چکیده: کاویتاسیون مهمترین عاملی است که می تواند پایداری سازه های هیدرولیکی (مانند تنداب سرریزها) را به خطر بیاندازد، احتمال وقوع این پدیده در جریان های با سرعت بالا بسیار زیاد است. پدیده کاویتاسیون یکی از نتایج مخرب بروز فشار منفی در جریان است که باعث ایجاد حفره هایی در سطح سرریز شده و با ادامه این روند سبب تخریب سرریز می شود. لذا ارائه راهکار به منظور کاهش خسارت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از طرف دیگر تحقیقات انجام شده در این زمینه نشان داده اند که موثرترین و اقتصادی ترین روش برای جلوگیری از این پدیده هوادهی است. تحقیقات زیادی در زمینه میزان هوای لازم برای جلوگیری از کاویتاسیون صورت گرفته و روابط تجربی متفاوتی برای تخمین میزان هوای ورودی به جریان ارائه شده، اما این روابط عموماً برای هندسه سرریز و هواده مشخص ارائه شده و کاربرد آنها بصورت عام عاری از خطا نمی باشد از طرفی در اکثر روابطی که به صورت عام ارائه شده اند ضرایبی وجود دارند که این ضرایب ثابت نبوده و برای آنها محدوده ای توسط محققان مربوطه ارائه شده است. لذا در بخش آزمایشگاهی این تحقیق با انجام آزمایش های متعدد بر روی مدل هیدرولیکی سرریز سد آزاد برای هندسه های متفاوت هواده و ترکیب نتایج حاصل با داده های بدست آمده از آزمایشات گذشته بر روی مدل سیستم تخلیه سیلاب سدهای کرخه، گتوند،گدار، نازلوچای و شفارود، و تحلیل آماری داده های آزمایشگاهی روابطی برای تخمین میزان هوای ورودی به جریان ارائه گردید و در ادامه این روابط با برخی از روابط ارائه شده توسط محققین قبلی مورد مقایسه قرار گرفته اند و در نهایت آنالیز حساسیت برای برخی از روابطی که مهم تشخیص داده شده اند انجام شده است. در بخش عددی نتایج شبیه سازی مدل عددی سرریز سد آزاد به صورت دو و سه بعدی ارائه شده است. در این بخش برای مدلسازی هندسی سرریز سد آزاد از نرم افزار gambit که یک نرم افزار ساخت مدلهای هندسی است استفاده شده و بمنظور شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی جریان بر روی سرریز سد آزاد از نرم افزار fluent6.3.26 که جدیدترین ویرایش نرم افزار موجود می باشد بهره گیری شده است وسپس نتایج حاصل از مدل عددی و آزمایشگاهی با یگدیگر مقایسه شده اند واژه های کلیدی: کاویتاسیون، هوادهی، سرریز شوت، ضریب هوادهی، مدل عددی fluent

سرریز کانال جانبی، سرریزی متشکل از یک لبریز با زاویه ای تقریباً عمود بر تاج سد و یک کانال جانبی بوده و لذا از آن می توان در موقعیتهایی که استفاده از سرریز شوت ناممکن می نماید، استفاده نمود. غالباً طول تاج این سرریزها با طول کانال جانبی برابر و لذا آب بصورت روگذر از روی سرریز به داخل کانالِ هم طول آن ریخته و توام با تغییر جهت سرعت قائم، آشفتگی هایی با خود به همراه می آورد. با توجه به پیچیدگی روابط سرریز جانبی، باید از مدلهایی کمک گرفت که بتواند پدیده هایی را که در آن رخ خواهد داد پیش بینی نماید. تاکنون با توجه مطالعات و تحقیقات انجام گرفته، مدلهایی ارائه شده است. این مدلها به دو دسته عددی و آزمایشگاهی تقسیم می شوند. غالب تحقیقات گذشته در دسته آزمایشگاهی قرار می گیرند که هر یک با توجه به شرایط مساله و با فرضیات زیادی که ایجاد می شوند، تقریب و خطایی را نیز به همراه دارند. لذا کمک گرفتن از مدلهای عددی در کنار مدل آزمایشگاهی می تواند بعنوان یک راه مناسب و معقول در کاهش هزینه و زمان مورد توجه قرار گیرد. در تحقیق حاضر، مدل عددی سرریز کانال جانبی سد عجب شیر، توسط نرم افزار fluent شبیه سازی و با نتایج حاصل از مدلسازی فیزیکی این سرریز در آزمایشگاه موسسه تحقیقات آب ایران مقایسه گردیده است. در این بررسی هیدرولیک کلی جریان، پروفیل جریان، فشار استاتیکی و سرعت جریان مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان از همسویی بسیار خوب شبیه سازی عددی با نتایج مدل آزمایشگاهی دارد، بنحوی که میتوان با ضریب اطمینان بالا از مدلسازی های مشابه عددی در کنار مدلهای فیزیکی استفاده نمود. درصد خطاهای مدل عددی در محدوده قابل قبول است. مدل عددی، خطایی حداکثر 14% در محاسبه پروفیل سطح (عمق) آب، 21% در محاسبه فشار استاتیکی کف کانال و متوسط 17% در سرعت جریان در دبی طرح (1450 مترمکعب بر ثانیه) داشته است. در ادامه به بررسی هایی فراتر از آزمایشهای مدل فیزیکی پرداخته شد که از جمله می توان به استخراج پروفیل طولی سرعت و توربولانس اشاره کرد. در تکمیل تحقیقات همچنین با اعمال تغییراتی در هندسه ی مدل عددی، به بررسی تاثیر پارامترهایی همچون شیب سرریز (ورودی) و عرض کانال بر هیدرولیک جریان پرداخته شده است. در این بررسی سرریز در امتداد چپ تحت تغییر 5/2% در امتداد چپ و عرض کانال تحت تغییر 10% در امتداد راست قرار گرفتند. تمامی مدلهای تولید شده، مجدداً پردازش گردیدند و تغییرات پارامترهایی همچون پروفیل جریان، سرعت و فشار استاتیکی کف کانال آنها مورد بررسی قرار گرفت.

یکی از مسایل اساسی در طراحی و اجرای پروژه های هیدرولیکی تعیین و برآورد دبی سیلابی می باشد لذا مورد توجه محققین زیادی واقع شده است. گاهی به دلیل عدم وجود ایستگاه های اندازه گیری و یا همچنین کمبود آمار مورد نیاز در محل احداث سازه های آبی نمی توان به دبی طراحی دسترسی داشت. ازمتداولترین روش های برآورد سیلاب در مناطق فاقد آمار می توان به فرمول های تجربی، ساختن هیدروگراف مصنوعی، روش های آماری و روش سیلاب شاخص اشاره کرد. در کنار روش های موجود، روش تحلیل منطقه ای سیلاب را می توان به عنوان راه حلی مناسب در برآورد سیلاب در مناطق فاقد آمار پیشنهاد نمود. در روش آنالیز منطقه ای سیلاب می توان بین برخی از خصوصیات حوضه آبریز و حداکثر دبی لحظه ای روابطی را به دست آورد که با استفاده از آنها سیلاب های آن حوضه را پیش بینی نمود. گام اساسی در تحلیل منطقه ای سیلاب تعیین گروه های همگن است زیرا مشخصات و پارامترهای هیدرولوژیکی را فقط در مناطق همگن می توان از ایستگاهی به ایستگاه دیگر منتقل نمود. در این تحقیق با بررسی ایستگاه های هیدرومتری موجود در حوضه آبریز دریاچه ارومیه تعداد 19 ایستگاه دارای آمار طولانی تر انتخاب گردیدند. برای تعیین مناطق همگن 2 پارامتر جغرافیایی، 10 پارامتر هیدرولوژیک و 9 پارامتر فیزیوگرافیک از حوضه های منتخب به عنوان پارامترهای مهم انتخاب و با ترکیب آنها و به کمک روش های لانگبین، آنالیز خوشه ای، روش منطقه موثر و سیستم های فازی گروههای همگن تعیین شدند. لازم به ذکر است که سیستم استدلال فازی با 2 سیستم ممدانی و ساگنو مرتبه صفر و توابع عضویت های مثلثی ، گوسی و دی سیگموئیدی و با استفاده از نرم افزار matlab مورد استفاده قرار گرفت. سپس با استفاده از آزمون همگنی (h-test) صحت همگنی روش های مختلف مورد بررسی قرار گرفت و سیستم فازی ساگنو با تابع عضویت گوسی با متغیرهای جغرافیایی و هیدرولوژیکی به عنوان بهترین روش و حالت متغیرها جهت تعیین گروههای همگن در حوضه آبریز دریاچه ارومیه شناخته شد. از آنجا که منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، منطقه کوهستانی می باشد لذا در عنوان پایان نامه از حوضه های کوهستانی یاد شده است اما روش ها و نتایج این تحقیق می توانند در حوضه های غیرکوهستانی نیز مورد استفاده قرار گیرند.

اصولاً شکل گیری گرداب و جریان های گردابی در سازه های هیدرولیکی خاص و نحوه تشکیل آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. جریان چرخشی قوی در نزدیکی آبگیرها موجب تشکیل گرداب با ورود هوا می گردد. سازه های آبگیر معمولاً برای تهیه آب مورد نیاز جهت مصارف شرب، بهداشت، صنعت و تولید نیروی برق بکار می رود. در این میان آبگیر نیروگاه سدها بیشتر در معرض اثرات زیانبار این پدیده قرار گرفته و عملکرد توربین و سیستم های انتقال در آن شدیدا به این پدیده حساس می باشند، لذا ارائه راهکار به منظور کاهش قدرت گرداب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. محققین مطالعات گسترده ای بر روی این پدیده انجام داده اند، اما بیشتر تحقیقات صورت گرفته رویکرد سازه ای برای کاهش قدرت جریان های گردابه ای داشته اند. در این تحقیق موضوع شکل گیری گرداب و راهکارهای کاهش آن با رویکردی متمایز و نرم افزاری مورد بررسی قرار می گیرد. بنابراین ابتدا در بخش آزمایشگاهی این تحقیق با انجام آزمایش های متعدد بر روی مدل هیدرولیکی آبگیرهای نیروگاهی سد گتوند علیا که دارای چهار آبگیر با دهانه های مجاور می باشند، تاثیر عملکرد آبگیرهای مجاور با شرایط مختلف بهره برداری بر قدرت گرداب تشکیل شده در ورودی بررسی و ارائه می گردد. این رویکرد نشان داد که بجای اصلاح هندسی که معمولا با هزینه های اجرائی قابل توجه و محدودیت های هد همراه باشد، می توان با مانور مختلف دریچه ها نتایج قابل ملاحظه ای در کاهش قدرت گرداب های مخرب بالادست مجرا حاصل نمود که در مقایسه با رویکردهای سازه ای قابل تامل می باشد. با مقایسه نتایج مدل آزمایشگاهی و نتایج مدل عددی که به صورت سه بعدی توسط نرم افزار fluent انجام شد، به اختلاف میانگین 10 درصدی نتایج با یکدیگر رسیده و مشخص گردید که نرم افزار قابلیت شبیه سازی جریانهای چرخشی ناشی از آبگیرهای مجاور و تاثیر متقابل آنها برهم را دارا می باشد.

به منظور مطالعه‏ی تنوع گونه‏ای کنه‏های خاکزی خانواده ascidae و laelapidae از راسته‏ی میان‏استیگمایان، در شهرستان شهرضا از اواخر زمستان 1388 تا اواخر تابستان 1390 نمونه‏برداری از خاک انجام شد. در جریان این بررسی، 24 گونه از کنه‏های خانواده‏های مذکور جمع‏آوری و شناسایی شدند. از این تعداد، سه گونه برای جهان و دو گونه برای ایران جدید می‏باشند. گونه‏هایی که با علامت یک و دو ستاره مشخص شده‏اند به ترتیب برای جهان و ایران جدید هستند. گونه‏های شناسایی شده به شرح زیر می‏باشند : family laelapidae: pneumolaelaps sclerotarsus costa, 1968, p. karawaiewi (berlese, 1903), p. aspratus (berlese, 1904), cosmolaelaps rectangularis costa, 1960, c. acutiscutus** teng, 1980, c. lutegiensis shcherbak, 1971, gaeolaelaps aculeifer (canestrini, 1883), g. minor costa, 1968, g. queenslandicus (womersely, 1956), g.angusta karg, 1965, g. kargi costa, 1968, androlaelaps kifly metwali and ibrahim, 1958, g.* sp. nov., g.* sp. nov. family ascidae: anystipalpus longipalpus** barilo, 1987, antennoseius* sp. nov, arctoseius cetratus (sellnick, 1940), protogamasellus mica athias-henriot, 1961, p. massula athias-henriot, 1961, gamasellodes insignis (hirschmann, 1963), g. bicolor (berlese, 1918), lasioseius youcefi athias-henriot, 1959, l. sugawarai ehara,1964, l.inconspicuus westerboer,1963

پرتاب کننده های جامی اغلب در انتهای سرریزهای شوت به منظور استهلاک انرژی و هدایت جریان به حوضچه ‏ها‏ی استغراق و به ویژه در سدهای بلند مورد استفاده قرار می گیرند. جام‏ها‏ی مرکب نیز طرح خاصی از این پرتاب کننده‏ها‏ می باشند که دارای یک شیب عرضی در بستر جام هستند و با انحنایی در پلان جام ترکیب می شوند. با وجود اینکه مطالعات در زمینه جامهای ساده قابل دسترس میباشد، ولی تاکنون مطالعات خاصی بر روی پرتاب کننده‏های‏ جامی مرکب صورت نگرفته است. لذا در تحقیق حاضر پارامترهای هیدرولیکی در سه موقعیت عرضی (چپ، مرکز، راست با سه شیب عرضی مختلف) و در مقاطع مختلف طولی (ورودی جام، قعر جام، لبه جام) بر روی دو سرریز مدل هیدرولیکی سد گتوندعلیا با شیب متفاوت برداشت گردید. پارامترهای هیدرولیکی با دبی های مختلف در محدوده اعداد فرود 5/3 تا 5/7 توسط پیزومترهای نصب شده در بستر جامها برداشت و به کمک آنها روند تغییرات فشارهای دینامیکی در راستای طولی جام به صورت روابط و نمودارهای بی بعد برای سه محور با شیب عرضی متفاوت نزدیک دو دیوار و محور میانی بستر جامهای مرکب فوق تعیین گردید.در این راستا محل حداکثر فشار دینامیکی بر روی بستر پرتاب کنندههای جامی مرکب نیز ارائه شده است. تغییرات عمق متوسط جریان در موقعیت‏های‏ مختلف جامها و الگوی بندآمدگی جریان نیز در این مطالعه ارائه گردید. سپس با تحلیل نتایج آزمایشگاهی حاصل از برداشت نوسانات فشار پارامترهای ضرایب بی بعد فشارcp (ضریب توزیع فشار میانگین) و نمودار تغییرات این پارامتر در راستای طولی جام بر اساس شرایط هیدرولیکی جریان ورودی استخراج گردید.در این مطالعه همچنین ضریب نوسانات فشار َcp شامل مقادیر حداکثر مثبت و منفی ضریب نوسانات فشار و نحوه تغییرات این پارامتر در راستای طولی جامهای مرکب به ازای اعداد فرود مختلف استخراج گردید. در بخش نهایی این مطالعه شبیهسازیمدل هیدرولیکی با استفاده از نرم افزار flow-3d انجام شد و سپسبا انجام آزمونهای مختلف، بهترین مدل شبیه سازی به منظوربررسی نهایی نتایج عددی جریان برروی پرتاب کننده‏های‏ جامی مرکب معرفی می گردد. سپس نتایج شبیه سازی عددی بانتایج آزمایشگاهی مورد همسنجی،مقایسه وبررسی قرارگرفت. نتایج این تحقیق اطلاعات مفید و جدیدی را به منظور طراحی پرتاب کننده‏های‏ جامی مرکب در اختیار طراحان قرار می دهد.

با توجه به اهمیت خاصی که سد ها در صنعت آب دارند، کارایی و عملکرد قسمت های مختلف آن نیز باید مورد توجه قرار گیرد. یکی از قسمت های اصلی سدها تخلیه کننده ها و دریچه های تحتانی می باشند. در این سازه ها به علت بالا بودن هد آب، سرعت جریان آب خروجی در هنگام عملکرد یا باز شدن دریچه ها بسیار زیاد بوده و در نتیجه رخداد پدیده کاویتاسیون بسیار محتمل می باشد. برای جلوگیری از خسارات ناشی این پدیده استفاده از هواده برای ورود هوا به درون جریان پس از دریچه راهکاری متداول می باشد. با افزایش غلظت هوا در جریان پس از دریچه از شدت خسارات ناشی از این پدیده کاسته می شود .در این تحقیق به بررسی شکل لبه دریچه تحتانی پرداخته شده است و هدف از آن بررسی تأثیر زاویه لبه دریچه بر میزان غلظت هوا در جریان پس از دریچه و مقدار هوای ورودی از هواده می باشد. برای مطالعات آزمایشگاهی از مدل سد ژاوه در آزمایشگاه موسسه تحقیقات آب ایران استفاده گردیده است و نتایج حاصل از آن برای قسمت های مختلف دریچه تحتانی در بازشدگی ها و هدهای مختلف بدست آمده است. پس از بدست آوردن نتایج مدل آزمایشگاهی اقدام به ساخت مدل عددی توسط نرم افزار fluent شده است. برای مدل سازی جریان دو فازی آب و هوا از روش mixture و برای مدل سازی آشفتگی از مدل rsm استفاده گردیده است. نتایج حاصله از نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی بررسی گردیده و خطای این دو روش با یکدیگر اندازه گرفته شده است. سپس با استفاده از نرم افزار fluent زاویه های مختلف دیگری برای لبه دریچه مدل سازی شده و مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آن ها با یکدیگر مقایسه شده است. بررسی صورت گرفته در این تحقیق بر روی زاویه لبه دریچه تحتانی حاکی از آن است که افزایش زاویه لبه دریچه بر میزان غلظت هوا تأثیرات چشمگیری گذاشته است. این تأثیر برای بازشدگی های مختلف دارای روند متفاوت می باشد. با افزایش زاویه لبه دریچه و جهت ثابت ماندن دبی ورودی، هد آب در مخزن افزایش یافته که این موضوع نشان دهنده آن است که دبی خروجی با افزایش زاویه لبه دریچه کاهش پیدا کرده است. همچنین مشاهده شد که سرعت هوا در هواده برای زاویه های مختلف دارای تغییرات متفاوتی می باشد.

تونل های تخلیه کننده تحتانی یکی از سازه های جنبی سدها هستند که با توجه به نقش ویژه آنها در تخلیه و کنترل سیلاب و آبیاری پایین دست نیازمند طراحی دقیق می باشند و همواره اطمینان از عملکرد مناسب مجرا و تأسیسات آن باید مورد بررسی قرارگیرد. بدلیل اهمیتی که این سازه ها دارند و به لحاظ سرعت زیاد جریان (بخصوص در محل قرارگیری دریچه) و همچنین عدم اطلاعات کافی در زمینه عملکرد مناسب هیدرولیکی آنها، انجام تحقیقات و بررسی های بیشتری در این زمینه احساس می گردد. وجود جریان تحت فشار در بالادست دریچه تخلیه کننده ها، وجود افت انرژی جریان به علل مختلف و هم چنین مقادیر ناچیز نسبت بازشدگی دریچه به هد آب روی آن باعث می شود استفاده از نتایج بدست آمده از روش های تئوری همواره مورد بررسی و صحت سنجی قرار گیرند. بر این اساس در این پایان نامه، ابتدا با استفاده از روش تجربی، آزمایش های موردنظر برروی مدل آزمایشگاهی ساخته شده در مرکز تحقیقات آب ایران به انجام رسید. سپس مدل عددی شبیه سازی گردید و آزمایش ها بر روی آن ادامه پیدا کرد. بدین ترتیب که در گام اول با استفاده از نتایج مدل آزمایشگاهی، نتایج حاصل از مدل عددی مورد کنترل، کالیبراسیون و صحت سنجی قرار گرفتند. پس از حصول اطمینان از صحت نتایج ، در گام بعدی مدل عددی برای حالات جدید که مدل تجربی در دسترس نبود، گسترش یافت. آزمایش های مدل فیزیکی در حالت عدم وجود هواده جهت برداشت مقادیر فشارهای هیدروستاتیک و برای هدآب 2 و 5 متر، بازشدگی 50 ، 70 و 90 درصد تحت زاویه دریچه موجود (که 5/22 درجه بود) به انجام رسید. در مرحله بعد جهت بررسی تأثیر شکل دریچه بر میدان جریان پایین دست (شامل میدان فشار، سرعت و پروفیل جریان)، دریچه با زاویه لبه 45 درجه در مدل عددی تهیه گردید و برای همان هدهای 2 و 5 متر و همان بازشدگی های 50 و 70 درصد مورد بررسی قرار گرفت. • نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش زاویه لبه دریچه از 5/22 به 45 درجه، فشار هیدروستاتیک در کلیه نقاط مجرا افزایش خواهد یافت و نیز پروفیل جریان پایین دست دریچه عمق کمتری پیدا خواهد نمود، در نتیجه دبی عبوری از زیر دریچه کاهش خواهد یافت. یا بعبارت دیگر، با ثابت نگهداشتن دبی، هد آب درون مخزن افزایش یافته که منجر به افزایش فشار در کلیه نقاط مجرا خواهد شد. همچنین دیده شد که روند کلی حاکم بر تغییرات اندیس کاویتاسیون، روند افزایشی است که این مطلب بخوبی با توصیه های موجود که زاویه 45 درجه را توصیه می کنند سازگار است. و نیز با بررسی نیروهای وارد بر دریچه نیز ملاحظه گردید که با تغییر زاویه از 5/22 به 45 درجه، نیروی پایین کشنده که در اثر فشار منفی در زیر دریچه ایجاد شده است تبدیل به نیروی بالابرنده می گردد که از اثرات مثبت زاویه 45 درجه بحساب می آید.

امروزه با پیشرفت علم و فن آوری و توسعه علم مهندسی رودخانه راهکارهای متنوعی برای مهار رودخانه ها ارائه شده است که آبشکنها از متداولترین این روشها محسوب می شوند.در این مطالعه از سه آبشکن نفوذپذیر و سه آبشکن نفوذناپذیر به طول 50 سانتی متر در یک فلوم بتنی به طول 6 متر و عرض 1.6 متر استفاده شده است تا تاثیر این آبشکن ها بر الگوی بستر جریان مورد بررسی قرارگیرد.کف فلوم با مصالح ریزدانه به قطر متوسط 2.5 میلی متر و به ارتفاع 20 سانتی مترپر شده است.این آبشنها در 3 فاصله متفاوت (1=s/l ) و (1.5=s/l ) و (2=s/l ) قرارداده شده و در معرض دبی های مختلف قرارگرفته اند.مطالعات نشان داد که حداکثر عمق آبشستگی تابع دبی جریان و فاصله نسبی آبشکن ها می باشد.همچنین بر اساس نتایج فوق با کاهش فاصله نسبی آبشکن ها آشفتگی بستر فلوم بیشتر شده و هر چه از آبشکن ها دور شویم آشفتگی کمتری مشاهده می نماییم.

این مدل ها از جنس پلکسی گلاس، به ترتیب با مقیاس 1:15 و 1:20 ساخته شده اند. هرکدام شامل 2 شیب می باشند، که در مدل سیاه بیشه بالا 2 شیب از یکدیگر جدا و با واسطه کانال و حوضچه آرامش از یکدیگر تفکیک می شوند. مدل سیاه بیشه بالا در قسمت اول با شیب 44/18 درجه، دارای 59 پله و در قسمت دوم با شیب 74/29 دارای 12 پله می باشد. همچنین مدل سرریز سد سیاه بیشه پائین در قسمت اول با شیب 81/39 دارای 61 پله می باشد و قسمت دوم آن با 23 پله با شیب 56/26 طراحی و ساخته شده است. عرض مدل ها به ترتیب 33/1 و 5/1 متر می باشد. جهت انجام تحقیق با عبور دادن دبی های مختلف نحوه شکل گیری وتفکیک رژیم جریان های عبوری به دقت مورد بررسی قرار گرفت، روابط محققین قبلی در ارتباط با تفکیک رژیم جریان ها مورد صحت سنجی واقع شد. جهت انجام مقایسه میان رفتار هیدرولیکی جریان در تبدیل رژیم جریان ها به یکدیگر، پارامترهای هیدرولیکی (عمق آب جریان، سرعت جریان، فشار استاتیک و فشار دینامیک) بر روی کف پله ها در 28 دبی در رژیم های مختلف برداشت و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که تغییر رژیم جریان بر روی سرریز باعث تغییر پارامترهای هیدرولیکی جریان می شود، به عنوان نمونه می توان به نحوه تغییر پروفیل فشار در کف پله ها در شرایط مختلف جریان اشاره کرد که در شرایط ریزشی تا نیمه پله روند افزایش فشار با شیب کم مشاهده می شود و پس از آن با شیب تند تا لبه پله ادامه می یابد. در رژیم انتقالی این افزایش فشار تقریباً پس از نیمه کف پله آغاز می شود و قبل از آن فشار مقداری ثابت دارد و نهایتاً در رژیم جریان رویه ای افزایش فشار از پاشنه پله تا لبه پله با شیب تندی به کف پله اعمال می شود.

به طور معمول خطوط لوله مورد استفاده جهت انتقال نفت و گاز از سکوهای نفتی فراساحلی، به صورت مستغرق انجام میپذیرد. وقتی این لولهها در معرض جریان هاییکنواخت یا غیر یکنواخت قرار بگیرد و از طرفی بستر فرسایش پذیر باشد، در اطراف لوله فرسایش رخ میدهد. با توجه به اینکه مدلسازی های انجام گرفته در این زمینه اکثراً بر روییک لوله منفرد انجام گرفته ولی مطالعات جامعی بر روی دو یا چند لوله موازی انجام نشده است، هدف از انجام این پایان نامه انجام مطالعات بر روی دو لوله موازی میباشد. همچنین همانطور که ذکر گردید نرم افزار مورد استفاده برای انجام مدل سازی این پروژه نرم افزار flow3d میباشد. در این مقاله سعی شده تا با استفاده از مدل عددی، تاثیر نحوه قرار گیری دو لوله موازی و مستقرق تحت زوایای مختلف در جریان یکنواخت، بر آبشستگی زیر آنها مورد ارزیابی قرار گرفته و در نهایت بهترین زاویه قرار گیری دو لوله که کمترین آبشستگی در زیر آنها به وجود میآید، شناسایی شود. نتایج نشان میدهد که زاویه منسب در بازه 20 تا 30 درجه بایستی انتخاب گردد تا بهترین عملکرد به وجود آید.

امروزه کنترل فرسایش در قسمت های بالادست حوضه های آبریز یکی از فعالیت های مهم مدیریت آب کشور محسوب می گردد که از طرق مختلف همچون آبخیزداری صورت می پذیرد. اما استفاده از فعالیت های حفاظت آب و خاک به منظور کنترل رسوب زایی حوضه های آبریز در همه شرایط محقق نگردیده و همچون رودخانه سفید رود باید به نحو دیگری نسبت به حل معضل رسوبگذاری مخزن اقدام کرد. در این راستا به نظر می رسد تخلیه رسوبات ته نشین شده در مخزن سد از طریق تخلیه کننده های تحتانی به عنوان تنها راه حل موثر و موفقیت آمیز مطرح می باشد. در این پروژه پدیده تخلیه جریان های رسوبی از تخلیه کننده تحتانی و مسائل مرتبط با آن مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور الگوی جریان دو فاز آب و هوا، جریان غلیظ و عوامل احتمالی در پیچیدگی این الگو با استفاده از نرم افزار fluent شبیه سازی گردید. این نرم افزار جریان سیال را به روش حجم محدود و به صورت دوبعدی و سه بعدی تحلیل می نماید. شبیه سازی الگوی جریان دو فاز آب و هوا در تخلیه کننده تحتانی با استفاده از مدل اولرین و بررسی مدل های مختلف آشفتگی، شرایط مرزی و ضرایب موثر در مدل انجام گردیده و با مقایسه خروجی های مدل و نتایج آزمایشگاهی و اطمینان از صحت نتایج، رهیافت های لازم در زمینه شبیه سازی عددی پدیده جریان غلیظ در تخلیه کننده تحتانی در گام های بعدی حاصل شد. نتایج بدست آمده حاکی از قابلیت بالای این نرم افزار در مدل سازی جریان های چندفازی است. الگوی آشفتگی استاندارد مناسبترین الگوی موجود در معادلات جهت شبیه سازی جریان عبوری از تخلیه کننده تحتانی شناخته شد. همچنین با استفاده از این مدل شرایط جریان دو فاز آب و هوا در تونل تخلیه کننده مورد بررسی قرار گرفته است. سرانجام پدیده جریان غلیظ در تخلیه کننده تحتانی مورد مطالعه قرار گرفته و بدین منظور با بررسی تئوری مدل های عددی در زمینه انتقال رسوب و ضرایب تجربی وارده در آنها سعی در ارائه مدلی کاملا عددی بر پایه سیستم های چندفازی و بدون وارد کردن ضرایب تجربی در معادلات اصلی، شده است. در گام آخر نیز با اتکا به مطالعات و موفقیت در انجام شبیه سازی عددی میدان جریان و پدیده انتقال رسوب، نتایج حاصله در زمینه میدان های سرعت و فشار، پروفیل های انرژی آشفتگی در مقاطع مختلف و آشفتگی سطحی در طول و نیز تنش های برشی وارد بر کف تونل در جریانهای غلیظ ارائه شده است. همچنین سعی شده تا در هر مرحله با مقایسه نتایج ارائه شده با جریان دو فاز آب و هوا گامی هر چند کوچک در جهت شناخت پدیده جریان های رسوبی و ایجاد راهکارهایی جهت بهینه سازی نحوه عملکرد تونل برداشته شود.

یکی از سازه های جانبی سدها تخلیه کننده تحتانی می باشد. جریان خروجی از این سازه ها به دلیل سرعت بالا دارای انرژی مخرب زیادی می باشد. به منظور اتلاف این انرژی بسته به شرایط منطقه و جریان از سازه های مستهلک کننده ی مختلفی نظیر حوضچه های آرامش و حوضچه های استغراق استفاده می گردد. آشتفتگی بالای جریان در این سازه ها نوسانات فشار شدیدی در کف و دیواره ی آنها به وجود می آورد که باعث ایجاد نیروی بالابرنده، کاویتاسیون، خستگی مصالح و ارتعاش سازه می گردد. درصورتی که عرض سازه خروجی کمترازعرض کانال پایین دست باشد، به جای استفاده ازتبدیل های مختلف می توان ازحوضچه با بازشدگی ناگهانی یادیواره واگرااستفاده نمود. این حوضچه هاعلاوه بر وصل کردن خروجی سد به کانال پایین دست،باعث استهلاک بیشتر انرژی، نیاز به عمق پایاب کمتر و کاهش طول جهش می شوندکه خودباعث اقتصادی تر شدن پروژه می شود. قسمت عمده ی تحقیقات انجام شده در این خصوص مربوط به حالتی از جریان می باشد که در آن جت خروجی از تخلیه کننده به صورت آزاد وارد حوضچه می گردد. علاوه بر این تا بحال بازشدگی ناگهانی و واگرایی دیواره های حوضچه به صورت همزمان به کار برده نشده است. در این تحقیق حالت خاصی از جریان که در آن جریان خروجی از تخلیه کننده به صورت مستغرق وارد یک حوضچه واگرا با بازشدگی ناگهانی می گردد به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات صورت گرفته شامل بررسی تاثیر بار هیدرولیکی، عمق پایاب و باز شدگی دریچه خروجی تحتانی بر روی خصوصیات جریان و نوسانات فشاراست. درمدل سازی عددی وضعیت جریان درحوضچه آرامش از نرم افزار flow 3dکه قابلیت شبیه سازی جریان های آشفته رادارا می باشد،استفاده شده است. که در آن باآزمون‏های مختلف،مناسب‏ترین مدل عددی برای شبیه سازی جریان درون حوضچه آرامش تعیین شده است.

تخلیه کننده‏های تحتانی یکی از سازه های جنبی سدها هستند که به منظور تامین اهداف مختلفی مانند تخلیه اضطراری مخزن، کنترل آبگیری اولیه و تخلیه رسوبات انباشته شده در مخزن مورد استفاده قرار می‏گیرند. در غالب موارد جریان عبوری از درون مجرا توسط دریچه‏های کنترل کننده به دو بخش جریان تحت فشار و جریان دارای سطح آزاد تقسیم می‏گردد. در ناحیه واقع در بالادست دریچه، جریان تحت فشار و درپایین‏دست دریچه، جریان دارای سطح آزاد است. اما در برخی موارد به دلیل محدودیت‏ها، طراحی به گونه‏ای انجام می‏شود که جریان در پایین‏دست دریچه مستغرق شده و دیگر دارای سطح آزاد نیست. تاکنون مطالعات بسیار اندکی در خصوص تخلیه کننده‏های مستغرق صورت گرفته است. لذا در تحقیق حاضر وضعیت جریان در تخلیه‏کننده‏ تحتانی مستغرقسد قیزقلعه سی به کمک مدل هیدرولیکی و مدل‏سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی‏های آزمایشگاهی، در موسسه تحقیقات آب و بر روی مدل هیدرولیکی تخلیه کننده تحتانی سد قیزقلعه سی انجام گرفته است. مطالعات صورت گرفته شامل بررسی اثر بازشدگی های مختلف دریچه سرویس، ترازهای پایاب و نیز بار هیدرولیکی مخزن بر روی مقادیر فشار استاتیکی و نیز فشار دینامیکی در داخل مجرا می باشد. آزمایش‏ها برای درصد بازشدگی 100%، 80%، 60% و 40% دریچه سرویس و دو تراز پایاب 30 و 50 سانتی متر و نیز سه ارتفاع آب 110، 189و 263 سانتی متر در داخل مخزن انجام شده اند. در مدل سازی عددی وضعیت جریان در مجرا نیز از نرم افزارflow 3d که قابلیت شبیه سازی جریان های با سطح آزاد و تحت فشار را دارا می باشد، استفاده شده است. در این بخش به کمک آزمون‏های مختلف، مناسب‏ترین مدل عددی برای شبیه سازی جریان درون مجرا تعیین شده است.

با افزایش جمعیت و فرآیند توسعه یافتگی حوضه در حوضه آبریز ، مشخصات هیدرولوژیک و هیدرولیکی تغییر می یابد این تغییر باید به دلیل اثرت معکوس در حوضه آبریز مطالعه شود چرا که سبب بروز مشکلاتی می شود که در حوضه سابقه نداشته است.تغییر در خصوصیا رواناب یکی از مهمترین نتایج هیدرولوژیکی توسعه حوضه است.حجم بالای رواناب به طور کلی هنگامی که مساحت ناحیه نفوذناپذیر افزایش می یابد رخ می دهد.به طور معمول نفوذپذیری به طور مستقیم با تغییرات کاربری زمین تغییر می یابد. تشخیص و تخمین مساحت نفوذناپذیر بعد از توسعه حوضه می تواند در تعیین پاسخ رواناب کمک کند. برای این هدف محاسبه عدد منحنی (cn) در روش سازمان حفاظت خاک (scs) برای تخمین های رواناب ، خصوصیات فیزیکی حوضه از قبیل کاربری زمین و گروه های هیدرولوژیکی خاک نیاز می شود.در اینجا برای تخمین این مشخصات تکنیک های gis و سنجش از دور (rs) به کار رفته است که دقت تخمین مقدار cn ،همچنین سرعت محاسبه آن را بالا می برد در نتیجه محاسبات رواناب دقیق تر می شود. برای این مطالعه حوضه آبریز گرگانرود در بالادست شهر گنبد کاووس مورد مطالعه قرار گرفت.بعد از استخراج واحد های هیدرولوژیکی با hec geohms نقشه گروه های خاک از حوضه تهیه و ژئورفرنس گردید.نقشه کاربری زمین با پردازش تصاویر ماهواره ای landsat etm در محیط envi استخراج گردید.این کار با استفاده از روش طبقه بندی نظارت شده صورت گرفت. سرانجام مدل هیدرولوژیکی برای زیرحوضه های تغییر یافته در دوره های مختلف تاریخی (شرایط قبل و بعد از توسعه یافتگی) می تواند پاسخ حوضه را به توسعه دقیق تر نمایش دهد. این آنالیز ها به برنامه ریزان حوضه کمک می کند تا استراتژی حوضه در آینده و سیستم های کنترل سیلاب یا تخفیف آن را مشخص نمایند. کلمات کلیدی : توسعه یافتگی ،ریسک سیلاب ، سطوح نفوذناپذیر ، gis ، rs ، عدد cn

طی سال های اخیر رشد سریع جمعیت، خشکسالی و بحران کمبود آب و عوامل دیگر موثر، نیاز به سرمایه گذاری های عظیم در صنعت آب را باعث شده است، لذا هر ساله بخش قابل توجهی از درآمدهای ملی کشور جهت انجام پروژه های زیربنایی آبی هزینه می شود. این در حالیست که آمارها نشان دهنده فقدان نظام ارزیابی و بهره برداری مناسب و کارا و در نتیجه تحمیل زیان هنگفت سالانه می باشد. لذا با توجه به ارقام ردیف های عمرانی بودجه های سالانه می توان بستر بسیار مناسبی جهت اعمال مهندسی ارزش را شناسایی کرد. اما متأسفانه علی رغم گذشت بیش از پنجاه سال از شروع مهندسی ارزش در دنیا، این امر آنچنان که باید در سازمان های اجرایی کشور نهادینه نگردیده و بسیاری از پروژه های عظیم در دست طراحی و اجرا علی رغم ابلاغ بخشنامه های مربوطه، از این مهم بهره نمی گیرند. نمونه های برگزار شده کارگاه های مهندسی ارزش، طی سال های اخیر در این موضوع، محدودبه پروژه های معدودی و در صورت احساس نیاز کارفرما گردیده که در بسیاری از این موارد، این موضوع به دلیل مواجهه با یک مسئله و یا مشکل بوده است. در این پایان نامه ضمن شناخت و بررسی متدولوژی مهندسی ارزش به پیشینه و جایگاه این موضوع در دنیا و ایران پرداخته شده است. همچنین نمونه موردی کارگاه مهندسی ارزش برگزار شده برای سرریز سد سیمره مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با بررسی ویژگی ها و نقاط تمایز مهندسی ارزش با سایر روش ها علل نیاز به بهره گیری از این روش در طرح های توسعه منابع آب موارد زیر شناسایی گردیدند: سرمایه بر بودن طرح های توسعه منابع آبی وسازه های هیدرولیکی، چند تخصصه بودن، تاثیرگذاری بر مسائل فرهنگی، اجتماعی و زیست محیطی، ارتقای دائمی استانداردها و ضوابط طراحی، افزایش سرعت استفاده از مواد جدید و تکنیک های نوین ساخت، بهره گیری از تجارب پروژه های پیشین جهت طراحی پروژه های آتی، وجود پارامترهای غیر قابل پیش بینی در مرحله طراحی اولیه، نیاز به خلاقیت در طرح های توسعه منابع آب. در ادامه به منظور بررسی علل عدم کاربرد مهندسی ارزش در سطح کشور، با آنالیز نتایج حاصل از جمع-آوری پرسشنامه ای که نزد جمعی از اساتید و پیشکسوتان مهندسی ارزش توزیع گردید، علل اصلی تاخیر در پروژه های عمرانی موارد زیر مشخص گردید: عدم تخصیص کافی و به موقع اعتبارات طرح، ضعف فنی و مدیریتی کارفرما در کنترل پروژه و اتخاذ سیاست های مناسب جهت پیشبرد پروژه، عدم نظارت، دقت و مدیریت در انتخاب پیمانکار، نقش عوامل سیاسی در اتخاذ سیاست های تاثیرگذار و مغایر با منافع پروژه. همچنین مهمترین عواملی که باعث عدم استفاده از مهندسی ارزش در جامعه مهندسی کشور و پروژه های عمرانی می گردد موارد زیر شناسایی گردیدند: نبود ضمانت اجرایی در قوانین و بخشنامه های مربوط به استفاده از مهندسی ارزش، تمایل به تکرار تجربه های پیشین و استفاده از طرح های تیپ توسط مشاوران جهت افزایش منافع خود و کاهش ریسک، به روز نبودن مدیران ارشد، ریسک گریزی کارفرمایان و عدم تمایل به خلاقیت و استفاده از روش های نوین و نگرانی از نتایج حاصله، عدم فرهنگ سازی و آشنایی پیمانکاران، مشاوران و کارفرمایان با مهندسی ارزش، فقدان انگیزه و نبود فرهنگ صرفه جویی در منابع با استفاده از مهندسی ارزش، مقاومت مشاوران طرح در برگزاری کارگاه های مهندسی ارزش، به دلیل نگرانی از در معرض نقد قرار گرفتن.

دریچه های قطاعی یکی از انواع دریچه هایی است که به علت سهولت کاربرد،در سازه های هیدرولیکی مورد استفاده قرار می گیرد.برای استفاده بهینه از این سازه تعیین ضرایب دبی جریان در دریچه قطاعی مورد نیاز است.وجود جریان تحت فشار در بالا دست دریچه و درصد بازشدگی دریچه تخلیه کننده ها در تعیین ضریب دبی عبوری از دریچه و سایر مشخصات میدان موثر می باشد.نتایج تحقیقات اندازه گیری دبی جریان عبوری با ساخت مدل هیدرولیکی با مقیاس های مختلف، اغلب دشوار و با صرف هزینه و زمان قابل توجه همراه می باشد. از این رو توجه به رویکردهای شبیه سازی عددی مورد توجه محققان قرار گرفته است. بنابراین در مطالعه حاضر،با استفاده از نرم افزار fluentابتدا هندسه موجود مدل دریچه قطاعی شبیه سازی و با انتخاب مش مناسب شبیه سازی عددی روی آن انجام گرفت و تاثیر شرایط هیدرولیکی جریان ورودی شامل مشخصات هندسی دریچه ودرصد بازشدگی و شعاع انحنا بر مشخصات میدان با استفاده از مدل چند فازی mixture انجام پذیرفت.نتایج بدست آمده ضریب آبگذریاز مدل عددی با نتایج مدل آزمایشگاهی دریچه قطاعی تونل انتقال آب دشت عباس واقع در استان خوزستان مقایسه شد که انطباق خوبی در حدود 2 تا 5 درصد در دبی را نشان داد. در نهایت رابطه ای نیز جهت بیان تغییرات ضریب آبگذری دریچه قطاعی بر مبنای مدل عددی با بازشدگی دریچه ارائه و نتایج با انطباق خوب مورد مقایسه قرار گرفت..

نحوه بازشدگی دریچه ها و برخورد جریان فوق بحرانی با پایه ها در سرریزهای شوت باعث شکل گیری جریانی زیگزاگی شکل یا بالی شکل روی سرریز شده که در عرض و طول سرریز گسترش یافته است. اندرکنش جریان با پایه ها و همچنین برخورد جریان با دیواره های کناری سرریز باعث به وجود آمدن حداکثر سه موج روی سرریز بعد از پایه ها، در وسط سرریز و بر روی دیواره های تندآب شده است. این امواج بر میدان جریان روی سرریز تأثیر قابل توجه داشته، چنانچه عمق امواج در بعضی از نواحی 3 تا 4 برابر عـمق مـتوسط آب روی سرریز شده است. در تحقیق حاضر بررسی هیـدرولیک جریان و عملکرد بازشدگی ترکیبی دریـچه های مخـتلف سرریز شوت به صورت متقارن و غیرمتقارن و با درصد بازشدگی مختلف بر نحوه شکل گیری امواج بالی شکل روی سرریز ارائه شده است. مشخصه های جریان اعم از مقاطع عرضی و طولی، فشار پیزومتریک، ضریب نوسانات فشار دینامیکی برای امواج فوق در حالات بازشدگی ترکیبی مختلف دریچه های سرریز و با درصد بازشدگی متفاوت بررسی شده است. همچنین با استفاده از نرم افزار solidworks و flow3d مدل عددی سرریز فوق ساخته شده و سه پارامتر عمق، فشار پیزومتریک و سرعت در امواج فوق در مدل عددی با شبکه بندی ها و مدل های آشفتگی مختلف با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شده و بهترین مدل عددی بدست آمده است. بررسی های آزمایشگاهی بر روی مدل فیزیکی سرریز سد خیرآباد خوزستان که در موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو ساخته شده است، انجام گرفته است.

پیشرفت های اخیر در زمینه تجهیزات ماهواره ای و سنجش از دور منجر به افزایش دسترسی به داده های بارش در مقیاس های منطقه ای و سراسری شده است. با اینحال به خاطر پیچیدگی های مربوط به طبیعت غیرمسقیم برآورد های سنجش از دور، مجصولات بارش بدست آمده از این روش ها دارای عدم قطعیت هایی می باشند که استفاده از این محصولات را به عنوان ورودی به مدل های هیدرولوژیکی و اقلیمی با تردید مواجه می کند. بنابراین لازم است که دقت داده های بارش حاصل از ماهواره ها بررسی شده و عدم قطعیت آنها تحلیل شود. هرچند استفاده از محصولات بارش ماهواره ای در سال های اخیر به سرعت توسعه یافته است، اما برای کشور ایران تا کنون مطالعه گسترده وکاملی که محصولات مختلف را با هم مقایسه کرده و تحلیلی از خطای آنها ارائه کند،گزارش نشده است. بنابراین در این تحقیق تلاش شده است تا ضمن ارزیابی دقت برآورد بارش چهار محصول ماهواره ای مهم و سراسری شاملpersiann، tmpa-3b42v7، tmpa-3b42rt و cmorph در شرایط گوناگون اقلیمی و آب و هوایی مناطق مختلف کشور ایران، مدلی جهت تحلیل عدم قطعیت و تصحیح خطای دو محصول persiann و tmpa-3b42v7 ارائه گردد. مدل ارائه شده مبتنی بر کاپولاهای بیضوی گوسین و t برای توصیف ساختار وابستگی مکانی خطای بارش ماهواره ای و همچنین شبیه سازی فیلدهای خطای بارش چند متغیره می باشد. خطاهای شبیه سازی شده سپس بر برآورد های واقعی بارش ماهواره ای اعمال می شوند تا چندگانه ای (ensemble) از فیلدهای بارش ماهواره ای تصحیح شده بدست آید. هر چندگانه متشکل از تعداد زیادی از وقایع می باشد که هر واقعه بیانگر یک رخداد بارندگی ممکن است که می تواند اتفاق بیفتد. نتایج میانگین گیری شده مکانی بر روی کل کشور ایران نشان میدهد که محصول tmpa-3b42v7 با مقدار خطای مساوی 47/1- میلیمتر بر روز، ریشه میانگین مربع خطای 5/6 میلیمتر بر روز و ضریب همبستگی 61/0 بهترین برآورد ها را از مقدار بارش روزانه نسبت به سه محصول دیگر ماهواره ای مطالعه شده دارد. با اینحال باتوجه به نتایج بدست آمده از آماره های صحت سنجی مطلق، محصول persiann در تشخیص درست وقوع بارش بهتر از سایر محصولات عمل می کند. برای آزمون اعتمادپذیری و کارایی مدل توسعه داده شده، چندگانه های بارش ماهواره ای تصحیح شده با مقادیر بارش مشاهداتی حاصل از ایستگاه های باران سنجی با توجه به مقادیر آماره های مختلف مقایسه می شوند. نتایج بدست آمده از این مقایسه ها نشان می دهند که سه آماره شامل bias، rmse و cc به ترتیب با مقادیر 4/88%، 4/35% و 2/17% برای برآورد های بارش persiann تصحیح شده نسبت به غیر تصحیح شده آن (مقادیر برآورد های واقعی) بهبود می یابند. نسبت های بهبودیافته برای محصول tmpa-3b42 مربوط به آماره های فوق به ترتیب برابر 1/64%، 7/36% و 9/14% می باشند. بنابراین می توان گفت که روش بکار رفته در این تحقیق می تواند بطور قابل قبولی خطای برآورد بارش محصولات ماهواره ای را تصحیح کرده و باندی از وقایع بارش تصحیح شده را بصورت احتمالاتی ارائه کند.

تخلیه کننده های تحتانی از سازه های مهم سدها می باشند که وظیفه مهم کنترل دبی, بهره برداری و یاتخلیه مخزن و رسوبات آن را بر عهده دارند. دبی خروجی توسط دریچه سرویس کنترل می شود و جهت شرایط خرابی دریچه فوق از دریچه اضطراری بلافاصله بالادست آن استفاده می شود. بنابراین بسته به بازشدگی که در آن خرابی دریچه سرویس وقوع یافته و شرایط بازشدگی دریچه اضطراری، میدان جریان پیرامون دو دریچه فوق و شرایط هوادی بین دو دریچه تغییر می نماید. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل آزمایشگاهی تخلیه کننده تحتانی سد سیازاخ، ساخته شده در موسسه تحقیقات آب، به بررسی میدان جریان پیرامون دو دریچه متوالی سرویس و اضطراری در حالت عملکرد توام دو دریچه، پرداخته شده است. آزمایش ها به ازای 4 هد مخزن و 6 بازشدگی مختلف دریچه ها از 10% تا 80% تکرار گردیده است . فشار در پیزومترهای نصب شده برروی بدنه مجرای تخلیه کننده قرائت، دبی عبوری هوا از لوله هواده بین دو دریچه توسط سیم داغ و از لمینیمتر برای اندازه گیری تیغه آب روی سرریز لبه تیز و در نتیجه دبی آب استفاده و در انتها رابطه ای بین عدد فرود و ضریب هوادهی ارائه شد. با توجه به نتایج آزمایشگاهی مشخص شد که مقدار دبی هوای ورودی در دو بازشدگی 20 و 80 درصد داری ماکزیمم مقدار خود بوده است. در ادامه از نرم افزار flow-3d جهت شبیه سازی عددی جریان در شرایط فوق استفاده و به کمک نتایج آزمایشگاهی مدل فوق کالیبره گردید و ملاحظه شد که با استفاده از مدل آشفتگی rng تطابق بسیار خوبی بین مدل و واقعیت برقرار است.

در سال های اخیر، سرریزهای پلکانی به جهت توانائی در مستهلک کردن انرژی و همچنین دستیابی به تکنیک های جدید ساخت مورد توجه قرار گرفته اند. این موضوع باعث شده مطالعات زیادی برای شناخت جریان بر روی این نوع سرریز انجام شود. از جمله این مطالعات می توان به مطالعات رژیم جریان و استهلاک انرژی اشاره کرد. رژیم جریان در سرریزهای پلکانی تابعی از پارامترهای بی بعد y_c/h و h/l است که در آن y_c عمق بحرانی، h ارتفاع پله و l طول پله است. این دو پارامتر بی بعد سه رژیم مختلف ریزشی، انتقالی و پیوسته را مشخص می کنند که خصوصیات مختلفی را به همراه دارند. همچنین مهمترین پارامترهای تاثیرگذار بر استهلاک انرژی، ارتفاع سرریز h_d، شیب سرریز ?، تعداد پله n، دبی جریان در واحد عرض q و رژیم جریان عنوان شده است. آزمایشات رژیم جریان و استهلاک انرژی بر روی 5 شیب متفاوت سرریز پلکانی (?=18.43,21.8,26.56,29.74,?39.8?^°) در آزمایشگاه هیدرولیک موسسه تحقیقات آب انجام شد. استهلاک انرژی صرفا در رژیم جریان پیوسته بررسی شده و معادلات استهلاک انرژی با وارد کردن کلیه پارامترها مورد توجه قرار گرفته است. با در نظر داشتن نتایج پایان نامه حاضر و جمع آوری داده های محققین پیشین، روابط جدیدی برای پیش-بینی رژیم جریان و تخمین استهلاک انرژی ارائه شده است. همچنین روابط محققین پیشین مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بررسی ها نشان داد معادلات رژیم جریان ارائه شده دقتی در حد بالاترین دقت روابط معرفی شده پیشین دارند. رابطه ارائه شده برای محاسبه استهلاک انرژی نیز دقت بهتری را نسبت به روابط معرفی شده توسط سایر محققین نشان داد.

بررسی تاثیر هندسه مقاطع سرریزها به عنوان یک راه حل مناسب جهت بهبود شرایط هیدرولیکی حاکم بر میدان جریان در آنها می باشد. سازه های تبدیل به عنوان عامل تغییر دهنده سطح مقطع عرضی جریان، در صورت طراحی نامناسب می توانند موجب ایجاد پروفیل نامناسب در سطح جریان گردند. امواج نوسانی الگوی نامناسبی از پروفیل جریان در سرریزها بوده که عمدتا در مقاطع تبدیل و در اثر هندسه نامناسب مقطع ایجاد می شود. در سرریزهای تونلی، در ابتدای تونل امواج نوسانی به شکل گرده ماهی ایجاد شده و تا مقطع زانویی در تونل ادامه می یابد که مشکلاتی همچون خفگی تونل پایین دست را ایجاد می کند. در این تحقیق، اصلاح الگوی جریان در سرریزهای تونلی و کاهش ارتفاع امواج نوسانی ایجاد شده در مقطع ورودی تونل از طریق اعمال تغییرات هندسی در مقطع تبدیل سرریز مورد توجه قرار گرفت. با مدل سازی عددی سرریز تونلی موجود در موسسه تحقیقات آب ایران با نرم افزار flow-3d و استفاده از نتایج آزمایشگاهی جهت صحت سنجی آن، پروفیل گرده ماهی شبیه سازی گردید. در ادامه با اعمال تغییرات روی هندسه تبدیل سرریز در مقطع بالادست تونل، نتایج بهینه حاصل شد. بررسی ها نشان داد که با کانالیزاسیون مقطع تبدیل سرریز تونلی به سه کانال مجزا به شکل مواج در کف کانال، بهترین نتیجه حاصل شده و پروفیل گرده ماهی میرا می گردد.

پرتاب‏کننده‏ جامی از جمله مستهلک‏کننده‏های انرژی می‏باشد که سیلاب مازاد را از سد عبور می‏دهد و در هدایت جریان به حوضچه‏ استغراق بویژه در سدهای بلند مورد استفاده قرار می‏گیرد. برخورد جت آب با بستر رودخانه منجر به تغییرات تراز بستر رودخانه شده و نه تنها پایداری سد و تأسیسات وابسته را تهدید می‏کند بلکه رودخانه را در پایین‏دست خود تحت تأثیر قرار می‏دهد. تاکنون مطالعات آزمایشگاهی زیادی در زمینه آبشستگی انجام شده است، ولیکن مطالعه‏ای که شرایط و جنس بستر و جریان پرتابه را شامل باشد کمتر به چشم می‏خورد، لذا مطالعات آزمایشگاهی در این تحقیق شامل بررسی پارامترهای هیدرولیکی (عمق و سرعت) در سه موقعیت عرضی (چپ، مرکز، راست شوت سرریز) و در 6 مقطع طولی محدود به پرتاب‏کننده و تغییرات تراز بستر در حوضچه استغراق سرریز سد خیرآباد در موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو، در شرایط مختلف هیدرولیکی بود که در ادامه تأثیر شرایط هیدرولیکی و شرایط مختلف بستر در حوضچه استغراق بر پروفیل عمقی حفره آبشستگی حاصل از برخورد جت پرتابه‏ای، بررسی و مقایسه شد و برای حداکثر عمق، عرض و طول حفره آبکند روابط بی‏بعدی ارائه شد که به ترتیب دارای ضریب همبستگی 71/0، 85/0 و 79/0 بوده و خطای کوچکتری در مقایسه با روابط ارائه شده سایر محققان بدست می‏دهند. در بخش نهایی این مطالعه شبیه‏سازی مدل هیدرولیکی با استفاده از نرم‏افزار flow-3d انجام شد، بطوریکه با انجام آزمون‏های مختلف، شرایط جریان برای بخش‏های مختلف مدل (سرریز، پرتابه، حوضچه استغراق) شبیه‏سازی شد و در هر مرحله پس از واسنجی، توسط نتایج آزمایشگاهی حاصل از مدل هیدرولیکی صحت سنجی شد و در نهایت بهترین مدل شبیه‏سازی شده با کمترین درصد خطا به منظور بررسی نهایی نتایج عددی پروفیل حفره آبشستگی معرفی گردید. در ادامه پاسخ مدل عددی به اثر پارامتر جنس مصالح بستر بر ماکزیمم عمق شستگی ناشی از جت پرتابه‏ای در بستر فرسایش‏پذیر بررسی شد. تحقیق حاضر اطلاعات مفید و جدیدی در زمینه تأثیر شرایط بستر بر آبشستگی، نحوه شبیه‏سازی عددی آبشستگی و توانمندی نرم‏افزار flow-3d در اختیار علاقمندان قرار می‏دهد.

دریچه¬های سالونی، سازه¬های اندازه¬گیری، کنترل و تنظیم جریان آب در کانال¬ها می¬باشند. این سازه به صورت دو لنگه¬ی در به دیواره مستطیلی در امتداد کانال لولا می¬شود و با تغییر زاویه باز شدگی، امکان تنظیم ارتفاع آب برای دبی¬های متفاوت، در بالادست دریچه فراهم می¬شود. با توجه به قابلیت¬ها و مزایای این سازه از جمله، روگذر بودن جریان و امکان کنترل بهتر سطح آب، امکان عبور اجسام شناور و رسوبات به صورت همزمان و قابلیت خودکار سازی دریچه، اخیرا کاربرد آن در کانال¬های آبیاری مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی، آزمایش¬هایی بر روی دریچه سالونی هم¬عرض کانال و نیز دریچه با تبدیل¬های ناگهانی و تدریجی، در شرایط جریان آزاد و مستغرق انجام گرفت. در هر آزمایش ضمن تغییر زاویه بازشدگی دریچه و تنظیم درجه استغراق آن، دبی جریان و تراز سطح آب در بالادست و پایین¬دست دریچه اندازه¬گیری شد. ابتدا روابط دبی دریچه سالونی در شرایط جریان آزاد (با استفاده از رابطه انرژی) و مستغرق (با استفاده از رابطه مومنتوم) به¬دست آمد. با استفاده از نتایج به¬دست آمده، تغییرات پارامترهای بدون¬بعد موثر بر ضریب دبی دریچه سالونی مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخص شد ضریب دبی دریچه سالونی در شرایط جریان آزاد ثابت و مستقل از زاویه بازشدگی دریچه است و برای دریچه سالونی هم¬عرض کانال 0.725، برای دریچه با تبدیل ناگهانی 0.626 و برای دریچه با تبدیل تدریجی 0.682، می-باشد. در حالی که روند تغییرات ضریب دبی در شرایط جریان مستغرق، به¬صورت افزایشی- کاهشی می¬باشد. با استفاده از داده¬های اندازه¬گیری شده و آنالیز ابعادی، روابط رگرسیونی برای دبی و ضریب دبی دریچه سالونی با و بدون تبدیل در شرایط جریان آزاد و مستغرق ارائه شد. ملاحظه گردید خطای نسبی روابط رگرسیونی ارائه شده برای دبی دریچه سالونی در هر سه حالت (دریچه هم¬عرض کانال و نیز با تبدیل¬های ناگهانی و تدریجی)، در شرایط جریان آزاد %5± و در شرایط جریان مستغرق %10± می¬باشد. با استفاده از رگرسیون گیری روابط متعددی برای ضریب دبی دریچه در شرایط جریان مستغرق ارائه شد. مهم¬ترین پارامترهای موثر بر ضریب دبی جریان مستغرق نسبت بازشدگی و نسبت استغراق دریچه می¬باشند. در صورت استفاده از روابط رگرسیونی برای محاسبه ضریب دبی جریان مستغرق خطای نسبی %10± می¬باشد. با مقایسه روابط دبی به¬دست آمده از داده¬های آزمایشگاهی و روابط ارائه شده توسط شرکت آکواسیستم، ملاحظه گردید همخوانی مناسبی بین داده¬های پژوهش کنونی و روابط آکوا سیستم وجود دارد. استفاده از تبدیل همراه با دریچه سالونی باعث کاهش ضریب دبی جریان می¬شود که این تاثیر کاهش ضریب دبی، در تبدیل¬های ناگهانی بیشتر از تبدیل¬های تدریجی است. آزمایش¬هایی نیز برای تعیین آستانه استغراق دریچه سالونی انجام شد. براین اساس، آستانه استغراق دریچه در زوایای مختلف بازشدگی متفاوت بوده و در صورت استفاده از تبدیل، آستانه استغراق دریچه کاهش می¬یابد.

در سال های اخیر توسعه شهرنشینی و همچنین افزایش جمعیت شهرها، مخاطراتی را به همراه داشته است. از جمله این مخاطرت افزایش ریسک سیلاب ناشی از رواناب های شهری است. با افزایش جمعیت و توسعه شهرنشینی بر میزان سطوح نفوذناپذیر شهری افزوده گشته است. ازجمله آن می توان به تبدیل زمین های بایر و بدون کاربری به ساختمان های مسکونی، تجاری و اداری و همچنین تبدیل آن ها به خیابان ها و پارکینگ ها اشاره نمود. افزایش سطوح نفوذناپذیر شهری سبب افزایش حجم رواناب شهری، آلودگی های ناشی از آب های سطحی و خطر سیل گرفتگی می شود. حال با در نظر گرفتن این موضوع که در شهرهای دارای رودخانه شهری (مطالعه موردی شهر قم)، به چه میزان تأثیر متقابل سیلاب ناشی از طغیان رودخانه و همچنین مقدار حجم آب ورودی ناشی از رواناب شهری، می تواند بر خطرات ناشی از سیلاب های شهری تأثیرگذار باشد. با توجه به مطالب بالا در این تحقیق سعی شده تا با استفاده از مدل های مختلف روش های توسعه کم اثر (lid) در محیط شهری، اعمال و تاثیر آنها برمیزان دبی ورودی به رودخانه و شرایط کیفی آن مورد ارزیابی قرار گیرد.جهت این موضوع از مدل بارش-رواناب swmmبا درنظر گرفتن توامان دبی ورودی ناشی از رواناب شهری با و بدون اعمال lid و دبی پایه رودخانه(همان دبی ورودی از بالادست و ابتدای شهر)، در دوره بازگشت های 2، 10 و 100 ساله بارش و دبی، استفاده شد. نتایج نشان داد که با اعمال lid از میزان ماکزیمم دبی ورودی به رودخانه قمرود کاسته می شود. در پی آن با بهره گیری از نرم افزارهای arc-gis و hec-ras پهنه بندی ناشی از دبی پایه رودخانه و رواناب ورودی به آن بدست آمد. در این مرحله نیز نتایج نشان داد استفاده ازاین روش ها تأثیر بسزایی در کاهش پهنه سیل دارد که در حقیقت سبب کاهش خسارات ناشی از سیل گرفتگی سیلاب دشت می شود. این کاهش خسارت در تحلیل ریسک سیلاب ، نمایانگر میزان کاهش ریسک سالانه سیلاب قمرود با استفاده از lid می باشد.از آنجاکه روش های توسعه کم اثر بر میزان آلودگی رواناب نیز تاثیر دارد ،نتایج مدلسازی در این بخش نیز نشانگر کاهش میزان آلودگی رواناب سطحی می باشد.از سوی دیگرنتایج قمرود حکایت از آن دارد که تاثیر سازه های متقاطع جدید احداث شده برروی رودخانه همچون صحن حرم مطهر، بر ظرفیت آبگذری پل های پایین دست مانند بازار و معصومیه و همچنین بر میزان پهنه سیل تاثیر مخربی داشته است.

توسعه شهرها باعث کاهش مناطق نفوذ پذیر و افزایش حجم رواناب سطحی در زمان بارندگی می باشد. این رواناب شهری به دلیل عبور از مناطق شهری مقدار زیادی مواد آلوده با خود حمل کرده و باعث آلودگی منابع مرتبط با آن می-شوند. روش توسعه کم اثر lid یکی از روش های مدیریت شهری برای حفظ و بازگرداندن شرایط هیدرولوژیکی طبیعی یک حوضه آبریز به شرایط اولیه قبل از توسعه یافتگی و بهبود محیط زیست آن حوضه است. در این روش با استفاده از اقداماتی در جهت کاهش حجم و دبی اوج رواناب، افزایش نفوذ و تغذیه آب به سفره های آب زیرزمینی و در نتیجه کاهش آلودگی منابع آب سطحی و زیرسطحی دنبال می شود.

حوضچه آرامش نوعی سیستم مستهلک کننده انرژی در پایین دست سازه های هیدرولیکی نظیر تنداب ها و سرریزها است. حوضچه های واگرا یکی از انواع حوضچه های آرامش هستند. در این پژوهش، به کمک مدل فیزیکی و عددی تأثیر شرایط هیدرولیکی و هندسی بر عملکرد حوضچه های آرامش واگرا مورد مطالعه قرار گرفته است. در مدل فیزیکی با ایجاد زوایای واگرایی مختلف و به ازای دبی های ورودی متفاوت پارامترهای هیدرولیکی اندازه گیری شد. سپس شبیه سازی عددی جریان با نرم افزار flow-3d با بررسی مدل های مختلف آشفتگی بهینه سازی شد و مقایسه مدل عددی و مدل فیزیکی با بررسی پارامترهای آماری انجام شد. هم چنین در این پژوهش روابطی برای برآورد نسبت عمق ثانویه و طول نسبی پرش با مجذور مربعات خطای در حد مطلوب ارائه شده است و روند تغییرات مشخصات هیدرولیکی پرش به ازای تغییرات زاویه واگرایی مورد بررسی قرار گرفته است.

رسوب شویی تحت فشار یکی از بهترین روش های برای تخلیه مخازن سد هاست و دستیابی به بهترین راندمان در این روش نیاز به تحقیقات بسیار خواهد داشت.