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.

کانال های روباز ذوزنقه ای یکی از رایج ترین و بهینه ترین مقاطع مورد استفاده در سیستم های انتقال آب است. جریان عبوری از کانال ها دارای سه مولفه سرعت، یک مولفه در جهت جریان و دو مولفه در جهت عرضی کانال، است. نوسانات سرعت عرضی نسبت به سرعت عمق میانگین، سبب ایجاد آشفتگی می شود. در اثر ناهمگنی این نوسانات، یک سری گردابه های چرخشی در مقطع کانال ایجاد شده که سلول های جریان ثانویه نامیده می شوند. سلول های تولیدی در اثر این نوسانات، سبب ایجاد تنش برشی عرضی در جداره های کانال شده و در نتیجه فرسایش و آبشستگی جداره های کانال مطرح می گردد. از آنجایی که بررسی آزمایشگاهی شرایط جریان در کانال ها هزینه های زمانی و مالی زیادی در برداشته و نیازمند دسترسی به آزمایشگاه های مجهز است، نیاز به بهره گیری از دینامیک سیالات محاسباتی و ابزارهای کمکی نظیر نرم افزارهای محاسباتی وجودخواهدداشت. در تحقیق حاضر، پس از مروری بر دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) با انتخاب نرم افزار ansys cfx، جریان در کانال های ذوزنقه ای مدل سازی گردید. قابلیت cfd در مدل سازی سلول های جریان ثانویه و پارامترهایی نظیر سرعت عمق میانگین و تنش برشی بستر بررسی گردید. با صحت سنجی مدل عددی ساخته شده براساس نتایج آزمایشگاهی تومیناگا و همکاران (1989) توافق خوبی مشاهده گردید. نتایج حاکی از عملکرد بهتر مدل آشفتگی تنش برشی رینولدزssg در مدل سازی سلول های جریان بود. سطح همگرایی به دلیل پایداری نتایج در آن به عنوان سطح همگرایی بهینه انتخاب شد. با افزایش یکنواخت زبری جداره ها، ابعاد و محل قرارگیری سلول ها تغییر یافته، سرعت متوسط عمقی کاهش و تنش برشی مرزی افزایش می یابد. با ایجاد زبری غیریکنواخت تعداد سلول های ایجاد شده در مقطع کاهش می یابد. تغییر در شیب کف کانال تغییری در روند شکل گیری سلول ها ایجاد نمی کند. افزایش در نسبت ابعادی کانال سبب کاهش محسوس در ابعاد سلول های جریان می شود. با افزایش نسبت ابعادی کانال بعد طولی سلول مستقر در گوشه-ی کانال به گونه ای افزایش می یابد که به روی سلول کف کشیده شده و در مولفه های سرعت اثر میرایی ایجاد خواهد کرد.

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 سرعت 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 پارامترهایی چون فرسایش و حمل رسوب از عوامل عمده و اساسی بشمار می رود. از اینرو بررسی شرایط جریان در کانال های باز در سیستم انتقال آب به منظور طراحی و عملکرد بهینه کانال ها از مسایل مورد توجه بسیاری از محققین می باشد. جریان عبوری از کانال ها دارای سه مولفه سرعت، یک مولفه در جهت جریان و دو مولفه در جهت عرضی کانال است. نوسانات سرعت نسبت به سرعت متوسط عمقی، سبب ایجاد آشفتگی می شود. در اثر غیر همگن بودن این نوسانات، یک سری گردابه های چرخشی در مقطع کانال ایجاد شده که سلول های جریان ثانویه نامیده می شوند. سلول های تولید شده در اثر این نوسانات، سبب ایجاد تنش برشی عرضی در جداره های کانال شده و در نتیجه بحث فرسایش و آبشستگی جداره های کانال را مطرح می کنند. در تحقیق حاضر جریان در کانال باز مثلثی به کمک نرم افزار ansys-cfx مدل سازی گردید. قابلیت (cfd) در مدل سازی سلول های جریان ثانویه، پارامترهایی نظیر سرعت متوسط عمقی و تنش برشی موضعی و مواردی از جمله اثر زبری جداره ها، نسبت ابعادی کانال، هندسه کانال و ... روی سلول های جریان و مشخصات جریان بررسی گردید. با صحت سنجی نتایج مدل عددی ساخته شده، با اطلاعات آزمایشگاهی که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه فردوسی مشهد انجام گردید و اطلاعات آزمایشگاهی دیگر محققین، توافق خوبی مشاهده گردید.پس از اطمینان از قابلیت نرم افزار در مدل سازی شرایط جریان در کانال ها، انواع مدل های آشفتگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از عملکرد بهتر مدل آشفتگی تنش برشی رینولدز ssg در مدلسازی سلول های جریان بود.

به دلیل رشد روز افزون جمعیت و توسعه سریع زندگی شهری و روستایی در اراضی حاشیه رودخانه_ها و طبیعتا افزایش تقاضا برای ایجاد کاربری های مختلف در این اراضی، روند تجاوز به بستر و حریم رودخانه ها و دخل و تصرف غیر مجاز در آن ها افزایش یافته است. از طرفی غالبا بارش رگبار های شدید و مداوم از جمله عواملی است که سبب طغیان رودخانه ها و بروز سیل در آن ها می گردد. جاری شدن سیل معمولا موجب ایجاد خسارات مالی و جانی زیادی می گردد. امروزه به منظور کاهش اثرات تخریبی سیلاب و جلوگیری از تجاوز و دخل و تصرف غیرقانونی در این گونه اراضی، مطالعه جریان های سیلابی و تعیین حریم رودخانه ها با توجه به میزان گسترش جریان آب، بیش از پیش مورد اهمیت قرار گرفته است که اصطلاحا پهنه بندی سیلاب نامیده می شود. به منظور مشخص ساختن پهنه سیلابی رودخانه های کهنوج و فاروب رومان و تعیین نقاط با خطر نسبی بالا در این رودخانه ها از نتایج مدل سازی هیدرولیکی نرم افزار hec ras و قابلیت نمایش نتایج حاصله با استفاده از نرم افزار gis استفاده شد. در این روش برای محاسبه پهنه سیلابی، داشتن اطلاعات جامع توپوگرافی منطقه و شرایط هیدرولیکی جریان در طول رودخانه ضروری است. در منطقه ای مثل کهنوج که با محدودیت اطلاعات آماری مواجه هستیم می توان با استفاده از روش های شبکه عصبی مصنوعی، فازی و سیستم استنتاج فازی عصبی به پیش بینی هیدرولیکی جریان در مقطع بحرانی رودخانه پرداخت و با استفاده از شرایط توپوگرافی زمین در آن منطقه، پهنه سیلاب با دوره بازگشت های مختلف را تعیین نمود. در این تحقیق با استفاده از آمار ارتفاع آب و دبی جریان چهار ایستگاه بالادست رودخانه کهنوج با سه روش شبکه عصبی، سیستم فازی و سیستم استنتاج فازی-عصبی به پیش بینی ارتفاع سطح آب در مقطع پایین دست پرداخته شد و به منظور بررسی نتایج مدل ها از سه ضریب همبستگی، انحراف معیار و میانگین خطای داده ها استفاده گردید. نتایج تحقیق حاکی از برتری سیستم استنتاج فازی-عصبی در پیش بینی ارتفاع جریان در مقطع پایین دست نسبت به دو روش دیگر بود. آموزش شبکه عصبی با استفاده از داده های موجود و تعیین قوانین فازی بصورت دقیق را می توان یکی از دلایل برتری روش شبکه های فازی-عصبی نسبت به روش های دیگر دانست.

کانال های مثلثی دارای کاربردهای متنوع در بسیاری از مسائل انتقال رسوب و مهندسی آب و فاضلاب هستند. بدین منظور بررسی شرایط جریان در این مقاطع از اهمیت ویژه ای برخوردار است. محققین روش های مختلفی را برای برآورد پروفیل سرعت و توزیع تنش برشی در مقاطع منشوری ارائه کرده اند. با این حال به علت پیچیدگی و غیرخطی بودن پروفیل های سرعت و تنش برشی در جریان کانال باز، هیچ رابطه ساده ای وجود ندارد که بتواند به طور کامل پروفیل سرعت و توزیع تنش برشی را ترسیم کند. در این تحقیق رهیافتی کارآمد به منظور مدلسازی سرعت موضعی و هم چنین برآورد سرعت متوسط عمقی، در مجاری مثلثی روباز با توزیع زبری یکنواخت و غیر یکنواخت با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و سیستم تطبیقی استنتاج فازی- عصبی (anfis)توسعه یافته است. برای تعیین پروفیل های سرعت و توزیع تنش برشی در مجاری مثلثی متقارن با توزیع زبری یکنواخت و غیر یکنواخت، داده های مورد استفاده برای آموزش و تست شبکه از کارهای گیوه چی در آزمایشگاه دانشگاه فردوسی، جمع آوری گردید. در این تحقیق با در نظر گرفتن هندسه مقطع، زبری و نحوه توزیع آن و جریان های ثانویه و با استخراج دانش از اطلاعات عددی، قابلیت مدل های توسعه یافته، برای شبیه سازی سرعت موضعی و توزیع تنش برشی در کانال های مثلثی روباز، بررسی و سپس این مدل ها برای طراحی سرعت متوسط عمقی، اعمال می شود. در این مطالعه با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی، شبکه های پرسپترون چندلایه و ماشین های ترکیبی، و با بهره جستن از سیستم تطبیقی استنتاج فازی - عصبی (anfis)، روش افراز شبکه ای و روش خوشه بندی فازی کاهشی مورد استفاده قرار گرفت. در مدلسازی سرعت موضعی در مقاطع مثلثی متقارن با توزیع زبری یکنواخت و غیریکنواخت به ترتیب بهترین نتایج مربوط به مدل anfis4 با r2، rmse و mae برابر با 88/95، 018/0 و 012/0 و مدل ann3 برابر با 66/91، 012/ و 009/0 است. در مدلسازی توزیع تنش برشی در مقاطع مثلثی متقارن با توزیع زبری یکنواخت و غیریکنواخت به ترتیب مدل ann2 با r2، rmse و mae برابر با 69/78، 5-10×73/4 و 5-10×03/2 و برابر با 16/73، 5-10×49/3 و 5-10×07/2 دارای قدرت تخمین بسیار بالایی می باشد. مقایسه نتایج نشان داد که سیستم های خبره، قابلیت کاربرد در شبیه سازی سرعت موضعی و تعیین توزیع تنش برشی داشته و رهیافت جدید ارائه شده توانسته است پروفیل های سرعت و توزیع تنش برشی را با دقت زیادی منطبق با مقادیر میدانی برآورد نماید.

پرتاب کننده جامی یک بخش اساسی از سرریز هر سد است که به صورت کارامد انرژی را مستهلک می کند. در این پایان نامه، با استفاده از نرم افزار flow-3dجریان عبوری از روی پرتاب کننده جامی بررسی می گردد. همچنین اثر هندسه پرتاب کننده جامی و تغییرات عدد فرود بر میدان جریان و فشار بررسی می شود. نرم افزار flow-3d یک برنامه تحلیلی جریان است که معادلات حاکم بر روی میدان جریان که معادلات rans(reynolds average navier stocks) می باشند را حل می کند و از روش حجم سیال(volumeoffluid) برای تعیین سطح آزاد جریان و از روش favor(fractional of area/volume representation) برای در نظر گرفتن موانع در میدان جریان استفاده می کند. ابتدا مدل عددی با داده های آزمایشگاهیhellerو همکاران(2005) صحت سنجی شده است و در ادامه مدل سازی با تغییر در هندسه شامل شعاع پرتاب کننده و زاویه انحراف و تغییرات عدد فرود تعمیم یافته است. امروزه استفاده از سیستم های تطبیقی استنتاج فازی- عصبی (adaptive neuro-fuzzyinferencesystems) به عنوان راهکاری جدید در تحلیل مسایل آبی گسترش یافته است. ترکیب سیستم های فازی که مبتنی برقواعد منطقی اند و روش شبکه های عصبی مصنوعی که توان استخراج دانش از اطلاعات عددی رادارند، منجر به ارایه سیستم استنتاج تطبیقی فازی- عصبی شده است. در این تحقیق با استفاده از مدل فازی-عصبی، ماکزیمم فشار دینامیکی بر روی پرتاب کننده جامی تخمین زده شده است که پارامتر مهمی در طراحی پرتاب کننده است. بررسی نتایج نشان می دهد که در هندسه ثابت تغییرات سرعت و عمق جریان یکسان است. هم چنین با افزایش عدد فرود و زاویه انحراف مقادیر فشار افزایش پیدا می کند و افزایش شعاع پرتاب کننده باعث کاهش مقادیر فشار می شود.

پل ها از جمله مهم ترین و پرکاربردترین وسایل ارتباطی بوده، که در مواقع سیلاب اهمیت دو چندانی می یابند. به عنوان مثال در ایالات متحده بالغ بر 36000 پل یا در معرض آبشستگی و یا در محل وقوع آن قرار دارند. بنابراین طراحی دقیق و نگهداری از آن ها بسیار حائز اهمیت است. در این راستا طراحی دقیق نقش ویژه ای را ایفا می کند. به منظور تحقق این مهم می بایستی اطلاعات اولیه از صحت کافی و قابل قبولی برخوردار باشند، که در این بین عمق آبشستگی موضعی در بستر رودخانه بسیار مهم می باشد. بنابراین تخمین دقیق این عمق سبب افزایش طول عمر و کاهش هزینه های نگهداری آن می شود. در تحقیق حاضر جهت ارائه روشی سومند برای تخمین عمق آبشستگی از سیستم های هوشمند شبکه عصبی مصنوعی (ann) و سیستم استنتاج تطبیقی فازی- عصبی (anfis) بهره گرفته شده است. به منظور ارزیابی عملکرد روش های ذکر شده از داده های آزمایشگاهی در چهار حالت خام، نرمال شده، بی بعد و بی بعد نرمال شده استفاده شد. در ادامه پس از تعیین بهترین مدل، به کمک آنالیز حساسیت پارامترهای موثر در پدیده ی آبشستگی معرفی گردید. اما جهت تعمیم پذیر بودن و اطمینان از نتایج حاصل از این روش ها، از داده های صحرایی نیز استفاده گردید. تمامی مراحل ذکر شده برای داده های آزمایشگاهی برای این مجموعه نیز عملیاتی گردید. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان می دهد که تأثیر بی بعد سازی در بهبود عملکرد مدل ها نسبت به نرمال سازی بیشتر می-باشد. متوسط ضریب همبستگی به دست آمده به کمک مدل anfis به طور میانگین 1% بیشتر از مدل های ann بود. متوسط مقدار میانگین ریشه مربع خطاها برای مدل anfis نسبت به مدل های ann، 02/0 کمتر و میانگین مطلق خطا 04/0 بیشتر بود. شبکه عصبی بهترین عملکرد را در درک ارتباط بین پارامترهای ورودی داشته اما نهایتاً سیستم استنتاج تطبیق فازی- عصبی بود که به علت قابلیت تعمیم پذیری بیشتر و نوسان کمتر در نتایج حاصل، عملکرد بهتری را نشان داد. پس از انجام آنالیز حساسیت مدل anfis به ازای داده های نرمال شده و بی بعد نرمال شده مشخص گردید که به ترتیب پارامترهای سرعت جریان در بالادست پایه پل و قطر پایه پل در حالت نرمال شده و نسبت سرعت جریان به قطر پایه پل در حالت بی بعد نرمال شده از موثرترین عوامل در عمق آبشستگی پایه پل هستند. همچنین نسبت به عنوان پارامتر پیشنهادی در این تحقیق بعد از نسبت موثرترین عامل در عمق آبشستگی می باشد.

یکی از سازه های هیدرولیکی که به طور وسیعی در آبیاری، کنترل سیلاب و شبکه های فاضلاب شهری مورد استفاده قرار می گیرد، سرریزهای جانبی می باشد. سرریزهای جانبی به عنوان یک سازه انحرافی در رودخانه ها و کانال ها مورد استفاده قرار می گیرد. این سازه در کناره کانال های اصلی احداث شده تا هنگامی که سطح آب در کانال بالاتر از تاج سرریز قرار می گیرد، قسمتی از جریان توسط آن ها به خارج از کانال هدایت گردد. جریان در راستای این نوع سازه به عنوان جریان متغیر تدریجی با کاهش دبی طبقه بندی می شود. در سال های اخیر روشهای عددی شامل دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) سهبعدی به دلیل پیشرفتهای تکنولوژی کامپیوتر و روشهای عددی به سرعت توسعه یافته است. مدلهای (cfd) نسبت به مدلهای فیزیکی انعطاف پذیرتر بوده و به زمان، هزینه و تلاش کمتری نیاز دارند، لذا به طور گسترده توسط مهندسین برای مدل کردن و تحلیل موضوعات پیچیده مربوط به طراحیهای هیدرولیکی، مراقبتهای عمرانی، طرحریزی اولیه برای ایستگاههای تولید و ایمنی سد مورد استفاده قرار میگیرند. در این پژوهش ضریب آبگذری و پارامترهای موثر بر جریان عبوری از روی سریزهای جانبی لبه تیز مستطیلی و لبه پهن و همچنین کنگره ای مستطیلی با استفاده از نرمافزارهای (cfd) مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اهمیت ضریب آبگذری جریان عبوری از روی سرریز جانبی و نوع پروفیل جریان ایجاد شده بر روی سرریز با حاکم بودن جریان زیر بحرانی، پروفیل سطح آب و دبی خروجی از سرریز جانبی ملاک صحتسنجی قرار گرفته است. جهت شبیهسازی جریان بر روی سرریز، نرمافزار fluent مورد استفاده قرار گرفت و مدل جریان دو فازی vof و مدل آشفتگی استفاده گردید. خطای بین نتایج آزمایشگاهی و برداشت های عددی برای پروفیل سطح آب در ماکزیمم مقدار 6/5 درصد و برای دبی ریزشی از سرریز 85/5 درصد بوده است. از معایب ذا تی سرریزهای لبه تیز و لبه پهن جدا شدگی جریان و کاهش ضریب آبگذری با افزایش عدد فرود در کانال اصلی است. سریز های جانبی کنگره ای به دلیل هندسه خاصی که دارند باعث تعامد طول بیشتری از سرریز با خطوط جریان و همین طور افزایش طول موثر سرریز می شوند که هر دو عامل با هم باعث افزایش دبی سرریز و عملکرد بهتری از این سرریزها می شوند. ضریب آبگذری این نوع سرریز 5/1 تا 3 بار بیشتر از سرریزهای لبه تیز و لبه پهن است

گرمای موجود در جو سبب تبخیر آب شده و بر اثر تبخیر بیش از 55% منابع آب در کشور از دسترس خارج می شود. این فرایند باعث کمبود و عدم مدیریت در منابع، آب می گردد. تخمین مناسب تبخیر یک منطقه به عوامل جوی و شرایط آب و هوایی آن منطقه بستگی دارد که برقراری رابطه ای صحیح و مناسب برای تبخیر با عوامل جوی نظیر دما، سرعت باد و رطوبت همواره برای برنامه ریزان مدیریت منابع آب مطرح بوده است. این تحقیق بر اساس یک الگوریتم مناسب برحسب گسسته سازی تابع حداقل مربعات، جهت تعیین ضرایب مدل غیر خطی تبخیر با توجه به رویه انتقال پایدار ارائه گردیده که در این الگوریتم از روش بهینه سازی گرادیان تابع حداقل مربعات تبخیر نسبت به ضرایب مدل در جهت حداقل کردن خطا استفاده شده است. این الگوریتم توانایی محاسبه ضرایب توابع غیر خطی پیوسته را دارد. لذا می توان یک مدل پیش بینی غیرخطی که انطباق بیشتری با داده های تبخیر داشته باشد ارائه نمود. با استفاده از این الگوریتم، مدل های غیر خطی برای شهرهای چابهار، ایرانشهر و زابل بصورت ضربی، جمعی و ترکیبی بدست می آید و مدل مناسب بر اساس آماره هایی مانند ضریب تبیین، میانگین، مجموع خطاها و ضریب هماهنگی انتخاب می گردد. انطباق مدل غیر خطی انتخاب شده برای پیش بینی تبخیر این شهرها با استفاده از تست های آماری نظیر z و t و?? بررسی گردیده است. نتایج حاکی از آن است که مدل غیرخطی انتخابی بر تست های آماری انطباق داشته و می تواند یک رابطه ریاضی مناسب برای پیش بینی تبخیر این شهرها باشد. در انتها، مدل های غیرخطی با روابط معروف ریاضی نظیر پنمن-مانتیث، هارگریوز، پرستلی- تیلور، کوپایس و ایرمک مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مدل سه متغیره (دما، سرعت باد و رطوبت) برای شهر ایرانشهر رابطه مناسبتری جهت برآورد تبخیر است که با مناسبترین مدل ریاضی (پنمن- مانتیث) در حدود 35 درصد اختلاف قدر مطلق خطا دارد. همچنین مدل ریاضی دو متغیره (دما-سرعت باد) شهر چابهار انطباق بسیار مناسبی بر داده های تبخیر نسبت به مدلهای ریاضی داشته به طوریکه این مدل نسبت به بهترین مدل ریاضی (کوپایس) در حدود 4 درصد اختلاف خطا را نشان می دهد. شهر زابل با توجه به عامل خاص اقلیمی (سرعت باد) ابتدا ازمتغیر های ورودی میانگین ماهانه دما و میانگین ماهانه سرعت حداکثر باد جهت مدل سازی استفاده نموده که نتیجه تاثیر مناسب عامل دما بر مدل بود. سپس از متغیر های ورودی ماکزیمم ماهانه دما و ماکزیمم ماهانه سرعت باد حداکثر استفاده نموده که نتیجه افزایش تاثیر سرعت باد از 3 درصد به 9 درصد بر مدل حاصل گردید. می توان اظهار داشت که با توجه به ماتریس همبستگی بین دما و سرعت حداکثر باد مدل دو متغیر دما و سرعت حداکثر باد، رابطه مناسبی برای بر آورد تبخیر شهرزابل می باشد، بطوریکه نسبت به مدل ریاضی مامبوب در حدود 40 درصد اختلاف خطا نتیجه شده است. بنابراین رویه انتخاب نوع توابع و همچنین تخمین ضرایب مدل جهت برآورد تبخیر در این تحقیق، الگوریتمی مناسب برای پیش بینی تبخیر یک منطقه با توجه به داده های کم هواشناسی می باشد..

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.

تعیین سرعت و تنش برشی در جریان کانال باز در بسیاری از مسائل مهندسی هیدرولیک مانند فرسایش و انتقال رسوب، اهمیت ویژه ای دارد. در تحلیل این گونه مسائل با دانستن پروفیل سرعت و تنش برشی وارده بر کف و جداره کانال مستطیلی روباز، می توان تخمین دقیق تری از آن ها به دست آورد. محققین روش های مختلفی را برای برآورد پروفیل سرعت و توزیع تنش در مقاطع مستطیلی ارائه کرده اند. اما اغلب آن ها به دلایلی از جمله مشکلاتی که در تعیین جریان های ثانویه، توزیع واقعی زبری و دیگر پارامترهای موثر بر جریان وجود دارد، از کارائی مطلوب در مدل سازی سرعت موضعی و پیش بینی تنش برشی برخوردار نبوده اند، قابل استفاده نمی باشند. در این مقاله رهیافتی کارآمد به منظور مدلسازی تنش برشی متوسط دیواره وارده بر دیواره های کانال در مجاری روباز، با استفاده از از شبکه های عصبی مصنوعی و سیستم تطبیقی استنتاج فازی- عصبی (anfis) توسعه یافته است. برای تعیین پروفیل های سرعت وتوزیع تنش برشی در مجاری مستطیلی، داده های مورد استفاده برای آموزش و تست شبکه از کارهای گیوه چی در آزمایشگاه دانشگاه فردوسی، جمع آوری گردید. در این تحقیق با در نظر گرفتن هندسه مقطع، زبری و نحوه توزیع آن و جریان-های ثانویه و با استخراج دانش از اطلاعات عددی، قابلیت مدل های توسعه یافته، برای شبیه سازی سرعت موضعی و توزیع تنش برشی در کانال های مستطیلی روباز، بررسی و سپس این مدل ها برای طراحی سرعت متوسط عمقی، اعمال می شود. در این مطالعه با استفاده ازشبکه های عصبی مصنوعی، شبکه های پرسپترون چندلایه و با بهره جستن از سیستم تطبیقی استنتاج فازی - عصبی (anfis)، روش افراز شبکه ای و روش خوشه بندی فازی کاهشی مورد استفاده قرار گرفت. مقایسه نتایج نشان داد که سیستم های خبره، قابلیت کاربرد در شبیه سازی سرعت موضعی و تعیین توزیع تنش برشی داشته و رهیافت جدید ارائه شده توانسته است پروفیل های سرعت وتوزیع تنش برشی را با دقت زیادی منطبق با مقادیر میدانی برآورد نماید.

در تمام تحقیقات تئوریکی که در زمینه آب و سازه های هیدرولیکی صورت می گیرد، نیاز است تا نتایج مدل-سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گیرد و پس از اطمینان از صحت نتایج مدل¬سازی، آنگاه تغییرات مورد نیاز را در مدل ایجاد نموده و به بررسی و مطالعه مدل¬ جدید، پرداخت. بنابراین وجود یک آزمایشگاه مجهز و دقیق اجتناب ناپذیر است. ساخت فلوم آزمایشگاهی به منظور مطالعه و درک بهتر مسائل هیدرولیکی همچون جریان های ثانویه، فرسایش، رسوب و جریان غیردائمی، ضروری است. در رابطه با طراحی کانال، محققین روابط و محدودیت¬هایی را جهت طراحی کانال¬های فرسایشی و غیر فرسایشی بیان نموده¬اند که از جمله می توان به آیین نامه usbr اشاره کرد. در همین راستا شرکت¬های خارجی معتبری چون hr.wallingford gunt, plint, e.r.armfield, در زمینه طراحی فلوم آزمایشگاهی فعالیت می¬نمایند و در ایران، موسسه تحقیقات مرکز آب نیز چند فلوم آزمایشگاهی را برای دانشگاه¬های داخل کشور طراحی نموده است. هدف از ارائه این پایان نامه طراحی فلوم آزمایشگاهی و ملحقات آن است. با بررسی چند فلوم از دانشگاه¬ها و موسسات داخلی و خارجی و با توجه به موقعیت آزمایشگاه¬های دانشکده مهندسی دانشگاه سیستان و بلوچستان، نوع و ابعاد فلوم¬ انتخاب گردید. پس از تعیین طول توسعه یافتگی جریان توسط شبیه سازی عددی و همچنین با بهره¬گیری از مبانی هیدرولیک، هیدرودینامیک و نرم¬افزار¬های مرتبط، به طراحی هیدرولیکی فلوم مبادرت شده است. طراحی سازه¬ای فلوم¬ نیز بر اساس آیین¬نامه¬های معتبر صورت گرفته و در نهایت نقشه¬های اجرایی جهت ساخت این فلوم¬ ارائه گردید. در این تحقیق به طراحی فلوم های آزمایشگاهی با مشخصات زیر پرداخته شده است: - فلوم به طول 17 متر، عمق در مقطع عرضی فلوم 70 سانتیمتر و عرض فلوم 70 سانتیمتر که قابلیت تغییر شیب را نیز دارا است. - فلوم بزرگ مقیاس به طول 22 متر، عمق در مقطع عرضی فلوم 1/3 متر و عرض فلوم 2/5 متر است.

چکیده: استفاده از سرریزهای پلکانی ضمن اینکه موجب کاهش سرعت و افت انرژی جریان از طریق ایجاد تلاطم در طول سازه می گردد، باعث افزایش خودپالایی رودخانه به واسطه هوادهی مناسب در ناحیه پلکان های سرریز نیز می شود. هیدرولیک این نوع سرریزها از پیچیدگی زیادی برخوردار است، و علت آن نیز عبور جریان دو فازی از روی یک سری پله های طراحی شده می باشد، که در این تحقیق با استفاده از نرم افزار flow 3dجهت مدل سازی سرریز استفاده شده است. از روش تفاضلات محدود اقدام به حل معادلات ناویر استوکس، به منظور حل میدان جریان، مدل آشفتگی rngبرای مدل سازی هوای ورودی به جریان های آشفته و از روش حجم سیال vofبه منظور تعیین پروفیل سطح آب استفاده شده است. این مطالعه شامل بررسی آزمایشگاهی جریان مخلوط آب و هوای عبوری از روی سرریز پلکانی به منظور تعیین میزان پراکنش انرژی و نقطه شروع ورود هوا به جریان می باشد. این مطالعات بر روی مدل آزمایشگاهی مربوط به سد ژاوه در مرکز تحقیقات آب انجام شده است. به منظور افزایش مشاهدات و عمومیت یافتن آن ها برای شرایط مختلف هندسی و هیدرولیکی از مدل آزمایشگاهی سدهای سیاه بیشه بالا و سیاه بیشه پایین و مطالعات آزمایشگاهی گذشته نیز استفاده شده است. به این ترتیب محدوده وسیعی از متغیرها در این مطالعه دیده شده است. میزان افت انرژی از دو روش مختلف محاسبه شده است.در روش اول، جریان عبوری از سرریز به دو بخش یکنواخت و غیریکنواخت تقسیم شده است. افت انرژی در بخش یکنواخت برابر با افت ارتفاع فرض شده است و رابطه ای برای افت انرژی در قسمت غیریکنواخت ارائه شده است. در روش دوم، یک رابطه کلی بدون جدا کردن بخش-های یکنواخت و غیریکنواخت ارائه شده است. همچنین برای تعیین محل نقطه شروع ورود هوا به جریان یک رابطه کلی ارائه شده است. مقایسه نتایج، رابطه رگرسیون مناسب تری را برای محاسبه افت انرژی بر روی سرریز پلکانی و محل نقطه شروع ورود هوا به جریان در این مطالعه نسبت به مطالعات گذشته نشان می دهد. نتایج به دست آمده از رابطه دوم محقق برای افت انرژی نسبی کل دارای خطای استاندارد 53/3 نسبت به نتایج واقعی (آزمایشگاهی) می باشد و رابطه اول محقق که جریان را به دو قسمت یکنواخت و غیریکنواخت تفکیک می کند دارای خطای استاندارد 79/2 می باشد، در حالی که نتایج به دست آمده از رابطه یزدانی و بویس هیگر به ترتیب دارای خطای استاندارد 7/13 و 86/7 می باشد. کلمات کلیدی:سرریز پلکانی- اتلاف انرژی-مدل عددی-flow 3d

با بالا رفتن ارتفاع سدها و در نتیجه بالا رفتن سرعت جریان روی سرریزها خطرات جدی این سازه ها را تهدید می کند، این خطرات که با خرابی سازه همراه است، به پدیده کاویتاسیون ارتباط یافته و لذا توجه بسیاری از مهندسین هیدرولیک را به خود معطوف داشته است. با توجه به اهمیت این سازه ها، روش های گوناگونی جهت کنترل و جلوگیری از وقوع این پدیده پیشنهاد شده است که از میان آنها هوادهی به عنوان یکی از ساده ترین و مطمئن ترین روش ها محسوب می گردد. تحقیق حاضر، کاری است آزمایشگاهی، که در آزمایشگاه هیدرولیک موسسه تحقیقات آب کشور و بر روی مدل سامانه تخلیه سیلاب سد داریان، انجام شده است. در این تحقیق به بررسی شرایط جریان در روی تندآبرو، قبل و بعد از نصب سیستم هوادهی پرداخته شده است. و در مورد حدود تاثیر سیستم هواده و فاصله گذاری هواده ها آزمایش های تکمیلی انجام و ضمن فاصله گذاری هواده ها، این نتایج با مدل های ریاضی نیز مقایسه شده است. با اندازه گیری ارتفاع، سرعت جریان و فشار استاتیکی در طول سرریز، تندآب و پرتاب کننده، روی مدل سیستم تخلیه سیلاب سد داریان، ضمن بررسی روند تغییرات پارامترهای فوق، اندیس کاویتاسیون محاسبه و محل نصب هواده شماره یک مشخص گردید. سپس به بررسی جریان در پایین دست هواده شماره یک پرداخته شد. مقادیر سرعت و فشار در مقاطع پایین دست هواده شماره یک اندازه گیری و پس از محاسبه اندیس کاویتاسیون در پایین دست هواده شماره یک، محل نصب هواده شماره دو مشخص گردید. و در آخر، مناسب بودن این مقطع جهت نصب هواده شماره دو، با روش های دیگر هم تحقیق گردید. فاصله بین دو هواده، توسط مدل ریاضی نیز محاسبه شد و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. این مقایسه نشان داد مدل ریاضی به خوبی با مدل آزمایشگاهی تطابق نشان می دهد. در تحقیقات سایر محققین، طول موثر هر واحد هواده بین 30 تا 100 متر و یا 5/1 تا 9 برابر طول پرش روی هواده در نظر گرفته می شود. که البته ترکیبی از عوامل مختلف، نظیر شیب سراشیب، شیب سرریز، زبری سراشیب، ارتفاع پله سراشیب، زاوبه تندآب، زاویه سراشیب، ارتفاع آب بالادست سراشیب در تعیین آن موثر است. از این رو نمی توان یک معادله کلی و یا یک روند کلی را در خصوص طول موثر هواده بیان نمود. اما مطالعات آزمایشگاهی می تواند جهت همسویی با مطالعات سایرین و به دست آوردن تقریبی بازه محتمل جهت نصب هواده استفاده شود.

چکیده: یکی از سازه های هیدرولیکی که به طور وسیعی در آبیاری، کنترل سیلاب و شبکه های فاضلاب شهری مورد استفاده قرار می گیرد، سرریزهای جانبی می باشد. سرریزهای جانبی به عنوان یک سازه انحرافی در رودخانه ها و کانال ها مورد استفاده قرار می گیرد. این سازه در کناره کانال های اصلی احداث شده تا هنگامی که سطح آب در کانال بالاتر از تاج سرریز قرار می گیرد، قسمتی از جریان توسط آن ها به خارج از کانال هدایت گردد. جریان در راستای این نوع سازه به عنوان جریان متغیر تدریجی با کاهش دبی طبقه بندی می شود. در سال های اخیر روشهای عددی شامل دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) سهبعدی به دلیل پیشرفتهای تکنولوژی کامپیوتر و روشهای عددی به سرعت توسعه یافته است. مدلهای (cfd) نسبت به مدلهای فیزیکی انعطاف پذیرتر بوده و به زمان، هزینه و تلاش کمتری نیاز دارند، لذا به طور گسترده توسط مهندسین برای مدل کردن و تحلیل موضوعات پیچیده مربوط به طراحیهای هیدرولیکی، مراقبتهای عمرانی، طرحریزی اولیه برای ایستگاههای تولید و ایمنی سد مورد استفاده قرار میگیرند. در این پژوهش ضریب آبگذری و پارامترهای موثر بر جریان عبوری از روی سریزهای جانبی لبه تیز مستطیلی با حاکم بودن جریان فوق بحرانی با استفاده از نرمافزارهای (cfd) مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اهمیت ضریب آبگذری جریان عبوری از روی سرریز جانبی و نوع پروفیل جریان ایجاد شده بر روی سرریز با حاکم بودن جریان فوق بحرانی، پروفیل سطح آب و دبی خروجی از سرریز جانبی ملاک صحتسنجی قرار گرفته است. جهت شبیهسازی جریان بر روی سرریز، نرمافزار fluent مورد استفاده قرار گرفت و مدل جریان دو فازی vof و مدل آشفتگی استفاده گردید. خطای بین نتایج آزمایشگاهی و برداشت های عددی برای پروفیل سطح آب در ماکزیمم مقدار 26 درصد و برای دبی ریزشی از سرریز 5 درصد بوده است. با توجه به هیدرولیک خاصی که جریان فوق بحرانی بر روی سرریز جانبی ایجاد می کند با استفاده از پارامترهای هیدرولیکی و هندسی به بررسی عملکرد سرریز و تاثیر آن بر ضریب آبگذری این نوع سرریزها پرداخته شده است. در جریان فوق بحرانی ضریب آبگذری سرریزهای جانبی به اندازه یک سوم تا یک چهارم نسبت به حاکم بودن جریان زیر بحرانی کاهش می یابند. کلمات کلیدی:سرریز جانبی، دینامیک سیالات محاسباتی، ضریب آبگذری، مدل آشفتگی، vof

سدخاکی همواره یکی از تاسیسات مناسب و دردسترس) ازجهت نوع مصالح( در بحث ذخیره آب و یا ایجاد مخازن تغذیه سفره های زیرزمینی بوده است. دراینگونه سدها به دلیل پیوسته نبودن مصالح تنها راه مقابله با نیروهای وارده بر بدنه سد، وزن آن می باشد. بنابراین سدهای خاکی با مقطع ذوزنقه ای ساخته می شوند. درکنار مزایای سدهای خاکی مشکل اساسی در بهره برداری از این سدها نفوذ آب در بدنه سد میباشد که این امر می تواند درشرایطی موجب بروز خسارات و صدمات جبران ناپذیر بر بدنه سد شده تخریب آن را باعث گردد. لذا لازم می آید مهندسین مربوطه اطلاع کافی از این موضوع و خصوصاً میزان نشت در بدنه سدها داشته باشند. دراین تحقیق سعی شده است به کمک نرم افزار seep/w با داشتن عرض سد ماشکید و ارتفاع آب درپشت آن و مراجعه به نمودارهای بدست آمده در این تحقیق بلافاصله دبی تراوش با دقت نسبتاً قابل قبول محاسبه گردد. به این ترتیب نیاز به زمان زیادی که باید صرف محاسبات مربوط به اندازه گیری دبی نشت شود، مرتفع خواهد شد. همچنین سه مقطع کنترلی در طول سد درنظر گرفته شده، شیب بالادست سد با تغییر نقطه ابتدایی سد به میزان 1 متر در جهت های منفی و مثبت تغییر یافته است. با توجه به نتایج بدست آمده مشاهده گردید به ازای هر متر تغییر نقطه ابتدایی حدود 02/0 مترمکعب دبی عبوری افزایش می یابد. با توجه به مقادیر فشار آب منفذی بدست آمده از مقاطع مربوطه تغییر فشار آب منفذی بصورت خطی هنگامیکه جنس مصالح تغییر نکند قابل رویت می باشد. با بدست آوردن ضریب پایداری 941/1، پایداری مناسب پایین دست سد ماشکید محرز است. جهت بررسی پایداری پایین دست سد نیز نقطه انتهایی سد به میزان 2 متر در جهت منفی تغییر داده شد، ضریب اطمینان پایداری به میزان تقریباً 07/0 کاهش یافت.

کانال های دوقلوی مستغرق کاربرد زیادی در صنعت انتقال آب دارند. اما تاکنون شرایط هیدرولیکی جریان در مورد اینگونه کانال ها به صورت دقیق مورد بررسی قرار نگرفته است. از نقطه نظر ایجاد تنش های برشی و تولید جریان های ثانویه بر روی دیواره جداکننده رفتار اینگونه کانال ها را می توان شبیه به رفتار کانال های مرکب و رودخانه های طبیعی دارای بستر های سیلابی دانست. در این گونه کانال ها انتقال ممنتوم بین دو کانال تاثیر زیادی بر روی شرایط هیدرولیکی جریان دارد. عامل اصلی انتقال ممنتوم بین دو کانال نیز اختلاف سرعت جریان بین کانال های دوقلو است. بوجود آمدن گرادیان شدید سرعت بر روی دیواره جداکننده پی آمد این اختلاف سرعت می باشد. گرادیان سرعت سبب تولید جریان برشی قوی در روی دیواره می شود. جریان برش نیز .....