانهای ذیربط، عدم وجود یک سازمان مستقل در قالب مدیریت کلان و درنتیجه عدم تعریف مدیریت ایمنی بازرسین و ناظرین ذیصلاح در پروژه ها، عدم آموزش کافی درحیطه صاحبان کار، عوامل فنی و اجرائی همچنین عدم فرهنگ سازی در سطح جامعه ، باعث بروز بخش عمده ای از حوادث ، ایجاد تلفات جانی ، خسارات مادی و معنوی ناشی از آن گردیده است .در نهایت عدم رعایت اصول ایمنی در سطح کار گاهها می تواند بطور مستقیم آثار سوء خود را در حیطه عملکرد مهندسی و مدیریت ساخت برجا می گزارد. لذا با بکارگیری تحلیل سلسله مراتبی که صورت گرفته است می توان اولویت بندی نقایص موجود که باعث عدم احیاء و اجرای اصول ایمنی می گردد را مشاهده نمود. عدم قوانین و مقررات یکپارچه و مدون عدم مدیریت کلان در قالب یک سازمان مستقل و تصمیم ساز(متولی) عدم مدیر ایمنی ، ناظرین ، بازرسین عدم فرهنگ سازی در سطح جامعه (مردم عام) عدم آموزش صاحبان کار و کلیه دست اندر کاران فنی و اجرائی

امروزه آبگیرهای کفی به عنوان یکی ازاجزای مهم پروژه های برقابی کوچک ویکی ازمعمولترین سازه های انحراف آب دررودخانه های باشیب تند شناخته می شوند،بنابراین بررسی عملکردمناسب هیدرولیکی درطول عمراین سازه هاوجلوگیری ازوقایعی همچون آبشستگی که می تواندباعث تغییردرشرایط هیدرولیکی جریان برای آبگیری مناسب شده وحتی منجر به ناپایداری این سازه شود،امری ضروری است. دراین پژوهش باساخت مدل آزمایشگاهی،آبشستگی بستر ناشی از وقوع جریان های گردابه ای قبل از آبگیرکفی، مورد بررسی قرار گرفت.آزمایش ها در بخش کف مشبک برای شرایط مختلف شیب سطح فوقانی آبگیر،دانه بندی محیط بستر قبل آبگیر،درصد بازشدگی صفحه آبگیر ومقادیر دبی کل جریان انجام پذیرفت و همچنین برای بخش کف متخلخل با تغییر در شیب طولی کانال،دانه بندی محیط متخلخل درون آبگیر و مقادیر دبی کل، آزمایش ها دنبال شد. در هر دو بخش از آزمایش ها حداکثر عمق آبشستگی بستر و سایر پارامترهای موثر اندازه گیری گردید. به منظوربررسی امکان آبشستگی در آبگیرهای با کف متخلخل، آزمایش هایی بر روی این نوع آبگیر انجام پذیرفت که به علت کاهش دبی انحرافی ناشی از تاثیر مخرب رسوبات ریزدانه بر عملکرد این نوع آبگیرها در بلند مدت، آبشستگی موضعی مورد انتظار ناشی از جریان های گردابه ای مشاهده نگردید. باتوجه به عدم وجود تحقیقاتی در این زمینه،در بخش آزمایش های کف مشبک ابتداضمن شناسایی کلیه پارامترهای موثربرآبشستگی،پارامترهای بدون بعدمربوطه بااستفاده ازفن تجزیه وتحلیل ابعادی استخراج گردید. باتوجه به مبانی ذکرشده،150ترکیب مختلف به منظورسنجش تاثیرپارامترهای موثرموردآزمایش قرارگرفته ونهایتابااستفاده ازرگرسیون چندمتغیره بین مشاهدات آزمایشگاهی،معادلات جدیدی برای تخمین حداکثر عمق آبشستگی پیشنهادگردید. معادلات ارائه شده برای کف های مشبک کاملابامبانی هیدرولیکی رفتارآبگیرهای کف مشبک ونتایج آزمایشگاهی تطابق داشته ودرمحدوده پارامترهای موردسنجش،قابل تعمیم میباشد.

مسیل های شهری گرچه به شکل بالقوه قادر به تأمین بسیاری از نیازهای شهری می باشند، ولی در صورت عدم مدیریت صحیح یکی از قابلیت های نهفته بروز سیلاب در مناطق توسعه یافته زمین محسوب می گردند. در سال های اخیر توسعه شهرنشینی و افزایش مساحت سطوح غیر قابل نفوذ، تخریب جنگل ها و اصلاح خطوط ارگانیک رودخانه ها سبب افزایش ضریب وقوع سیلاب به شکلی گسترده گردیده است. در دهه-های اخیر نگاه تک بعدی به مسئله سیلاب و بی توجهی به ابعاد مختلف مسئله، سبب حل قطعی مشکل در برخی مناطق و بروز مشکلات بغرنج و بزرگتر در دیگر مناطق گشته است. لذا تدوین برنامه ای کاربردی برای طراحی منظر در حاشیه مسیل های درون شهری ضروری و غیر قابل اجتناب به نظر می رسد. در تحقیق پیش رو در فصل اول به معرفی رواناب شهری و عوامل تأثیر گذار بر آن و اهمیت مدیریت و برنامه ریزی شهری پرداخته می شود و در فصل دوم علاوه بر بررسی-های صورت گرفته بر روی تحقیقات انجام شده در سراسر دنیا، نگاهی به راهکارهای نوین مدیریتی می شود. در فصل سوم در پی شناخت دقیق مسئله کلیه مبانی هیدرولیکی، هیدرولوژیکی و ضوابط طراحی سیستم زهکشی رواناب شهری مطرح می شود. در فصل چهارم نگاه اجمالی به حوضچه های تأخیری به عنوان یکی از روش های نوین مدیریتی می شود و در ادمه مدل و نرم افزارهایی که قادر به شبیه سازی رواناب باشد مطرح می شود. در فصل پنجم ضمن معرفی منطقه از حیث خصوصیات جغرافیایی و فیزیوگرافی آن، توزیع الگوی بارش به عنوان یکی از مهم ترین پارامترهای ورودی به مدل به طور کامل بحث می شود و در فصل ششم با مدل سازی های انجام شده بر مبنای جانمایی های مختلف حوضچه های تأخیری در منطقه، به تحلیل و بررسی نتایج پرداخته می-شود. نهایتا در فصل آخر بعد از نتیجه گیری کلی از روند شبیه سازی، در قالب بهبود بخشیدن این موضوع پیشنهاداتی ارائه شده است.

برای عبور آب های اضافی از بالادست به پایین دست در سدها از سازه ای به نام سرریز استفاده می شود. این سرریزها دارای تاج غیر خطی بوده و دبی عبوری از این سرریزها بیشتر از سرریز مستقیم خواهد بود. در این پژوهش با استفاده از مدل عددی به بررسی هیدرولیک جریان در سریز با پلان مثلثی، ذوزنقه و منحنی شکل پرداخته شده است. نتایج نشان دهنده تطابق مناسب بین داده های عددی و آزمایشگاهی و وجود ضریب همبستگی 0/98 می باشد. نتایج بیانگر آنست مقدار دبی در یک هد ثابت در سرریز مثلثی با زاویه کمتر، بیشترین مقدار را دارد. همچنین مقدار هد روی سرریز برای مدل با پلان مثلثی از دو مدل دیگر پلان ذوزنقه ای و منحنی شکل در یک دبی ثابت بیشتر می باشد.

استفاده از مجاری طبیعی و مصنوعی جهت هدایت آب، کاربرد فراوان داشته و تخمین سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در آن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. اطلاعات ســـــرعت متوسط عمقی را می توان علاوه بر تعیین سرعت متوسط مقطع و دبی، در تعیین ضریب پراکندگی طولی آلودگی نیز استفاده نمود. تنش برشی نیز در تخمین پارامتر هائی همچون فرسایش وحمل رسوب از عوامل عمده و اساسی بشمار می آید. در این تحقیق با بررسی روشهای مختلف تخمین سرعت متوسط عمقی مشخص گردید که روش ارائه شده توسطshiono و knight (skm) مناسبترین روش تخمین سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در کانال های باز است. روش skm نیاز به کالیبره شدن دارد. پارامتر هائی که کالیبره می گردند عبارتند از فاکتور اصطکاک f، لـــــزجت چرخشی عرضی λ و جریان ثانویه γ. از بــــــین این پارامترها،λ =0.07 به عنوان مقدار استاندارد لزجت چرخشی در مسائل کاربردی درنــــــظر گرفته می شود. بنابر این، دقت تخمین توزیع سرعت متوسط عـمقی و تنــش برشی با روش skm به نحوه تعیینf وγ مرتبط خواهد بود. در راستای تعیین الگوهای سلول های جریان ثانویه و توزیع فاکتور اصطکاک در یک کانال مستقیم منشوری مثلثی با زبری یکنواخت و غیر یکنواخت که برای اولین بار در این تحقیق به آن پرداخته شده است، علاوه بر استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی دیگر محققین، از نتایج آزمایش های متعددی که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی انجام گردیده نیز استفاده شده است. در مقاطع مثلثی با تقارن هندسی، الگوی سلول های جریان ثانویه ارائه گردیده است. درتعیین بهترین ساختار توزیع زبری از روش سعی وخطا استفاده گردیده تا با استفاده از روش skm به بهترین نتایج تخمین توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی دست یافت. در مقاطع مثلثی توزیع خطی فاکتور اصطکاک بهترین نوع تابع تغییرات این پارامتر بوده که بر اطلاعات واقعی، انطباق دارد. الگوهای شماتیک سلول های جریان ثانویه پیشنهادی و همچنین فاکتور اصطکاک ارائه شده با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته اند و صحت آنها تایید گردیده است. به جهت عدم توانائی روش در تخمین توزیع تنش برشی در دیواره های قائم و بر اساس اصول و فرضیاتی که مبانی آن ها در این جا بررسی و تایید گردیده، روشی جدید در تخمین توزیع تنش برشی در مقاطع منشوری ارائه شده است. با مقایسه این روش با روش های دیگر توزیع تنش برشی دقت و کارائی این روش پیشنهادی، ارزیابی گردیده و مشخص شد با توجه به سادگی روش، می توان به نتایج قابل قبولی از توزیع تنش برشی با استفاده از روش پیشنهادی دست یافت.