شکست سد همواره به عنوان یک حادثه با مخاطرات فوق العاده تلقی شده و مطالعه آن در تحقیقات دانشگاهی، برنامه ریزی دولت و سرمایه گذاری در پایاب سدها اهمیت بسزایی دارد. در این پایان نامه شکست سد و انتشار موج ناشی از آن با استفاده از روش عددی حجم محدود به صورت دو بعدی قائم و سه بعدی شبیه سازی شده و نتایج حاصل از مدلسازی عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه و مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدلسازی شکست سد در دو حالت بستر خشک و بستر مرطوب انجام شده و برای اندازه های مختلف شبکه بندی، مدل های مختلف آشفتگی k-? standard، k-? rng، k-? realizable، rsm و?k- طرح های پیشرو مرتبه اول، پیشرو مرتبه دوم، quick و power law آزمون حساسیت صورت گرفته و در نهایت اندازه شبکه بندی متوسط، مدل آشفتگی k-? standard و طرح پیشروی مرتبه اول برای مدل به کار گرفته شده است. پس از انجام آزمون حساسیت و صحت سنجی مدل، مدلسازی برای شیب های بستر 0 و %1 و %2 و زبری های مختلف بستر با ضرایب 009/0، 015/0، 0185/0، 0198/0 انجام شده و نتایج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مدل عددی مورد استفاده توانایی شبیه سازی شکست سد را در دو حالت بستر خشک و بستر مرطوب داشته و نتایج قابل قبولی را ارائه می نماید.

آبهای سطحی و مخازن سدها بعنوان اصلی ترین منبع تامین نیازهای شرب و آب شیرین کشور به شمار می آیند. دو پارامتر مهم تاثیر گذار بر کیفیت آب مخازن سدها زمان ماند هیدرولیکی و پدیده لایه بندی در مخازن می باشد. وجود لایه بندی حرارتی در دریاچه سدها عامل و بیانگر تغییرات کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب در ترازهای مختلف است که در صورت تداوم می تواند منجر به نامناسب شدن شرایط کیفی آب در مخزن و افزایش هزینه های برداشت و تصفیه آب گردد. این تحقیق با هدف بررسی وضعیت رژیم حرارتی و کیفی مخزن سد مارون با استفاده از مدل دوبعدی، متوسط گیری در عرض ce-qual-w2 انجام گردیده است. ابتدا داد های بسیمتری مخزن سد، اطلاعات هواشناسی و هیدرولوژی مربوط به مخزن سد مارون تهیه گردید. پس از کالیبراسیون هندسه و تراز سطح آب، با انجام آنالیز حساسیت و تعیین ارزش ضرایب تاثیر گذار بر پروفیل حرارتی، کالیبراسیون دما با توجه به داده های اندازه گیری شده در مخزن سد (فروردین تا شهریور 84) صورت گرفت. بطوریکه میزان میانگین خطای مطلق و ریشه میانگین مربعات خطا در طول دوره شبیه سازی 91/0 و 03/1درجه سانتیگراد بدست آمدند. در مرحله بعد شبیه سازی رفتار حرارتی، tds و میزان اکسیژن محلول در مخزن بر اساس تغییرات دمایی و کیفی مدل گردید. نتایج حاصل از مدلسازی نشان دهنده وجود لایه بندی تابستانه حرارتی، که تناوب آن هفت ماه است و به تبع آن لایه بندی کیفی مخزن سد مارون می باشد. در پایان اثر مکان برداشت آب و تغییرات دبی ورودی بر لایه بندی حرارتی و نیز تاثیر کاهش غلظت tds در ورودی مخزن برای کنترل شوری در مخزن مورد بررسی قرار گرفت.

راه ها شریان های حیاتی یک کشور هستند و پل ها یکی از مهم ترین سازه های راه ها به حساب می آیند که در صورت خرابی آن ها به ویژه در مواقع بحرانی مانند وقوع سیل ها، شریان های حیاتی ارتباطی قطع شده و مشکلات فراوانی را موجب می شوند. طبق آمار های ارائه شده توسط کشور های مختلف می توان گفت اکثر تخریب پل ها نه در اثر ضعف های سازه ای بلکه در زمان های وقوع سیل و در اثر وقوع پدید? آبشستگی در اطراف پایه ها رخ می دهند. بنابراین شناخت فرآیند آبشستگی و الگوی جریان در اطراف پایه های پل و نیز تخمین ماکزیمم عمق آبشستگی در اطراف پایه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق از مدل عددی سه بعدی فلوئنت برای بررسی آبشستگی موضعی اطراف تک پایه، زوج پایه و گروه پایه استوانه ای در شرایط آب زلال و بستر ماسه ای یکنواخت استفاده گردید. در این مدل، جریان حاوی رسوب به صورت جریان دو فازی (آب- ماسه) در نظر گرفته شد و از مدل دو فازی اولرین استفاده گردید. برای تخمین پارامتر های آشفتگی جریان در فاز آب از مدل rng k-? استفاده شد. به منظور ارزیابی و صحت سنجی مدل عددی، نتایج محاسباتی با داده های تجربی حاصل از آزمایشات انجام گرفته بر روی مدل های فیزیکی مورد مقایسه قرار گرفت. تطابق رضایت بخش حاصل از این مقایسه نشان از کار آمدی مدل عددی فلوئنت در تخمین آبشستگی موضعی اطراف پایه ها بود. در این تحقیق همچنین به مقایسه نتایج به دست آمده آبشستگی با برخی از فرمول های تجربی پرداخته شد و فرمول هایی که با نتایج به دست آمده مطابقت بیشتری دارند انتخاب شدند. از بین فرمول های ارائه شده، فرمول های اینگلیس پونا2 (1949)، بروزرز (1965)، بلنچ- اینگلیس2 (1969)، ریچاردسون csu (1975) و ملویل و ساترلند (1988) عمق آبشستگی را بهتر پیش بینی می کنند.

پساب به دلیل داشتن عناصر مغذی مانند نیتروژن و فسفر، پس از تخلیه به آب ها باعث رشد سریع انواع جلبک ها شده، از این رو نیاز است تا قبل از تخلیه پساب به منابع آبی، مقدار فسفر و نیتروژن آن تا حد امکان کاهش یابد. یکی از روشهای موثر برای پالایش آب های آلوده به نیتروژن و فسفر استفاده از گیاهان آبزی است. این تحقیق به منظور بررسی راندمان استفاده از گیاهان نی و لویی در کانال با جریان زیر سطحی جهت حذف نیتروژن و فسفر از فاضلاب شهری می باشد. برای انجام این مطالعه کانال هایی به طول 3 متر و عرض 15/0 متر در شرایط آب و هوای آزاد نصب شده است. این پایلوت ها با سنگریزه هایی به قطر 10 تا 20 میلیمتر با ضریب تخلخل 50 درصد تا ارتفاع 07/0 متر کانال پر شده است، سپس گیاهان مذکور در کانال ها کشت شده و نمونه فاضلاب تهیه شده از فاضلاب دانشگاه ارومیه با دبی ثابت ml/min30 به صورت جریان زیر سطحی ازکانال ها عبور داده شده است. پساب وارد مخزن خروجی می شود. هر هفته 1 بار به مدت 6 هفته از پساب خروجی نمونه گرفته و عوامل do، ph، نیترات (no-3 – n) و فسفات (po4-3 –p) فاضلاب ورودی و خروجی اندازه گیری گردیده است. متوسط افزایش do وph برای کاناهای نی و لویی به ترتیب 204، 205 و 9، 1/9 درصد محاسبه گردیده و مقدار نیترات و فسفات نیز به ترتیب در حدود 43/81، 66/92 و 66/83، 26/74 درصد کاهش یافته است.

مدل های فیزیکی بدلیل پیچیدگی جریان و همچنین تاثیرات ناشی از مقیاس، به تنهایی قادر به ارائه درک روشنی از فیزیک حاکم بر این نوع مسائل نمی باشند و برای داشتن درک بهتر از فیزیک حاکم بر مسئله، لازم است این نوع جریانهای پیچیده بصورت عددی در کنار مطالعات آزمایشگاهی بررسی شوند. سرریز یکی از سازه های هیدرولیکی وابسته سد برای کنترل سطح آب مخزن و تخلیه سیلاب است. هدف اصلی در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی جریان بر روی سرریز پلکانی با استفاده از مدل ریاضی flow-3d بوده و دراین راستا سرریز پلکانی سد ژاوه مورد بررسی قرار گرفت. رودخانه سیروان طویل ترین رودخانه استان کردستان می باشد. شعبات این رودخانه به منزله شریان های حیات بخش استان کردستان محسوب می شود. سد مخزنی ژاوه در 35 کیلومتری جنوب شهرستان سنندج بر رودخانه ژاوه در محل تلاقی رودخانه گاورود و قشلاق قرار دارد. مدل فیزیکی سرریز سد مخزنی ژاوه با مقیاس 1:25 در موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو ساخته شده است. برای واسنجی و تایید مدل عددی flow-3d از داده های مدل هیدرولیکی سرریز سد ژاوه استفاده شده است. ساختار جریان بر روی سرریز برای سه بده جریان کم آبی، متوسط و پر آبی (معادل 515 ، 970 و 1579 مترمکعب بر ثانیه) ارزیابی شد. هندسه سه بعدی سرریز با استفاده ازautocad شبیه سازی شد. شبکه محاسبات عددی در 3 اندازه شبکه 0/6 ، 0/4 و0/2 متر ارزیابی گردید. شبکه سه بعدی (91/8×55×141/33) با اندازه 0/2 متر مناسب ترین بوده است. برای شرط مرزی ورودی، فشار ثابت با ارتفاع آب مشخص؛ شرط مرزی خروجی، outflow و بقیه مرزها، تقارن استفاده شده است. دو مدل تلاطم rng و k- ε مورد بررسی قرار گرفت، که مدل rng مدل تلاطم مناسب تر بود. شبیه سازی جریان روی سرریز با 21 آزمون برای بدون پایه، 14 آزمون برای حالت با پایه روی سرریز، و 7 آزمون برای سناریو جدید تعیین نقطه شروع هوادهی سرریز بررسی شد. زمان شبیه سازی برای بده های بیشتر جریان 200 ثانیه و برای بده های کمتر 150 ثانیه بوده است. مقایسه نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی مدل فیزیکی نشان می دهد که این مدل قابلیت پیش بینی الگوی سه بعدی جریان بر روی سرریز پلکانی را دارد.