خورها مجاری یا کانال های روبازی هستند که به خلیج ها، دریا یا دریاچه ها متصل بوده و منبع ایجاد جریان در آنها وقوع جریان جزر و مد در پایانه یا مصب آنها است. شهرستان ماهشهر، با حدود 7304 کیلومتر مربع مساحت، در جنوب غربی ایران و درشمال شرقی خورموسی، بین30 درجه و33 دقیقه عرض شمالی و 49 و13 دقیقه طول خاوری نسبت به نصف النهار گرنویچ واقع گردیده است. خورموسی که درازای آن حدود 56 کیلومتر و پهنایش 35 کیلومتراست، به وسیله نهری به درازای 24 کیلومتر به بندرماهشهر پایان می یابد، آخرین و شرقی ترین شاخه از خور موسی به نام خور بندر ماهشهر شناخته می شود که مجرای مورد نظر در این تحقیق همان 10 کیلومتر پایانی آن می باشد که نهایتا پس از عبور از مرکز شهر بندر ماهشهر در شمالی ترین قسمت شهر به پایان می رسد. واقع شدن خورها در محدوده شهرها و مناطق مسکونی و توجه به زیباسازی محیط شهری ضرورت ساماندهی و اصلاح بستر و جداره خور را ایجاب می نماید. نوع کاربری و استفاده ای که از یک خور مطرح است برای مثال آبگیری یا استفاده از آب ، قایقرانی و حمل و نقل و استفاده های تفریحی و ... از جمله مواردی هستند که ملاحظات متناسب با آن را در ساماندهی ایجاد می کند. در این میان برای شناخت رفتار خور در مقابل جریان جزر و مد و نفوذ موج مد و استخراج مشخصه های جریان نیاز به کاربرد مدلی ریاضی و هیدرودینامیک است. جهت بررسی 10 کیلومتر پایانی خور بندر ماهشهر با توجه به وجود جریان یک بعدی در مجرا ، مدل هیدرودینامیک 11 mike انتخاب گردید. به منظور برپایی مدول هیدرودینامیک 11 mike و شبیه سازی جریان در مجرا ، تعداد 65 مقطع عرضی برداشت گردید. شرایط مرزی جهت معرفی به مدل با توجه به اینکه منبع جریان در خور ماهشهر تنها از سمت دریا و به صورت جزر و مد می باشد و از بالادست دریا یعنی از راس خور تنها مقدار دبی پایینی از فاضلاب های شهری به سمت دریا جریان دارد. بنابراین در 2 مقطع m47 و m59 به مدت 31 روز و هر 30 دقیقه رقوم سطح آب قرائت گردید که دو منحنی اشل- زمان بدست آمد. همچنین میزان دبی فاضلاب از راس خور به سمت دریا 200 لیتر بر ثانیه برآورد گردید که به عنوان شرایط مرزی بالادست به مدل داده شد. مدل در شرایط موجود خور اجرا شد و نتایج نشان داد که جریان مد به صورت ضعیف و با عمق، دبی و سرعت کم در مجرا نفوذ می کند بنابراین به منظور بهره برداری مناسب از مجرا ، بایستی اصلاح و لایروبی در نظر گرفت، بدین منظور با در نظر گرفتن کلیه جوانب از جمله شرایط منطقه ، جنس خاک ، هیدرولیک جریان و مسائل اقتصادی مقدار تعریض و تعمیق مجرا تعریف گردید و مدل اجرا گردید.پس از انجام کالیبراسیون، ضریب زبری مجرا 0/028 بدست آمد. نتایج نشان داد که با اصلاح مقطع و شیب مجرا میزان حداکثر دبی در بازه شهری حدوداً 7 برابر گردید. حداکثر دبی، معادل 94/38 متر مکعب بر ثانیه و در کیلومتر 9+361 محاسبه شد.همچنین متوسط ماکزیمم عمق آب پس از اصلاح مقطع از 1/3 متر به 2/219 متر افزایش پیدا کرد. آنچه در این تحقیق مد نظر بوده است بررسی امکان تحلیل جریان در خور با استفاده از مدل انتخابی 11 mike بوده است و پس از بررسی دقت و توانمندی مدل و صحت نتایج بدست آمده با استفاده از مدل 11 mike ، اکنون مدل آماده است تا برای هرگزینه و بهره برداری از خور نتایج متناسب را بدست دهد .

تحقیق حاضر بمنظور بررسی آزمایشگاهی و تعیین میزان سهم هر یک از تنش های برشی کف و جداره و همچنین تعیین ضریب مقاومت هیدرولیکی جریان در یک مجرای مستطیلی با استفاده از روش های اندازه گیری ممنتم و انرژی پیشنهاد شده است. در این تحقیق نیروی برشی کل وارده بر سطوح مرطوب کانال با استفاده از روشی نوین اندازه گیری شده است. این روش بر مبنای اندازه گیری مستقیم نیرو استوار بوده و سیستم اندازه گیری مذکور فلوم لبه چاقویی (kef ) نامگذاری شده است. جهت تعیین تغییرات تنش برشی موضعی از لوله پرستون با قطر خارجی 4 میلیمتر مجهز به سلول های حساس به فشار دینامیک استفاده گردید. جهت تبدیل تفاضل فشار قرائت شده به تنش برشی از منحنی کالیبراسیون پتل استفاده گردیده است. نتایج حاصل از معادلات پیشنهادی به روش انرژی با نتایج نظیر حاصل از محققین قبلی مطابقت دارد. شیب خط رگرسیون عبوری از میان مقادیر ضریب دارسی ویسباخ و(log(re*f^0.5 حاصل از اندازه گیری به روش ممنتم در بسترهای صاف و زبر هیدرولیکی نسبت به شیب خط معادله پرانتل موازی می باشد در صورتی که استفاده از روش انرژی نشانگر واگرایی در مقایسه ای مشابه بوده است. ضریب زبری دارسی اندازه گیری شده به روش ممنتم در مقایسه با مقادیر نظیر حاصله از معادله کلبروک-وایت از مقادیر بیشتری برخوردار است. این موضوع توسط محققین قبلی که از روش انرژی بهره گیری نموده اند نیز تایید گردیده است. از انطباق نتایج حاصل از اندازه گیری ضریب زبری به روش های انرژی و ممنتم در بسترهای صاف و زبر هیدرولیکی نشان می دهد که خط رگرسیون عبوری از میان نتایج حاصل از روش ممنتم با خط رگرسیون عبوری از میان مقادیرحاصل از روش انرژی در طول از مبداء واحدی یکدیگر را قطع می نمایند. با افزایش مقادیر (log(re*f^0.5 بزرگتر از 4.56 ، مقادیر ضریب زبری دارسی حاصل از روش ممنتم نسبت به روش انرژی کاهش می یابد. از دست آوردهای مهم این تحقیق اندازه گیری دقیق تنش برشی کل وارده بر محیط مرطوب و همچنین اصلاح اثر زبری بر روی میزان افت اصطکاک مبتنی بر اندازه گیری مستقیم ضریب زبری دارسی-ویسباخ می باشد.

چکیده:یکی از مهمترین و موثرترین مباحث در پروژه های عمرانی رودخانه ای تخمین مقاومت جریان می باشد. مهمترین مسئله در استفاده از روابط مقاومت جریان تعیین ضرائب زبری این روابط می باشد. در مورد اثر شکل ذرات رسوبی بر ضریب زبری تاکنون مطالعه ای صورت نگرفته است. در این تحقیق با استفاده از سه نوع رسوب مختلف شکل که مجموعاً 11 دانه بندی می باشند ضریب مقاومت جریان برای شرایط هیدرولیکی مختلف در فلومی به طول 10 متر و عرض 25 سانتیمتر و ارتفاع 50 سانتیمتر با شیب کف ثابت 0005/0 تعیین شد. نتایج نشان می دهند که با بزرگتر شدن اندازه رسوبات بستر مقادیر فاکتور اصطکاکی ( ) رسوبات با اشکال مختلف به یکدیگر نزدیکتر می شوند و اثر شکل ذرات رسوبی بر روی ضریب زبری در اندازه های کوچکتر، نمایان تر و قابل توجه تر است.

در راستای طرح توسعه منابع آب و با هدف جلوگیری از خسارات ناشی از سیلاب های نسبتاً پر حجم و مخرب رودخانه بالارود و همچنین تامین آب مورد نیاز 9480 هکتار از اراضی زیر کشت پایین دست، سد مخزنی بالارود پیش بینی و طراحی گردیده است. سد مخزنی بالارود از نوع سنگریزه ای با هسته رسی به همراه تاسیسات جانبی آن در استان خوزستان در فاصله 27 کیلومتری شمال شهرستان اندیمشک پیش بینی شده است. جهت دفع و استهلاک انرژی سیلاب های سد بالارود پس از بررسی و مطالعه ی گزینه های مختلف در نهایت سرریز اوجی از نوع دریچه دار انتخاب گردیده است. هدف اصلی این تحقیق مدلسازی و مطالعه اثر مقیاس برای جرین آب در تنداب ها ، جهت حصول اطمینان از عملکرد مطلوب آن در دوران بهره برداری می باشد. برای تحقیق این هدف، مدل فیزیکی با مقیاس 1:40 ساخته و در فلوم آزمایشگاه مدل های هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز نصب گردید. سپس با برقراری 6 دبی مختلف و متناسب با سیلاب های منطقه ی مورد بحث، اندازه گیری پارامترهای مختلف جریان از جمله: عمق و تراز سطح آب، سرعت جریان، فشارهای پیزومتریک و نوسانات فشارهای دینامیکی جریان در مقاطع تعیین شده، صورت پذیرفت و پارامترهای مهم جریان از دیوارهای تنداب می باشد همچنین آزمایشات در 6 دبی با دوره های بازگشت مختلف سیلاب انجام گرفت و نتایج بدست آمده با نتایچ مدل با مقیاس 1:110 برداشت شده توسط مهری بررسی شد.

استفاده از پرتابه های جامی شکل در سدها، بعلت نیروهایی که جریان جت خروجی از آنها در محل برخورد به بستر پایین دست وارد می کند و منجر به آبشستگی و یا شکستگی دال کف می شود که در مقایسه با سازه های دیگر، نیاز به بررسی و مطالعه بیشتری دارند. اغلب در پایین دست این سازه برای جلوگیری از برخورد مستقیم جت خروجی با کف رودخانه از حوضچه های استغراق استفاده می شود. مهم ترین عوامل در طراحی این نوع حوضچه ها، پخش نوسانات فشار دینامیکی در کف و دیواره های حوضچه و نیروهای ناشی از برخورد جت آب است. در بسیاری از مطالعاتی که در زمینه بررسی فشار های دینامیکی حاصل از برخورد جت انجام گرفته، بیشتر در مورد جت های دایره ای و بر مبنای جت تشکیل شده از لوله عمودی شکل بوده و کمتر به بررسی جت های حاصل از پرتابه های جامی شکل، که در واقعیت قسمت اعظمی از سازه های مستهلک کننده سد ها را شامل می شوند، پرداخته شده است. بنابراین در تحقیق حاضر مبنای تولید جت، پرتابه جامی شکل مد نظر قرار گرفته است. در بررسی پرتابه های جامی شکل به وضوح مشخص است که محل برخورد جت با کف پایین دست بالاترین امکان فرسایش را نسبت به سایر نقاط دارد. تعیین مشخصات فشارهای دینامیکی محل برخورد در شرایط مختلف این امکان را به ما خواهد داد که در صورت وقوع چنین شرایطی در سازه های اجرایی احتمال وقوع آبشستگی و میزان دقیق آن را مشخص نمایم و همچنین میتوان به طور دقیق احتمال ترک خوردگی دال کف پایان دست و یا مرحله جدا شدن ذرات از بستر را تعیین کرد که در طراحی حوضچه های استغراق اهمیت دارد. در این مطالعه با فراهم آوردن شرایط اندازه گیری فشارهای دینامیکی ایجاد شده بر کف در اثر برخورد جت خروجی از پرتابه جامی شکل سعی در استخراج داده های در شرایط مختلف برخورد از نظر دبی جت خروجی و عمق پایاب شده است. در انتها با بررسی داده ها سعی در ارائه نتایجی مناسب و کارآمد برای تحلیل هر چه بیشتر مشخصات فشارهای دینامیکی حاصل از برخورد جت در شرایط گوناگون پایین دست گردید. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که حوضچه های استغراق پایین دست پرتابه های جامی شکل زمانی موثر خواهد بود که نسبت عمق آب حوضچه به ضخامت جت در حال برخورد (y/( b_j )) بزرگتر از 3 باشد. همچنین بررسی ها بر روی فشارهای دینامیکی نشان داد که ماکزیمم نوسانات فشار کف در برخورد مستقیم (بدون بالشتک آب)، اتفاق نمی افتد و زمانی اتفاق می افتد که یک لایه نازک از بالشتک آب وجود داشته باشد. در واقع این لایه نازک فرصت توسعه و پیشرفت جریانات آشفته و متلاطم را فراهم خواهد کرد.

اکثر مطالعات انجام شده در رابطه با اندازه گیری و رفتار سنجی فشارهای دینامیکی در محل برخورد، به ازای جت دایره ای و مستطیلی انجام شده و جت های خروجی از پرتابه جامی بررسی نشده است، لذا در این تحقیق به بررسی فشارهای دینامیکی ناشی جت خروجی از پرتابه جامی پرداخته شده است با در نظر گرفتن این مهم، با انجام مطالعه ای آزمایشگاهی، رفتار فشارهای دینامیکی بوجود آمده در محل برخورد جت خروجی از پرتابه جامی بررسی شده است. پارامترهایی مانند دبی جریان، فاصله افقی و عمودی محل برخورد از قله جت، زاویه برخورد جت به محل در مقدار و رفتار فشارهای دنیامیکی نقش اساسی دارند. بعد از برقراری رابطه بین پارامترها مشخص گردید که پارامترهای مستقل ( (h-h)/l نسبت فاصله قائم قله جت، تا محل برخورد، به فاصله افقی آن) و ( ? زاویه برخورد) بیشترین همبستگی را با (p_m/((v_i^2)/2g) نسبت ارتفاع فشار به ارتفاع سرعتی) دارند.

برای بررسی و ارزیابی پدیده رسوب درشبکه آبیاری میرزا کوچک خان از مدل کامپیوتری شارک استفاده گردید که با ساخت مدل ریاضی شبکه و دریافت خروجی های آن موارد ذیل استخراج گردید: 1- حجم آب مورد نیاز و حجم آبرسانی به شبکه در طول دوره تحقیق به ترتیب 29/235 و 23/235 میلیون متر مکعب. 2- حجم رسوب ته نشین شده در کانال ها 8935 مترمکعب. 3- حجم رسوب وارد شده به آبگیرهای ثانویه 20221 متر مکعب. 4- بیشترین عمق رسوب در کانال mrc درکیلومتر 0-3000 به مقدار399/0 متر در طول ماه های تحقیق برآورد گردید. به حداقل رساندن پمپاژ در زمان طغیان رودخانه و غلظت بالای رسوب و همچنین آبیاری همزمان مزارع جهت حفظ سرعت غیر رسوبگذار راه کارهایی مناسبی بودکه بعنوان پیشگیری از انتقال رسوب به شبکه پیشنهاد گردید. تخلیه مکانیکی رسوب از کانال ها ( لایروبی ) در زمان عدم نیاز به مصرف آب، مهمترین عامل مبارزه با مشکلات ایجاد شده در اثر رسوب تشخیص داده شد.

تنش برشی یکی از مهمترین پارامتر ها را در جریان کانال های باز به خود اختصاص می دهد . به گونه ای که اهمیت این پارامتر در اکثر مطالعات جریان در کانال های روباز از جمله مقاومت هیدرولیکی در برابر جریان، انتقال رسوب، پراکندگی، مطالعات تلاطم یا مسائل کاویتاسیون بر کسی پوشیده نیست. از سوی دیگر آنالیز تنش برشی و توزیع آن توسط روش های تئوریکی بسیار مشکل است . تأثیر جریان های ثانویه ، شکل مقطع و توزیع غیریکنواخت زبری در محیط خیس شده ، تخمین مناسب تنش برشی توسط روش های تئوریکی ،تحلیلی را حتی برای مقاطع ساده غیر ممکن ساخته است. بنابراین تحقیقات معتبر در این مورد به موارد آزمایشگاهی و روشهای تجربی محدود می-گردد. چندین سری آزمایش در یک کانال باز ذوزنقه ای با زبری مرزی یکنواخت و غیر همگن در شرایط جریان یکنواخت ،ماندگار و کاملا توسعه یافته انجام گرفت. به جهت زبر نمودن مرزها (یعنی فقط جداره-ها ،فقط بستر و بستر و جداره-ها) و فراهم آوردن نسبت های متفاوت ksw/ksb از سه نوع مصالح دانه بندی شده با متوسط قطر ، و استفاده گردید. در تحقیق حاضر توزیع تنش برشی مرزی ، نیروی برشی ، متوسط تنش برشی جداره و بستر مورد مطالعه قرار گرفت. جهت تعیین تغییرات تنش برشی موضعی از لوله پرستون با قطر خارجی 4 میلیمتر مجهز به سلول های حساس به فشار دینامیک استفاده گردید. جهت تبدیل تفاضل فشار قرائت شده به تنش برشی از منحنی کالیبراسیون پتل استفاده گردیده است. در کانال-های صاف و زبر یکنواخت به منظور تعیین درصد نیروی برشی کل وارد بر جداره ها معادله ای تجربی به صورت تابعی از هندسه کانال یعنی نسبت ظاهری به دست آمد. برای کانال-های ذوزنقه ای با زبری غیر همگن معادله-ای مشابه با به کار بردن نسبت ksw/ksb به عنوان نماینده تنش-های حاصل از غیر همگنی زبری مرزی کانال پیشنهاد گردید. همچنین معادلاتی به منظور تخمین متوسط تنش برشی جداره و بستر در کانال-های ذوزنقه ای صاف بر مبنای درصد نیروی برشی کل وارد بر جداره-ها و ژئومتری کانال یعنی نسبت ارائه گردید.

یکی از مهمترین معضلاتی که مهندسی رودخانه با آن مواجه است، مسئله فرسایش بستر و سواحل رودخانه ها می باشد. این پدیده در رودخانه های آبرفتی، عمیق و کم عرض دائمی به شکل پیچانرودی و در رودخانه عریض و فصلی و کم عمق به صورت شریانی شدن بروز پیدا می کند و در مسیر قوس ها، به علت جریان های ثانویه و حلزونی شدت خواهد یافت. بطوریکه فرسایش پنجه قوس خارجی باعث فرسایش های توده ای ساحلی بیرونی می گردد. به منظور کنترل این پدیده، روش های مختلفی از قبیل صفحات مستغرق، اپی، سرریزهای bendway، اسکله، دیواره قائم و روش های پوششی نظیرسنگ فرش گابیون و لحاف بتنی بکارمی رود. سرریزهای bendway سازه هایی هستند که به صورت عرضی از ساحل رودخانه به طرف محور آن و با زوایای مختلف نسبت به کناره رودخانه تا فاصله ای به سمت درون بستر جریان، امتداد می یابند. این سازه از مصالح سنگی، کیسه سیمان، بلوک بتنی، کیسه های پر شده با شن و ماسه بستر رودخانه و الوار چوبی ساخته می شود. در طی این تحقیق تعداد 7 سرریز bendway در طول قوس با فاصله ثابت (l4) 32 سانتیمتر، طول ثابت (w/5) 8 سانتیمتر، ارتفاع (do/3) 5 سانتیمتر در زوایای متغیر (°30و°15،°0=a) نصب گردید و در 4 حالت دبی جریان (22 و 18 ، 14 ، 10q=) آزمایش ها انجام گرفت. (l طول سرریز bendway ، w عرض فلوم، do عمق آب در فلوم) نتایج این تحقیق نشان می دهد که در خم 90 درجه تند، زاویه 30 درجه نصب سرریزهای bendway کمترین عمق و حجم آبشستگی و زاویه 15 درجه نصب سرریزهای bendway بیشترین عمق و حجم آبشستگی را ایجاد کرده است.

سازه آبگیر جانبی از جمله سازه هایی است که باید به گونه ای طراحی گرددکه در شرایط بار آبی یکسان، بیشترین دبی با کمترین رسوب را وارد آبگیر نماید. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه آبگیرهای انحرافی از کانال مستطیلی انجام شده است و معیارهایی نیز ارائه گردیده است. هدف اصلی این مطالعه که برای اولین بار انجام می شود در خصوص آبگیری از کانال ذوزنقه ای است و پاسخ به این سوال مهم که اصولاً شیب دیواره کانال اصلی چقدر می تواند باعث افزایش دبی جریان و کاهش رسوب ورودی به آبگیر گردد. برای رسیدن به این هدف آزمایش های متعدد هیدرولیک جریان و رسوب در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران صورت گرفت. در آزمایش های جریان، مولفه های سه بعدی سرعت جریان اندازه گیری گردید. با کمک این داده ها مدل سه بعدی ssiim ابتدا واسنجی و سپس صحت سنجی گردید. با استفاده از این مدل، داده های بیشتری بدست آمد. با تحلیل این داده ها روابطی برای تعیین ابعاد مجرای جریان بدست آمد. نتایج این بخش نشان داد که افزایش شیب دیواره کانال اصلی باعث اصلاح الگوی جریان می شود به نحوی که عرض مجرای جریان در کف کاهش و در سطح آب افزایش می یابد. سری دوم آزمایش های این تحقیق با استفاده از بار رسوبی معلق انجام شد.در این آزمایشات ذرات پلاستیک فشرده بعنوان رسوب معلق استفاده گردید. بطور خلاصه نتایج کاربردی مهمی که از این تحقیق گرفته می شود این است که اصولاً بهتر است دیواره کانال اصلی از بالادست آبگیرها مایل باشد. شیب دیواره باعث می شود تا عرض مجرای جریان در کف کمتر و در سطح بیشتر گردد. این تغییرات تابع شرایط هیدرولیکی جریان است. به طور مثال عرض مجرای جریان در کف و در 36% عمق در شیب 5/1:1 در مقایسه با حالت دیواره قائم به ترتیب حدود 45% و 80% کاهش می یابد. به علت غلظت بیشتر رسوب در کف انتظار می رود رسوب معلق کمتری وارد آبگیر شود که نتایج آزمایشات رسوب نیز این مطلب را تأیید می نماید. در یک نسبت آبگیری، رسوب ورودی در شیب 5/1:1 نسبت به دیواره قائم به طور متوسط در تمام اعماق حدود 65% کاهش می یابد. نتیجه کاربردی دیگر که از این تحقیق استخراج شده است این موضوع می باشد که در تمام آزمایش ها وقتی عدد فرود جریان در بالادست کانال اصلی به 36/0 می رسد، نسبت رسوب ورودی به نسبت دبی ورودی کمترین مقدار را دارد همچنین با مایل شدن دیواره، قدرت جریان گردابی در آبگیر که باعث شکل گیری تپه های رسوبی می شود کاهش می یابد و از مسدود شدن دهانه آبگیر و کاهش میزان دبی ورودی به آبگیر جلوگیری می نماید. در یک دبی یکسان میزان دبی ورودی به آبگیر در شیب 5/1:1 نسبت به دیواره قائم تقریباً به میزان 60% افزایش نشان می دهد

بررسی رفتار و خصوصیات هیدرولیکی جریان بر روی سرریز سد، از پدیده های پیچیده است که گاهاً با صرف هزینه و وقت زیاد تواَم می باشد. در بررسی این پدیده، تکنیکهای متفاوتی متناسب با اهدافی که بررسی برای آن صورت می گیرد قابل اعمال می باشد. تهیه مدل فیزیکی، استفاده از تجربیات کارشناسی، کاربرد مدلهای ریاضی درشبیه سازی خصوصیات جریان در حالت یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی از جمله تکنیک ها و روشهایی است که در بررسیها مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه دسترسی به برنامه های دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) و کامپیوترهای پیشرفته و مجهز، باعث افزایش روز افزون کاربرد روشهای عددی در تجزیه و تحلیل جریان سیال شده است. یکی از نرم افزارهای عرضه شده در زمینه cfd، نرم افزار flow3d بوده که قابلیت تحلیل دو و سه بعدی میدان جریان را دارا می باشد. توانایی این برنامه مدل سازی سرعت و فشار و عمق بر روی سازه ها نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این نرم افزار از روش حجم محدود (finite volume) برای حل معادلات میانگین رینولدزی ناویر- استوکس (rans) استفاده می کند. سطح آزاد در این مدل به روش حجم سیال (vof) محاسبه می گردد. در مطالعه حاضر با استفاده از مدل flow3d، هیدرولیک جریان بر روی سرریز سد بالارود به ازاء 4 دبی 7/66، 9/85 ،160 و 3/190 لیتر بر ثانیه شبیه سازی شده و پارامتر های عمق، فشار، سرعت، عدد فرود، ضریب خوردگی و انرژی بر روی سرریز محاسبه و با داده های مدل فیزیکی سرریز سد بالارود که با مقیاس 1:40در آزمایشگاه مدل فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب احداث و پارامترهای فوق بر روی آن اندازه گیری شده بود، مقایسه گردید. بهینه سازی دیواره های هدایت سرریز اولین قدم در این تحقیق به شمار می رود. بهینه سازی هم به صورت کمی(دبی-اشل) و هم به صورت کیفی(مشاهده ی الگوی جریان) انجام شد که در نهایت دیواره ی هدایت شماره3 با مشخصات طول مستقیم 1/0متر ، شعاع انحنای 4/0 متر و زاویه ی قوس 110 درجه به عنوان بهترین گزینه انتخاب شد. نتایج تغییرات پارامترهای اندازه گیری شده در قالب جداول و نمودارها و تغییرات اعداد بی بعد مورد نظر در قسمت طول سرریز ارائه گردیده است. الگوی جریان آب در طول محور سرریز متاثر از تبدیل در مدخل سرریز و شکل و ابعاد پایه-های پل می باشد. در این رابطه می توان به تشکیل موج های لوزی شکل که در طول تنداب ایجاد می شود، اشاره کرد که در منحنی-های مربوطه آشکار می باشد. حداکثر سرعت جریـان آب در دبی 3/190 لیتر بر ثانیه و در? ?محل پرتابه جامی رخ داده و برابر 246/3 متر بر ثانیه میباشد. حداکثر مقدار عدد فرود جریان برابر 12/3 مـیباشـد که در دبـی? ?160 لیتر بر ثانیه به وقوع پیوسته است. حداقل ضریب خوردگی محاسبه شـده برابـر 665/0= ? ?? مـیباشـد و در دبـی? ?3/190 لیتر بر ثانیه و سپس 672/0= ? ?? در دبی160 لیتربر ثانیه، در محل مقعر پرتابه رخ میدهد. با توجـه بـه ضـریب خـوردگی ?محاسبه شده و ضریب خوردگی بحرانی که برابر 25/0=? ?میباشد، احتمال رخ دادن پدیده ی خوردگی در طول پرتابه وجـود? ?ندارد. نتایج حاصل از عمق و فشار در مدل flow3d و مدل فیزیکی در طول سرریز در بسیاری نقاط بر هم منطبق می باشد ولی در مورد سرعت نتایج مدل عددی و فیزیکی متفاوت می باشد که علت تفاوت می تواند در نحوه برداشت داده های سرعت در دو مدل باشد.

سازه های آبی که با تلاطم شدید جریان روبرو می باشند عمدتاً تحت تأثیر آشفتگی همراه با نوسانات فشار روبرو می گردند که آن منشأ بسیاری از صدمات وارده بر سازه و تخریب آن می باشد. سازه های واقع در مسیر رودخانه بدلیل تغییر در رژیم یکنواخت جریان آب اختلاف انرژی بین بالادست و پایین دست بوجود می آید. یکی از راه های استهلاک انرژی در سدها استفاده از پرتابه جامی می باشد. در بسیاری از مطالعاتی که در زمینه بررسی فشار های دینامیکی حاصل از برخورد جت انجام گرفته، بیشتر در مورد جت های دایره ای و بر مبنای جت تشکیل شده از لوله عمودی شکل بوده و کمتر به بررسی جت های حاصل از پرتابه های جامی شکل، که در واقعیت قسمت اعظمی از سازه های مستهلک کننده سد ها را شامل می شوند، پرداخته شده است. بنابراین در تحقیق حاضر مبنای تولید جت، پرتابه جامی شکل مد نظر قرار گرفته است. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل آزمایشگاهی، تعیین نوسانات فشار دینامیکی توسط فشار سنج لوله ای (پیزومتر) و فشارسنج الکترونیکی (transduser) در دیواره های جانبی حوضچه ناشی از برخورد پرتابه جامی شکل تحت تأثیر عواملی چون: دبی، زاویه دیواره و عمق آب روی دیواره مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد در حوضچه های استغراق پایین دست پرتابه های جامی شکل حد فاصل دو ناحیه برخورد جت با هسته و توسعه یافته، با نسبت y/( b_j )=2~4 مشخص می شود. بنابراین این حوضچه ها زمانی موثر خواهد بود که y/( b_j )>2~4 باشد. همچنین با افزایش زاویه دیواره نسبت به افق، ضریب c_pکاهش پیدا می کند ولی این روند کاهش در حالتی که هنوز بالشتک موثر آب تشکیل نشده بیشتر مشاهده می شود و با تشکیل بالشتک آب تأثیر زاویه دیواره کم می شود.

احداث سازه های آبگیرکه به منظور انحراف بخشی از جریان عبوری از رودخانه صورت می گیرد، موجب بوجودآمدن تغییراتی درشرایط هیدرولیکی درمقابل دهانه آبگیر می شود که سبب ایجاد و تقویت جریان های ثانویه و رسوبگذاری در دهانه آبگیر می شود. یکی از روش های موثر برای کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی، کاربرد صفحات مستغرق می باشد. مطالعات قبلی انجام شده بیشتر کاربرد این صفحات را در بازه مستقیم از کانال ها با مقطع مستطیلی مورد بررسی قرار داده است. این در حالی است که شکل مقطع بیشتر کانال ها ذوزنقه ای می باشد. از این رو هدف این مطالعه کنترل رسوب ورودی به کانال فرعی در آبگیری از کانال ذوزنقه ای با استفاده از صفحات مستغرق می باشد. برای این منظور سه فاصله طولی بین صفحاتh 4، h6 ، h8 و h10 درنظر گرفته شد وآزمایش ها با چهار عددفرود 45/0، 55/0،60/0 و 66/0 در کانال اصلی به طول 2/8 متر با مقطع ذوزنقه با شیب جانبی 5/1 و کانال آبگیر به طول 6/2 متر و زاویه آبگیری 60 درجه در فاصله 13/4 متری از ابتدای کانال اصلی انجام شد. در تمام آزمایش ها نسبت دبی آبگیری ثابت و برابر 5/7 درصد بوده است. نتایج نشان داد که حضور صفحات مستغرق به طور متوسط 11تا 31 درصد نسبت دبی رسوب ورودی به آبگیر جانبی کانال ذوزنقه ای را کاهش می دهد. از دیگر نتایج بدست آمده از این مطالعه آن است که مناسب ترین فاصله بین صفحات، ضمن در نظر گرفتن صرفه اقتصادی h -8 می باشد

تحقیق حاضر به بررسی تاثیر زبری جداره کانال روی الگوی حاکم بر جریان در قوس 90 درجه تند پرداخته است. برای تحقق هدف فوق آزمایشها در سه زبری مختلف 5/0و 2و 5 میلیمتر و سه فرود 17/0(دبی15لیتربرثانیه)و 28/0(دبی25لیتربرثانیه)و 4/0(دبی 35لیتربرثانیه) انجام شد.در هر آزمایش مولفه های سه بعدی سرعت با استفاده از سرعت سنج jfe alecدر 1824 گره برداشت و نتایج با استفاده از نرم افزار های tec plot و surfer تحلیل شد. نتایج نشان داد تا موقعیت 70 درجه ناحیه پر تنش نزدیک جداره داخلی و از 70 به بعد به جداره خارجی کشیده می شود. همچنین افزایش زبری باعث افزایش تنش برشی ماکزیمم و کاهش تنش برشی مینیمم به ترتیب در دو موقعیت 20 درجه و 90 درجه شده است. به ازای افزایش زبری در همه آزمایش ها خیزاب افزایش یافته است. در ناحیه پرسرعت با افزایش زبری سرعت افزایش یافته است. با ورود جریان به قوس، تا موقعیت 10 درجه قوس قدرت جریان ثانویه روندی کاهشی و از 10 درجه به بعد افزایش پیدا کرده که معمولا ماکزیمم قدرت جریان ثانویه در دو بازه 40 تا 50 درجه و 80 تا 90 درجه قوس اتفاق افتاد. معمولا ماکزیمم مطلق قدرت جریان ثانویه در بازه 80 تا90 درجه قوس اتفاق افتاد.

جریان در قوس رودخانه های طبیعی آشفته و بسیار پیچیده بوده که بر نحوه ی فرسایش و رسوبگذاری تاثیر گذاشته و توپوگرافی نامنظمی را موجب می شود، بطوریکه فرسایش در قوس خارجی و رسوگذاری در قوس داخلی صورت می گیرد.از جمله مشخصات بارز جریان در قوس ها وجود جریان ثانویه بوده که از اندر کنش نیروی گریز از مرکز و گرادیان فشار بوجود می آید. لذا لازم است هیدرولیک جریان و عوامل موثر بر آن در قوس ها بررسی شود. در این تحقیق که در قالب آزمایشگاهی انجام شده، به بررسی اثر زبری کف(با ایجاد سه زبری 5/0، 2 و 5 میلی متر در کف و دیواره های صاف) بر الگوی جریان در سه دبی 15، 25 و 35 لیتر بر ثانیه با عمق ثابت 17 سانتی متر که معادل سه عدد فرود 17/0، 28/0 و 4/0 می باشد، در یک قوس 90 درجه تند با عرض ثابت 40 سانتی متر و نسبت شعاع انحنا به عرض 2، پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش زبری تنش برشی بستر افزایش یافته و تنش برشی ماکزیمم در تمامی حالات از موقعیت 10 تا 65 درجه نزدیک دیوار داخلی و از موقعیت 90 درجه به بعد نزدیک دیوار خارجی می باشد و همچنین تغییرات قدرت گردابه در طول کانال دارای یک ماکزیمم مطلق و یک ماکزیمم نسبی در موقعیت 50 درجه و 80 درجه می باشدکه افزایش زبری باعث می شود ماکزیمم مطلق در رأس قوس (50 درجه) تشکیل شده و همچنین شرایط هیدرولیکی بستر از نظر صاف و یا زبر بودن عامل موثر بر قدرت گردابه می باشد. بر اساس نتایج کلی تغییرات تنش برشی بستر و قدرت گردابه موقعیت 80 درجه قوس به عنوان منطقه فرسایش پذیر پیش بینی گردید.

یکی از پروژه های مهم توسعه منابع آب و انرژی در استان خوزستان،طرح سد و نیروگاه دز است که از زمان بهره برداری آن بیش از 45 سال می گذرد.در سالهای گذشته بدلیل نرخ بالای رسوبدهی حوضه آبریز دز، متأسفانه مخزن سد دز دچار رسوبگذاری بیش از حد شده و این معضل در سد تنظیمی پائین دست آن نیز اتفاق افتاده است.در پائین دست سد و نیروگاه دز،سد تنظیمی دزفول احداث شده است که توانایی تولید بار پیک نیروگاه دز وابسته به قابلیت تنظیم آب سد تنظیمی دزفول می باشد و قابلیت تنظیمی سد تنظیمی دزفول نیز بستگی به حجم مفید مخزن آن دارد.علاوه بر روند فعلی رسوبگذاری در سد تنظیمی با توجه به جریانهای سیلابی در فاصله سدهای دز و تنظیمی،اجرای عملیات فلاشینگ بعنوان تنها گزینه علاج بخشی سد دز و انباشت آنها در مخزن سد تنظیمی از جمله خطرات جدی است که آینده و عمر مفید این سد تنظیمی را تهدید می نماید.با توجه به اینکه شبیه سازی روند رسوبگذاری در شرایط رسوبشویی مورد توجه می باشد لذا سناریوی تخلیه رسوبات از مخزن سد دز اجرا می گردد و جریان آب و رسوب در حد فاصل سد دز تا سد تنظیمی دزفول با استفاده از مدل ریاضی mike 11 شبیه سازی می شود.در نتیجه هدف از این تحقیق پیش بینی روند رسوبگذاری در زمان فلاشینگ و در رودخانه دز حد فاصل سد دز و تنظیمی با استفاده از مدلmike 11 می باشد. برای این کار اطلاعات ورودی در مرز بالادست شامل هیدروگراف دبی،منحنی دبی سنجه،دانه بندی،غلظت و دیگر مشخصات رسوبات و در مرز پائین دست منحنی بهره برداری سد تنظیمی و همچنین غلظت و مشخصات رسوبات می-باشد.در مورد سد تنظیمی دزفول که در سالهای آتی عمده رسوبات ورودی به مخازن آن همان رسوبات ریزدانه تخلیه شده از مخزن سد دز هستند، مدل انتشار- پخشیدگی و انتقال رسوب می تواند جوابهای مناسبی بدست دهد که مدل mike11 قابلیت بالائی در حل این معادله دارد و در صورتیکه کالیبراسیون مدل با دقت انجام پذیرد،نتایج قابل اعتمادی از این مدل بدست می آید.در این تحقیق مدل در دو شرایط بهره برداری سد تنظیمی دزفول (رقوم بهره برداری حداقل و حداکثر) اجرا گردبد و نتایج بدست آمده در هر یک جداگانه بررسی و سپس با هم مقایسه گردبد.با توجه به خروجی مدل ابتدا تغییرات پارامترهای هیدرودینامیکی رودخانه از جمله سرعت ، عمق ، دبی و عدد فرود در طول رودخانه مورد ارزیابی قرار گرفت.سپس تغییرات غلظت رسوبات تخلیه شده در مقاطع عرضی بررسی شد که حداکثر غلظت به بیش از 4000 میلی گرم در لیتر هم می رسبد.در نهایت هم میزان رسوبگذاری در زمان فلاشینگ در مقاطعی از بازه و در طول مخزن سد تنظیمی دزفول بررسی گردید و میزان و روند رسوبگذاری و همچنین میزان انتشار و پخشیدگی در رسوبگذاری بدست آمد.با توجه به هدف اصلی این تحقیق جهت بررسی روند رسوبگذاری نتیجه گیری شد که در رقوم بهره برداری حداقل رسوبگذاری در طول مخزن و در رقوم بهره برداری حداکثر رسوبگذاری در ابتدای مخزن رخ می دهد هر چند که میزان رسوبگذاری در رقوم بهره برداری حداکثر بیش از رسوبگذاری در رقوم بهره برداری حداقل می باشد. وزن کل رسوبات ته نشین شده در طول رودخانه، در تراز بهره برداری حداکثر، 684659 تن و در تراز بهره برداری حداقل ، 679440 تن می باشد.از این مقادیر در تراز بهره برداری حداکثر ، 62523 تن و در تراز بهره برداری حداقل ، 57178 تن در مخزن رخ می دهد.با توجه به اینکه وزن مخصوص رسوبات در حدود 15/1 می باشد، در حدود 600 هزار مترمکعب از رسوبات در طی زمان رسوبشویی تخلیه شده است.

مقطع مرکب به مقطعی گفته می شود که سطح مقطع آن شامل چند قسمت (زیرمقطع) با خصوصیات متفاوت جریان مانند :زبری سطح ، عمق جریان وغیره باشد. یک رودخانه طبیعی که هنگام وقوع سیلاب جریان از روی زمین های سواحل آن عبور می کند ، مثالی از مقاطع مرکب (کانال های مرکب ) است .مسیر جریان در یک رودخانه به هنگام وقوع سیل شامل یک کانال اصلی و دو کانال ساحلی است .اصولا تفاوت عمق آب و سرعت متوسط بین آبراه اصلی و کانال های ساحلی در یک مقطع مرکب باعث بروز پدیده کمتر شناخته شده انتقال ممنتم بین آبراه اصلی و کانال های ساحلی (دشت های سیلابی ) می گردد. که باعث بروز پیچیدگی هایی در هیدرولیک جریان این مقاطع می گردد . از سوی دیگر می توان گفت با ورود جریان به کانا ل های ساحلی یک مقطع مرکب بر هم کنش هایی میان جریان در آبراه اصلی و کانال های ساحلی بوجود می آید درست مثل اینکه جریان موجود در کانال های ساحلی باعث کند شدن جریان در آبراه اصلی میگردندکه نشانی از انتقال ممنتم در عرض یک مقطع عرضی می باشد. تحقیقات مختلف نشان داده اند که پدیده انتقال ممنتم عرضی باعث تغییرات عمده در سرعت جریان ، تنش برشی مرزی و خصوصیات جریان آشفته خواهد بود .بررسی تنش برشی مرزی نه تنها برای مباحث انتقال رسوب و حفاظت سواحل بسیار اهمیت دارد بلکه می توان از بررسی آن در مقاطع مرکب و مقایسه آن در آبراه اصلی و کانال های ساحلی (سیلاب دشت ها) برای پی بردن به ماهیت پدیده انتقال ممنتم و تاثیرات آن بر توزیع خود تنش برشی مرزی و دیگر خصوصیات هیدرولیکی جریان از جمله تشکیل جریان های ثانویه استفاده کرد.به طور کلی می توان دریافت روند تغییرات درصد نیروی برشی ظاهری (ممنتم انتقالی عرضی ) به این صورت است که با افزایش عمق نسبی به نسبت های بالای ?=0.25 و کاهش عمق نسبی به نسبت های زیر ?=0.2در مقاطع مرکب میزان نیروی برشی ظاهری (ممنتم انتقالی عرضی ) کاهش می یابد. مقاطع مرکب در عمق های نسبی بالاتر از ?=0.5 خاصیت مرکب بودن خودر ااز دست می دهند و هیدرولیک جریان در آن ها از قوانین کانال هیدرولیکی حاکم بر مقاطع مرکب تبعیت نمی کند.

محل تلاقی رودخانه ها از اجزاء مهم مورفولوژیکی در سیستم های رودخانه ای می باشد. این مکان به عنوان ناحیه ای با الگوهای پیچیده از جریان شناخته شده است. به دلیل تغییر در مقدار و جهت سرعت، مقدار دبی جریان و دبی رسوب، پدیده هایی چون فرسایش عمیق در بستر، فرسایش سواحل و رسوبگذاری در پائین دست محل تلاقی اتفاق می افتد. این امر باعث ایجاد خسارت به ابنیه مجاور و از همه مهمتر تغییر مورفولوژی رودخانه می شود. یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در الگوی رسوب در تلاقی رودخانه ها، بار زنده یا آورد رسوب می باشد که تا کنون کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا با آنالیز ابعادی پارامترهای بی بعد موثر استخراج شده اند و سپس با ساخت و طراحی مدل فیزیکی و دستگاه تزریق رسوب، تاثیر آورد رسوب در شاخه اصلی بر الگوی رسوب در محل تلاقی رودخانه ها مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور با برقرای شرایط خاص هیدرولیکی جهت ایجاد بار زنده، تاثیر عواملی چون نسبت دبی شاخه فرعی به دبی کل جریان (qr)، عدد فرود ذره پایین دست تلاقی (fg) و نسبت آورد رسوب شاخه اصلی به دبی جریان شاخه اصلی (qb/q1) بر حداکثر عمق آبشستگی (ds) در یک تلاقی 60 درجه مورد بررسی قرار گرفت. در مجموع تعداد 54 آزمایش انجام شد. نتایج آزمایش های انجام شده نشان داد که هم در شرایط بستر متحرک و هم در شرایط آب زلال با افزایش نسبت دبی و عدد فرود ذره پایاب حداکثر عمق فرسایش افزایش می یابد. همچنین با افزایش آورد رسوب بالادست شاخه اصلی حداکثر عمق آبشستگی از صفر تا 35 درصد کاهش می یابد و توپوگرافی بستر نیز کاملا دچار تغییر می گردد. همچنین در این تحقیق خلاف سایر تحقیقات تپه رسوبگذاری مشاهده نگردید. در ادامه نیز رابطه ای جهت پیش بینی حداکثر عمق آبشستگی در شرایط بار زنده ارائه و آنالیز حساسیت آن نیز انجام شده است. در نهایت برای درک بهتر الگوی جریان و تاثیر الگوی رسوب بر روی الگوی جریان با استفاده از سرعت سنج الکترومغناطیس، مولفه های سه بعدی سرعت در 2 آزمایش با آورد رسوب متفاوت اندازه گیری شدند و جریان های ثانویه نیز با استفاده از نرم افزار tecplot نشان داده شدند.

کنترل انرژی در جریان های با سرعت بالا، یکی از چالش های طراحی سازه های هیدرولیکی می باشد. این جریان ها برای مثال در جاهایی مانند سازه سرریز سدها، سیستم های زهکشی مناطق شهری و رودخانه های کوهستانی با شیب تند اتفاق می افتند. انرژی اضافی این جریان ها می تواند باعث خسارات جدی به سطوح سازه ها و همچنین آبشستگی پایین دست این سازه ها گردد. استهلاک انرژی سرریز سدها معمولاً توسط حوضچه ها ی آرامش، سرریز های پلکانی و پرش اسکی انجام می شود. از اقدامات دیگری که می تواند برای استهلاک انرژی به کار رود، قرار دادن موانع و زبری در بستر تندآب ها می باشد. استفاده از موانع با ابعاد بزرگ می تواند باعث جدایی جریان از روی تندآب، تشکیل جریان آشفته و در نتیجه کاهش انرژی جنبشی جریان گردد. از مشکلات استفاده از موانع، هزینه ی بالای ساخت و خطر کاویتاسیون آن ها می باشد. استفاده از زبری به صورت پیوسته در بستر تندآب ممکن است بتواند در شرایطی برابر با دیگر روش ها، روشی کارآمد برای افت انرژی باشد. تندآب های ساخته شده از گابیون ها یک مثال از تندآب های با بستر زبر می باشند، که مورد استفاده قرار گرفته اند. بنابراین اخیراً این سازه ها به خاطر اجرای آسان، صرفه اقتصادی و از همه مهم تر به دلیل سازگار بودنشان با محیط زیست ، مورد توجه خاصی قرار گرفته اند. در این تحقیق تأثیر اندازه زبری بستر تندآب بر میزان استهلاک انرژی جنبشی آب، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور در ابتدا پس از شناسائی پارامترهای موثر، رابطه ی عمومی بدون بعد ی توسعه داده شد. سپس آزمایش هائی بر روی مدل های فیزیکی در 3 شیب مختلف (15، 5/22و30 درجه) با قرار دادن 3 نوع زبری با اندازه های متفاوت (1/1، 43/1و 1/2 سانتی متر) و دانه بندی تقریباً یکنواخت بر روی بستر آن ها انجام شد. میزان استهلاک انرژی سازه در این نوع تندآب با انجام 48 آزمایش مختلف با دبی های بین 15 تا 45 لیتر بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که با وجود زبری بستر تندآب، میزان استهلاک انرژی از 12 تا 48 درصد نسبت به مدل با بستر صاف افزایش می یابد. همچنین نتایج حاوی این مطلب است، که به طور کلی شیب 5/22 درجه حداکثر و شیب 30 درجه حداقل میزان افت را در محدوده ی آزمایشات این تحقیق دارا می باشند. در نهایت نیز رابطه ای کلی جهت پیش بینی میزان افت انرژی در این نوع تندآب ارائه و با نتایج سایر محققین و همچنین سرریز های پلکانی، مقایسه شده است.

دیوارهای ساحلی، سازه هایی هستند که به موازات و نزدیک خط ساحلی برای حفاظت از ساحل و تأمین امنیت ساختمان ها و تأسیسات ساحلی مورد استفاده قرار می گیرند. دیوارهای ساحلی از نظر شکل و نوع مصالح به کار رفته در آنها به انواع مختلفی تقسیم می شوند که دیوارهای ساحلی توده سنگی یکی از آنها است. این نوع دیوارها خود به دو دسته پایدار ایستا (سنتی) و پایدار پویا(شکل پذیر) تقسیم می شوند. در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر آزمایشگاهی پارامترهای موج بر تغییر شکل پروفیل دیوار ساحلی شکل پذیر آزمایشات مدل در چند عمق آب انجام شده است. داده های مورد استفاده در این تحقیق با نتایج مدل آزمایشگاهی انجام شده در فلوم پژوهشکده حفاظت آب و خاک تهران (scwmri)، که با استفاده از امواج نامنظم و طیف انرژی جونسواپ(jonswap) انجام پذیرفته می باشد. برای بررسی تأثیر تراز سطح آب، سازه با مصالح لایه آرمور با درجه بندی d_85?d_15 =1?82و مقیاس مدل ?:25 در نظر گرفته شده است. در هر آزمایش 3??? موج به سازه اصابت نموده و در مجموع 60 آزمایش انجام شده است. نتایج به دست آمده از آزمایش ها پس از رسم نمودارها، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و تأثیر پارامترهای موج بر تغییر شکل پروفیل دیوارهای ساحلی سکویی شکل پذیر بررسی شده است. نتایج مدل نشان می دهد با افزایش تیزی موج، پارامتر آسیب کاهش و نیز با افزایش ارتفاع و پریود موج پارامتر آسیب افزایش می یابد.

بدلیل لزوم افزایش ارتفاع سداکباتان ،ارتفاع سد به 75 متر و حجم مخزن جدید به 39 میلیون متر مکعب افزایش یافت.در این تحقیق، هدف بررسی پتانسیل آورد رسوب رودخانه در دبی های مختلف تا رسیدن به دبی غالب رودخانه ، بدست آوردن راندمان تله اندازی سد با ارتفاع و مخزن جدید و تخمین مدت زمان پر شدن مخزن سد جدید است.بدین منظور ابتدا دبی غالب رودخانه به سه شکل دبی موثر،دبی بادوره بازگشت معین و دب مقطع پربدست آورده شد..سپس بار رسوبی معادل دبی موثر رودخانه بار بستر ،بار معلق و بار کل رودخانه برای سالهای قبل از افزایش ارتفاع سد بدست آمد.برای کارهای طراحی سازه های مختلف رودخانه ای میتوان از این دبی استفاده کرد. راندمان تله اندازی مخزن سد قدیمی تعیین گردید. سپس برای سالهای پس از افزایش ارتفاع سد ، با اندازه گیری هایی در محل پایین دست و بالادست رودخانه در محل ، بار رسوبی در قالب بار کف و بار معلق تعیین شده و بر اساس بار کل رودخانه ، راندمان تله اندازی سد جدید نیز تعیین گردید. در ادامه تحقیق ، بمنظور گزینش مناسب ترین روشهای برآورد بار معلق و بار بستر رودخانه ،براساس آمار و مشخصات هندسی و هیدرولیکی موجود در ایستگاه هیدرومتری یالفان،رسوبات بار بستر و بار معلق با روش های محاسباتی با فرمول های معتبر محاسبه گردیدند.برای بار معلق فرمول های بگنولد، لین و کالینسک ،ایکسرو وایت،بروکسی وچانگ،ریچاردسون وانشتین و برای بار بستر از فرمول های دوبویز ،شاکلیج ،شیلدز(معادله اول و دوم) ،میر پیتر، مولر وروتنر استفاده شد.

کف بند افقی از جمله سازه های هیدرولیکی است که در پائین دست دریچه ها، تندآبها و حوضچه های آرامش احداث می گردند. در بسیاری از مواقع جنس مصالح کف بند با مصالح رودخانه ی پائین دست متفاوت است و بنابراین دارای دو زبری متفاوت می باشند. معمولا این کف بندها یا از بتن و یا از سنگ چین ساخته می شوند. هرچند که از نظر هیدرولیکی تفاوت بار آبی بین دو بستر کف بند و بستر رودخانه وجود ندارد(چرا که هردو در یک تراز احداث می شوند) با این وجود در عمل در پائین دست کف بند، بستر رودخانه دچار آبشستگی شده که عمیق شدن آن باعث تخریب کف بند می گردد. بدین ترتیب، پیش بینی ابعاد آبشستگی برای مهندسین هیدرولیک بسیار با اهمیت می باشد. در این مطالعه به منظور بررسی اثر زبری کف بند افقی و رسوبات بستر پایین دست بر ابعاد آبشستگی، در مجموع 24 آزمایش با چهار نوع کف بند با زبری های به ارتفاع 2، 5، 10 و 28/14 میلیمتر در دو بستر با زبری های 8/0 میلیمتر و 4/1 میلیمتر و در فلومی به طول 15 متر، عرض 3/0 متر و ارتفاع 5/0 متر انجام شد. شرایط جریان بگونه ای تغیییر کرد که عدد فرود ذره در محدوده 91/3- 37/2 قرار داشت. حداکثر عمق آبشستگی در زمان های مختلف ثبت شد و مشاهده شد که سرعت آبشستگی در ابتدا بالا بوده و با گذشت زمان از سرعت آن کاسته می شود. آزمایش ها نشان داد که افزایش عدد فرود ذره باعث افزایش ابعاد آبشستگی می شود و اندازه دانه بندی رسوبات بستر با ابعاد چاله فرسایشی رابطه معکوس دارد. همچنین مشاهده شد که افزایش ارتفاع زبری کف بند افقی تاثیر بسزایی در کاهش ابعاد چاله آبشستگی دارد. در این تحقیق رابطه ای برای پیش بینی حداکثر عمق آبشستگی ارائه شد که به کمک آن می توان حداکثر عمق آبشستگی بدون بعد را برای زبری های نسبی و اعداد فرود ذره متفاوت محاسبه نمود.

پیش بینی دقیق تنش برشی در کانالهای روباز در بسیاری از مسائل مهندسی نظیر طراحی کانالهای پایدار، محاسبات مربوط به افت انرژی و رسوبگذاری در کانالها حائز اهمیت می باشد. در هنگام سیلاب، بخشی از دبی رودخانه توسط کانال اصلی و بخش دیگر توسط دشتهای سیلابی که در اطراف کانال اصلی قرار دارند، حمل می شود. بدلیل تفاوت عمق جریان بین کانال اصلی و دشتهای سیلابی اطراف، سرعت جریان نیز متفاوت بوده و متعاقبا میزان تنش برشی و توزیع آن بصورت قابل ملاحظه ای دستخوش تغییر می گردد. در تحقیق حاضر آزمایشاتی برروی یک مقطع مرکب مستطیلی از جنس پلکسی گلاس به همراه دشتهای سیلابی اطراف با دبیهای مختلف و 3 نسبت شکل متفاوت به انجام رسید. نتایج نشان داد که در هر نسبت شکل، با افزایش عمق جریان میزان تنش برشی نیز افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش نسبت شکل، میزان تنش برشی بصورت معناداری کاهش می یابد. نتایج آزمایشات این تحقیق نشان داد که افزایش زبری بستر باعث افزایش میزان تنش برشی در مقایسه با بستر صاف می گردد. نتایج حاصل تکنیک فلوم لبه چاقویی نشان داد که این روش، روشی دقیق در تعیین تنش برشی کف و دیواره می باشد. ضمنا سهم تنش برشی در هر یک از بخشهای کف دشت سیلابی، دیواره دشت سیلابی ، کف کانال اصلی و دیواره کانال اصلی تعیین گردید. در نهایت فرمولهایی بمنظور تعیین درصد تنش برشی در بخش کانال اصلی و دشت سیلابی کانال مرکب ارائه گردید.

شکست پل ناشی از آبشستگی کلی در شالوده(شامل پایه و تکیه گاه)، ضرورت مطالعه در مورد پیش بینی ابعاد حفره آبشستگی را کاملاً روشن می سازد. اکثر تکیه گاه پل ها در دشت سیلابی قرار گرفته اند. یکی از موارد متداول در دشت سیلابی وجود پوشش گیاهی می باشد. در این تحقیق، تأثیر پوشش گیاهی دشت سیلابی بر آبشستگی تکیه گاه پل با دیواره عمودی در مقطع مرکب در 4 تراکم، 3 طول تکیه گاه و شرایط هیدرولیکی آب زلال در زمان تعادل مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های این تحقیق در فلومی به طول 9 متر، عرض 1 متر و شیب صفر انجام و از ماسه با دانه بندی یکنواخت 4/0 میلی متر در آزمایش ها استفاده شد. در این تحقیق به منظور شبیه سازی پوشش گیاهی در دشت سیلابی از موانع استوانه ای به صورت آرایش زیگزاگی و قطر ثابت 1 سانتی متر و در حالت غیرمستغرق استفاده شد. نتایج نشان می دهد، در دامنه اعداد مورد مطالعه در این تحقیق، پوشش گیاهی می تواند تا 40 درصد باعث کاهش در ماکزیمم عمق آبشستگی شود. به طور کلی نتایج نشان داد در یک طول تکیه گاه و عمق آب ثابت، با افزایش تراکم پوشش گیاهی، میزان عمق آبشستگی، با یک روند افزایشی، کاهش می یابد. در تراکم و طول تکیه گاه ثابت، با افزایش عمق آب در دشت سیلابی، به تدریج از میزان اثر پوشش گیاهی در کاهش عمق آبشستگی کاسته شد. برای مثال، در طول تکیه گاه 26 سانتی متر و تراکم 8s=، در کمترین عمق 40 درصد کاهش در عمق آبشستگی مشاهده شد که با افزایش عمق آب این میزان به 22 درصد کاهش یافت. همچنین، در یک عمق آب ثابت و با افزایش طول تکیه گاه، تاثیر پوشش گیاهی در کاهش عمق آبشستگی بیشتر شد. برای مثال، در کمترین عمق آب و تراکم 8s=، در طول تکیه گاه 12 سانتی متر 31 درصد کاهش عمق آبشستگی مشاهده شد که با افزایش طول تکیه گاه به 26 سانتی متر این میزان به 40 درصد افزایش پیدا کرد. با افزایش طول تکیه گاه در 24/0yf/ym=، عمق آبشستگی با یک نرخ افزایشی، افزایش می یابد. با افزایش yf/ym، این نرخ افزایشی تبدیل به یک نرخ کاهشی شده و با افزایش طول تکیه گاه، عمق آبشستگی با یک نرخ کاهشی، افزایش می یابد. با افزایش تراکم پوشش گیاهی، علاوه بر کاهش عمق ماکزیمم آبشستگی، میزان توسعه حفره آبشستگی پیرامون تکیه گاه و تغییرات توپوگرافی پایین دست نیز به طور قابل ملاحظه ای کاهش پیدا کرد. در این تحقیق، بر اساس داده های آزمایشگاهی، آنالیز ابعادی و رگرسیون غیر خطی چندمتغیره، یک رابطه بدون بعد برای پیش بینی عمق آبشستگی تکیه گاه پل با دیواره عمودی واقع در دشت سیلابی دارای پوشش گیاهی با مقطع مرکب ارائه گردیده است. همچنین تنش برشی بستر جریان نزدیک شونده و پیرامون تکیه گاه محاسبه و الگوی جریان نیز ترسیم گردیده است.

جریان خروجی از سازههای هیدرولیکی اغلب بهصورت جت میباشد که ممکن است موجب تغییرات زیادی در توپوگرافی رودخانه و اطراف این سازهها گردد و خسارتهای سازهای و زیست محیطی قابلتوجهی به همراه داشته باشد . یکی از سازههای مستهلککنندهی انرژی که در پاییندست جریانهای ریزشی استفاده میشود، حوضچههای استغراق میباشند. با ورود جت به داخل حوضچه، مقدار قابلتوجهی از انرژی جت آب در اثر اصطکاک هوا، هواگیری جت در اتمسفر، پودر شدن جریان آب در هوا، برخورد به سطح آب حوضچه، ورود هوای دربرگیرنده جت، نفوذ در آب و پخش آن، ایجاد تلاطم در حوضچه و نوسانات سطح آب مستهلک میشود. این فعل و انفعالات همراه با تشدید آشفتگی جریان و نوسانات شدید فشار میباشد که از نقطه نظر طراحی سازهای و فرسایش بستر و دیوارههای حوضچه باید مدنظر قرار گیرد. یکی از راههای کاهش فشارهای دینامیکی وارده به حوضچههای آرامش و همچنین کاهش صدمات احتمالی به سازهها، افزایش عمق آب در داخل حوضچههای استغراق میباشد. در این مطالعه با فراهم آوردن شرایط اندازهگیری فشارهای دینامیکی ایجاد شده بر کف در اثر برخورد جت خروجی از جت دایرهای قائم سعی در استخراج دادههایی در شرایط مختلف برخورد از نظر قطر جت خروجی، دبی جت، عمق استغراق و ارتفاع ریزش شده است. در انتها با بررسی دادهها در ارائه نتایجی مناسب و کارآمد برای تحلیل بیشتر مشخصات فشارهای دینامیکی حاصل از برخورد جت در شرایط گوناگون پاییندست گردید. نتایج بهدست آمده حاکی از آن است که حوضچههای استغراق پاییندست جتهای دایرهای قائم زمانی موثر خواهند بود که نسبت عمق آب حوضچه به قطر جت در حال برخورد ) ( بزرگتر از 4 باشد. همچنین تا زمانی که جت باهسته به کف حوضچه اصابت میکند، افزایش ارتفاع ریزش در کاهش فشارهای وارد به کف حوضچه موثر میباشد اما با از بین رفتن هسته جت، افزایش ارتفاع ریزش در جهت کاهش فشارهای وارد به کف موثر نمیباشد. بررسیها بر روی فشارهای دینامیکی نشان داد که ماکزیمم نوسانات فشار کف زمانی اتفاق میافتد که یک لایه نازک از بالشتک آب وجود داشته باشد، در واقع این لایه نازک فرصت توسعه و پیشرفت جریانات آشفته و متلاطم را فراهم خواهد کرد .

رفتار دینامیکی فشار و دبی در یک سیستم انتقال آب تحت فشار، در حین وقوع جریان های میرا ( به عنوان مثال، بسته شدن ناگهانی شیر قطع و وصل و یا خاموش شدن پمپ) تحت تاثیر اینرسی سیال، تراکم پذیری سیال و همچنین تغییر شکل الاستیک و وسیکو الاستیک جداره مجرای سیستم می باشد. عوامل فوق باعث نوسان در مقادیر فشار و دبی شده، که براساس نیروی اصطکاک داخلی سیال و همچنین نیروی اصطکاک جداره لوله به تدریج میرا می گردند. طور رایج، نیروی اصطکاک در حین وقوع جریان میرا با ضریب اصطکاک ثابت یا شبه ماندگار محاسبه و در مدل های ریاضی تجاری موجود در بازار (mike.net و hammer و…) نیز مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به تحقیقاتی که در گذشته و همچنین در این رساله صورت گرفته است، بطور واضح نشان داده شده که این مدل ها، نیروی اصطکاک ایجاد شده در حین وقوع جریان میرا را کمتر از مقدار واقعی محاسبه می نمایند، لذا داده های سرعت و فشار اندازه گیری شده سریعتر از نتایج حاصل از شبیه سازی هایی که توسط مدل های ریاضی رایج در بازار، صورت می پذیرد، میرا می گردند. در این رساله مدل عددی جدیدی با الهام از کارهای انجام شده توسط محققان در گذشته ارائه شده است که با توجه به مقایسه نتایج آن با داده-های آزمایشگاهی، دارای توانایی مناسب در پیش بینی نوسانات فشاری حاصل از جریان میرا می باشد. علاوه بر این مدل عددی، مدل فیزیکی جهت آنالیز هیدرولیک جریان میرا در لوله‏های سری و همچنین کالیبراسیون مدل عددی، طراحی و احداث شده است. لازم به ذکر است در حین وقوع جریان میرا با استفاده از دستگاه dop2000 پروفیل سرعت لحظه ای و متوسط برداشت شده است.

در مدل سازی کیفیت آب، غلظت رسوبات چسبنده از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. غلظت رسوبات چسبنده در آب، عمدتا توسط پدیده های فرسایش و رسوبگذاری کنترل می شود. فرمول ها و مدل های فرسایش و رسوبگذاری موجود فاقد مبانی و مفاهیم فیزیکی بوده و قابل استفاده برای مدل سازی بلند مدت کیفیت آب نمی باشند. لذا نیاز به رویکرد و فرمول و الگوریتم مدل سازی جدیدی می باشد که هم سریع و هم دقیق باشد. مدل پیشنهادی این رساله فقط مختص بستر با رسوبات چسبنده با درصد رس حداقل ده درصد و با ماسه بسیار اندک و غلظت پائین رسوبات معلق می باشد. در مدل، پتانسیل نرخ فرسایش معادل نرخ اختلاط از روی گل روان در نظر گرفته شده است. تنش برشی بستر نیز به صورت یک متغیر احتمالاتی در نظر گرفته شده و فرسایش تحت تاثیر دنباله انتهایی یک توزیع احتمالاتی تک متغیری برای تنش برشی لحظه ای قرار دارد. تنش برشی بحرانی را نیز که در مدل، معادل مقاومت برشی واقعی بستر در نظر گرفته می شود، به چگالی خشک رسوبات بستر و چسبندگی ارتباط داده شده است. در این رساله، برای یافتن تغییرات چگالی خشک در عمق و در دوره های مختلف تحکیم، از آزمایش استوانه تحکیم استفاده شده است. لایه بندی بستر در مدل ضروری است. مدل پیشنهادی نیاز به هشت متغیر فیزیکی دارد که هفت متغیر آن را با کمک آزمایش می توان اندازه گیری کرده و به برآوردهای اولیه ای از آنها دست پیدا کرد. تنها متغیری که قابل اندازه گیری نیست و باید در مراحل واسنجی مورد ارزیابی و تخمین قرار گیرد، ضریب مربوط به توزیع احتمال تنش برشی می باشد. نمونه برداری آب و رسوب از مصب سد سفید رود و آزمایش های فرسایش در یک فلوم مستقیم با امکان گردش آب و رسوب انجام شده است. مدل به خوبی ظرفیت کالیبره شدن دارد و نتایج شبیه سازی توسط آن، مشخصات استهلاکی نمایی نرخ فرسایش را به خوبی شبیه سازی کرده است.

پرتاب کننده های جامی یکی از انواع سازه های اتلاف انرژی می باشند که به منظور کاهش انرژی جنبشی مازاد جریان به کار گرفته می شوند. امروزه تحقیقاتی بر روی نوع جدیدی از این پرتاب کننده ها که در مقطع طولی به شکل مثلثی می باشند، پایه گذاری شده است. با توجه به عملکرد مناسب این نوع سازه، پژوهش حاضر بر اساس آنها بنا شده است. در این تحقیق بررسی آزمایشگاهی تاثیر همزمان پرتاب کننده مثلثی به همراه دفلکتور ممتد عرضی بر خصوصیات مسیر پرتابه شامل تجزیه جت و اتلاف انرژی مد نظر قرار گرفت. آزمایش های این پژوهش در فلومی به ابعاد 5/0×3/0×12 متر انجام شد. برای نیل به اهداف این تحقیق ابتدا یک سرریز اوجی بر اساس آیین نامه usbr به ارتفاع 33 سانتیمتر از جنس فایبرگلاس، طراحی و ساخته شد. سپس دو نوع پرتاب کننده مثلثی با زاویه 45 و 5/22 درجه که از تحقیقات استینر و همکاران (2008) اقتباس شده بود، از جنس پلگسی گلاس ساخته شد. بر اساس برنامه ریزی انجام شده برای آزمایش های این تحقیق، زاویه 45 درجه با دو طول کانال آستانه 2 و 7 سانتیمتر و زاویه 5/22 درجه با طول کانال آستانه 2 سانتیمتر مورد آزمون واقع شد. این سری از آزمایش ها بدون حضور دفلکتور انجام گردید. در مرحله بعد، از دفلکتور ممتد عرضی با مقطع مثلثی با سه زاویه رأس 25، 32 و 40 درجه و سه پهنای 6، 9 و 12 سانتیمتر، به همراه پرتاب کننده ها استفاده شد. رأس این دفلکتور روبروی جریان واقع می شد تا جریان عبوری از پرتاب کننده را تجزیه نماید. برای پهنای 9 سانتیمتر زاویه رأس 45 درجه نیز مورد آزمون واقع شد. کلیه آزمایش ها در 4 دبی با سه عمق پایاب (عمق ثانویه) 100، 85 و 70 درصد انجام گردید. بر این اساس تعداد کل آزمایش ها 238 عدد بود. در تمام آزمایش ها، مختصات و خصوصیات هندسی مسیر پرتابه به همراه عمق آب، قبل و بعد از پرش اسکی برداشت شد. در مجموع نتایج آزمایش های بدون حضور دفلکتور نشان داد که در قسمت صعود مسیر پرتابه بدون بعد، منحنی های جریان در حد بالایی و هم برای حد پایینی مسیر، اختلاف کمی با یکدیگر داشته و این در حالی است که برای قسمت پایین رونده منحنی این اختلاف بیشتر می شود. نتایج به طور کلی نشان داد که با افزایش عدد فرود جریان در کانال آستانه مسیر پرتابه از 5/4 به 5/6 به طور متوسط طول طی شده حد بالایی مسیر پرتابه برای زاویه 45 درجه از 21 برابر عمق جریان در پرتاب کننده تا 36 برابر آن افزایش می یابد و برای حد پایینی این مقادیر از 5/15 برابر تا 4/28 برابر خواهد بود. دیگر خصوصیات مسیر پرتابه به صورت نمودار و جدول نیز به صورت عددی در آزمایش های بدون حضور دفلکتور مورد ارزیابی واقع گردید. از طرفی بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش های با حضور دفلکتور مشخص گردید، شش نوع پرتابه با توجه به نحوه تجزیه جت قابل تشخیص است. مشخصات کلی مسیر پرتابه برای هر حالت به صورت مبسوط بررسی گردید. نتایج حاصل از این بخش نشان داد که مسیر پرتابه در اثر وجود دفلکتور ممتد عرضی، تغییرات زیادی نموده و جت تجزیه شده نسبت به رابطه تئوری دارای ضریب اصلاحی می باشد. این ضریب اصلاحی برای حد پایینی مسیر پرتابه در حدود 76/0 محاسبه گردید و برای حد بالایی یک رابطه آماری بسط داده شد. در خصوص اتلاف انرژی در آزمایش های با حضور دفلکتور، نتایج نشان داد که حضور دفلکتور ممتد عرضی تاثیر معنی داری در افزایش میزان اتلاف انرژی داشته است که این امر به دلیل تجزیه جت و برخورد مجدد جتهای تجزیه شده به یکدیگر می باشد. در مجموع بیشترین اتلاف انرژی مربوط به دفلکتور با طول نسبی 034/1 و زاویه نسبی 6/0 می باشد. همچنین بررسی ها نشان داد با افزایش عدد فرود جریان، میزان استهلاک انرژی افزایش می یابد. از نظر عددی با افزایش عدد فرود جریان از 34/4 به 78/6 مقدار اتلاف انرژی به طور متوسط در سه حالت 100، 85 و 70 درصد برای عمق پایاب به ترتیب به مقدار 5/27، 1/12 و 5/10 درصد افزایش می یابد. در هر یک از بخش های تحقیق حاضر، با استفاده از همبستگی آماری، ارتباط مناسب و معنی داری بین پارامترهایی از قبیل خصوصیات مسیر پرتابه، ناحیه جداشدگی، ناحیه جریان نوسانی و ناحیه جریان برگشتی در هر دو حالت با و بدون حضور دفلکتور استخراج گردید.

در راستای انجام این تحقیق یک سیستم جریان میرا در آزمایشگاه مدلهای دانشکده علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز احداث و یک سیستم داده برداری بر روی آن نصب شد. این مدل از حدود 50 متر لوله با قطر خارجی حداکثر 63 میلی متر و فشار کارکرد 10 بار تشکیل گردید. هد مورد نیاز مدل توسط یک برج آبگیر 5 متری تأمین شد. با توجه به آنالیز ابعادی انجام شده و تأثیر قطر و طول انشعاب بر مقادیر فشار ناشی از جریان میرا، آزمایشات برای نسبت های مختلف طول و قطر خط اصلی به طول و قطر انشعاب انجام شد. آزمایش های مربوط به هرسیستم، در 4 عدد رینولدز و 7 زمان بسته شدن شیر (از بستن کند شیر تا بستن سریع) انجام گرفت. با توجه به آزمایش های انجام شده در این رساله می توان نتیجه گرفت که هرچه محل اندازه گیری نوسانات فشار به شیر قطع و وصل جریان (عامل وقوع جریانهای میرا) نزدیک تر باشد، مقادیر بیشینه و کمینه فشار بیشتری در این نقاط به وقوع می پیوندد. نظر به اینکه در کلیه آزمایش های مربوط به این تحقیق، شیر قطع و وصل پایین دست به صورت خطی بسته می شد، هرچه زمان بسته شدن کوتاه تر باشد، تفاوت بین مقادیر فشار بیشینه و کمینه بیشتر خواهد شد. پروفیل تغییرات فشاری بیشینه و کمینه به صورت نمودارهایی ارائه گردید و مشاهده شد که فشارهای بیشینه و کمینه مربوط به مبدلهای که بعد از انشعاب قرار گرفته اند کاهش قابل توجهی نسبت به حالت بدون انشعاب داشتند. لازم به ذکر است که با افزایش قطر انشعاب اختلاف فشار نسبت به حالت بدون انشعاب بیشتر می شود. میرا شدن موج در حالت انشعابی در زمان کوتاهتری نسبت به حالت بدون انشعاب صورت می گیرد و هرچه طول و قطر انشعاب بیشتر باشد زمان لازم برای میرا شدن موج کوتاهتر می گردد. نصب انشعاب تأثیری روی ماکزیمم فشار ایجاد شده پشت شیر نداشته اما مقدار مینیمم را کاهش می دهد. رابطه ای جهت تخمین فشار کمینه پشت شیر ارائه گردید. با توجه به اینکه مقدار فشارهای ماکزیمم و مینیمم پشت انشعاب به میزان قابل توجهی نسبت به حالت بدون انشعاب کاهش می یابد لذا روابطی جهت پیش بینی فشارهای کمینه و بیشینه بعد از انشعاب نیز ارائه گردید.

در اغلب بازه های رودخانه های طبیعی، تقریباً میزان رسوبات ورودی و خروجی در تعادلند. احداث سازه سد این تعادل را بهم می زند و مخزنی ایجاد می کند که سرعت جریان را کاهش داده و راندمان تله اندازی رسوبات را افزایش می دهد. پس از سالها که رسوبات در مخزن تجمع یافتند مخزن ظرفیت ذخیره اش را از دست می دهد. این کاهش حجم باعث کم شدن و یا حتی از بین رفتن حجم تنظیم آب، از دست رفتن سود ناشی از کنترل سیلاب، استفاده از آب و تولید انرژی می شود. رسوبات تجمع یافته می-توانند خطر مسدود شدن آبگیر، سازه های تخلیه کننده تحتانی و یا آسیب رساندن به دریچه هایی که برای عبور رسوب طراحی نشده اند را بدنبال داشته باشند. در این تحقیق به منظور کنترل جریان های غلیظ در مخازن سدها، دلتاها و... از موانع استوانه ای شکل با قطر 1 سانتی متر و با ارتفاعی بیشتر از راس جریان، بر روی بستر جریان استفاده شد. نتایج نشان داد که در محدوده آزمایش های مورد مطالعه در این تحقیق، با حضور موانع بر روی بستر، چگالی، ارتفاع و سرعت راس جریان کاهش می یابد، در حالی که در بستر بدون مانع ارتفاع راس روند افزایشی ولی سرعت و چگالی راس روندی کاهشی دارند. در بستر مانع دار به دلیل افزایش شدت اختلاط بین سیال غلیظ و سیال تمیز پیرامون، دبی راس عبوری جریان، نرخ کاهشی داشته که کمک شایانی به کنترل رسوب می کند، اما در بستر بدون مانع دبی عبوری راس جریان غلیظ در طول فلوم روند افزایشی را طی کرده است. با افزایش تعداد موانع در محدوده این آزمایش ها، میزان دبی عبوری راس جریان غلیظ از بستر مانع دار کاهش یافته است. این رفتار در شیب-های مختلف بستر جریان و غلظت های مختلف سیال غلیظ ورودی به فلوم مشاهده شد. افزایش شیب بستر جریان و افزایش غلظت سیال غلیظ از آنجا که جریان غلیظ را به سمت جریان های بحرانی یا فوق بحرانی پیش می برند، لذا منجر به کاهش راندمان موانع می شوند و نرخ کاهش دبی راس جریان را کمی کاهش می دهند. نتایج این تحقیق همچنین نشان داد که علاوه بر تراکم یا تعداد موانع در سطح بستر فلوم، نحوه چیدمان آنها نیز می تواند بر مشخصات راس جریان غلیظ بسیار تاثیرگذار باشد.

تخلیه ی سیلاب ورودی به سدهای مرتفع همواره یکی از مهم ترین مسایلی است که مهندسان طراح سد با آن مواجه بوده اند. چه این جریان ها به واسطه ارتفاع زیاد سد دارای انرژی پتانسیل زیاد می باشند. گاه تخلیه این جریان ها توسط روزنه هایی در بدنه سد یا سرریزهایی صورت می گیرد که در نهایت با پدیده جت ریزشی مواجه خواهند شد. به واسطه نوسانات سرعت در جت، پس از بر خورد این جریان به بستر نوسانات فشار پدید می آید. در این تحقیق آزمایش ها بر دو طرح کلی استوار است، نخست طرحی که به نوسانات فشار ناشی از جت مستغرق می پردازد و دوم طرحی که جت ریزشی را مورد مطالعه قرار می دهد. جت مستغرق جریانی است که بر خلاف جت ریزش تماسی با اتمسفر ندارد و جریان بلافاصله پس از خروج از نازل وارد آب در حوضچه استغراق می شود. در هر دو طرح نتایج حاصل از برخورد سه جت ریزشی دایره ایی با اقطار مختلف 3/4، 6 ، و 2/8 سانتی متری بر دو صفحه زبر و صاف با یکدیگر مقایسه شده و همچنین نوسانات فشار با استفاده از فشارسنج الکتریکی ( ترانسدیوسر) برداشت شده اند. این مطالعه نشان می دهد که در طرح نخست زبری موجب افزایش فشار دینامیکی و افزایش عمق استغراق باعث کاهش شدید فشار دینامیکی شده است، و در طرح دوم که در آن عمق استغراق بر روی صفحه در تمامی حالات یکسان و برابر 25 سانتی متر و دارای ارتفاع ریزش های متغیر است ، تغییرات ارتفاع ریزش تأثیر معنی داری بر نوسانات فشار نداشته و همچنین زبری تأثیر اندکی بر افزایش فشار داشته است.

عموماً مخازن سدها مهمترین نقش را در سیستم های منابع آب دارند و از نظر اقتصادی و اجتماعی، بهره برداری بهینه از آن ها ضروری است. در حالتی که سدی بر روی رودخانه ای ساخته می شود، به جا ماندن تمامی یا بخشی از رسوبات در مخزن سد غیر قابل اجتناب است، در نتیجه به تدریج از حجم اولیه مخزن کاسته می شود و اگر پیش بینی ها و روش های کنترل مناسب صورت نگیرند، اغلب پیامد های نامطلوبی در تحقق اهداف مورد نظر خواهد داشت. تا کنون مطالعات زیادی جهت مدل سازی مقدار و نحوه توزیع رسوبات در مخازن انجام شده است. با توجه به اینکه عوامل موثر بر رسوب گذاری در مخازن بسیار گسترده می باشند، روش تحلیلی برای تعیین توزیع رسوبات در مخزن کمتر در دسترس می باشد. استفاده از روش های ریاضی مبتنی بر معادلات جریان و روش های تجربی مناسب ترین روش ها از نظر صرفه جویی در وقت و هزینه می باشد؛ در این تحقیق از مدل ریاضی cche2d به منظور شبیه سازی توزیع دانه بندی وحجم رسوبات در مخزن سد جره استفاده شده است که در آن جریان به صورت غیرماندگار در نظر گرفته شده و در نهایت نحوه توزیع رسوب برای یک دوره ده ساله بهره برداری از مخزن سد پیش بینی شد که طی آن محدوده نهشته شدن کلاس های مختلف دانه بندی رسوبات مشخص گردید و همچنین حجم رسوبات وارده به مخزن 106×34 میلیون مترمکعب تخمین زده شد که با توجه به حجم مفید مخزن و ادامه یافتن این روند رسوب گذاری پس از 100 سال تنها، 19 درصد از حجم مخزن را رسوبات به خود اختصاص می دهند. در نتایج به دست آمده مشخص است عمده رسوب گذاری در بازه ی ابتدایی مخزن سد مربوط به بار بستر و رسوب گذاری در بازه های پایین دست ناشی از بار معلق می باشد. همچنین نتایج گرافیکی، رسوب گذاری قابل توجهی را در 30 درصد ابتدایی مخزن که جریان گردابه ای تشکیل شده است را نشان می دهد.

هر گونه تغییر در دبی سیال می تواند باعث نوسان و ایجاد ناپایداری در شرایط هیدرولیکی از جمله سرعت و فشار آن گردد. علت این تغییر و شدت آن می تواند ناشی از قطع و وصل جریان توسط شیرهای بهره برداری و یا خاموش و روشن شدن پمپ ها و عواملی مشابه باشد. گاهی اوقات فشارهای ناشی از قطع شدن جریان بسیار شدید بوده و می تواند باعث آسیب رسیدن به تجهیزات و سیستم لوله کشی گردد. به همین دلیل در این تحقیق به بررسی و تجزیه تحلیل انتشار و میرایی امواج ناشی از قطع و یا کاهش جریان در لوله های تحت فشار پرداخته شده است. در راستای انجام این تحقیق، از مدل فیزیکی جریان های میرا واقع در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز استفاده شده است. این سیستم دارای سیستم لوله کشی از جنس پلی اتیلن و به طول تقریبی 50 متر و با قطر خارجی حداکثر 75 میلی متر می باشد. نحوه اتصال لوله ها در آزمایشات این تحقیق به صورت سری می باشد. جهت نمونه برداری و ثبت تغییرات فشار در سیستم از تعدادی مبدل فشاری و یک دیتا لاگر با قابلیت ثبت هم زمان 8 کانال ورودی دیتا می باشد. آزمایشات این تحقیق در سه سناریو مختلف انجام گرفته است. در سناریو اول پارامتر مورد بررسی تغییر در زمان قطع شدن جریان (20 زمان بین 0.15 تا 5 ثانیه) و بررسی تأثیر آن بر روی امواج فشاری ایجاد شده است. سایر پارامترها شامل 5 دبی مختلف و سه قطر لوله می باشد و در سناریو دوم تأثیر کاهش دبی بر روی امواج فشاری می باشد. قطع جریان در این سری از آزمایشات به صورت سریع می باشد و سایر متغیرها شامل 3 دبی و 3 قطر مختلف می باشد. در سناریو سوم تغییرات سرعت موج فشاری در طول میرایی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. متغیرهای این آزمایشات 3 دبی مختلف در قطر 63 میلی متر می باشد. با توجه به نتایج این آزمایشات در سناریو اول مشاهده شد که با افزایش زمان قطع جریان مقدار حداکثر فشارها کاهش یافته و رابطه این متغیرها در رابطه استخراجی مشخص گردید. نتایج حاصل از سناریو دوم نیز به صورت یک رابطه استخراجی بیان گردیده است. با توجه به این نتایج هرچه نسبت دبی ثانویه به دبی اولیه بیشتر گردد میزان حداکثر فشارهای حاصل کاهش می یابد. نتایج سناریو سوم به صورت بحثی در چگونگی تغییر سرعت امواج در طول جریان میرا می باشد و با توجه به آن در طول میرایی امواج سرعت آن به صورت افزایشی بوده تا اینکه نهایتاً در مقداری نزدیک به سرعت تئوری امواج ثابت می گردد. شرایط آزمایشات این سناریو به صورتی است که دامنه تغییرات فشار در مقادیر منفی نیز قرار گیرد.

امنیت و پایداری سد بایستی به ازای سیل عبوری از سرریز تأمین گردد. در بسیاری از سدهای بزرگ ایران همانند سد شهید رجایی و کارون3 که در سالهای اخیر به بهره¬برداری رسیده¬اند در مواقع سرریز شدن سیلاب به نحوی عمل می¬کنند که جریان خروجی از سرریز آنها به صورت جت و به درون حوضچه¬ی استغراق ریزش می¬نماید. از مسائلی که در اثر جت ریزشی در پایین دست سازه¬های هیدرولیکی ایجاد می¬شود، استهلاک انرژی و فرسایش می¬باشد. یکی از سازه¬های مستهلک کننده¬ی انرژی در پایین دست سدها، حوضچه¬های استغراق می¬باشند. هدف از این تحقیق بررسی حالاتی است که جریان خروجی از سرریز سد در حوضچه¬ی استغراق فرود نیاید. به¬بیان دیگر برای سدهایی که در دره¬های تنگ و عمیق و پیچ دار احداث می¬شوند به علت شرایط توپوگرافی منطقه، امکان احداث حوضچه با ابعاد بزرگ فراهم نباشد لذا احتمال این وجود دارد که جت جریان به حوضچه برخورد نکرده و با دیواره صخره¬ای مقابل تحت زاویه-های مختلف اصابت نماید. فشار وارد شده می¬تواند باعث ایجاد ترک و در نهایت شکست صخره شود و دیگر اینکه به¬علت رسوب-گیری در دریچه سرریز، دریچه نتواند به میزان کافی باز شود که جریان در درون حوضچه فرود آید. در این تحقیق با استفاده از حسگرهای سنجش لحظه¬ای فشار (pressure transduser) با قابلیت ثبت و ذخیره فشارهای نوسانی به بررسی توزیع فشارهای دینامیکی در مدل ایجاد جت آب با زوایای مختلف، پرداخته شده است. پارامترهای این تحقیق شامل دبی جریان، ارتفاع ریزش، قطر نازل، زاویه برخورد و زبری کف حوضچه می¬باشند که در مقدار و رفتار فشارهای دینامیکی نقش اساسی را دارا می¬باشند. بعد از آنالیز ابعادی اعداد بدون بعد f_(rj ),? ,l/d_j استخراج گردید که l/d_j معرف ارتفاع ریزش، ? معرف زاویه برخورد، f_(rj ) معرف شرایط جریان است. آزمایش¬ها بر مبنای تأثیر هر یک از اعداد بدون بعد بر روی فشارهای دینامیکی صورت پذیرفت. نتایج حاصله نشان می¬دهد با افزایش ارتفاع ریزش (l/d_j ) ضریب میانگین فشارهای دینامیکی (c_p) کاهش می¬یابد. با افزایش ارتفاع ریزش ضرایب حدی فشارهای دینامیکی افزایش می¬یابند. ضریب میانگین فشار دینامیکی با افزایش دبی جریان افزایش می¬یابد. با کاهش زاویه¬ی برخورد جت با سطح، فشارهای دینامیکی کاهش می¬یابند و زبری نیز باعث افزایش فشارهای دینامیکی در محدوده¬ی برداشت¬های آزمایشگاهی گردید. افزایش ارتفاع ریزش به¬طور نسبی سبب افزایش میانگین فشارهای دینامیکی (h_m) می¬گردد. همچنین افزایش عدد فرود موجب افزایش متوسط فشار دینامیکی (h_m) شده به¬طوری¬که ابتدا افزایش و سپس کاهش c_p مشاهده می¬گردد و نیز ابتدا کاهش و سپس افزایش c_p^+ و c_p^- مشاهده شد. حداکثر مقدار c_p در محدوده اعداد فرود 4/12 الئ 8/14 می¬باشد و حداقل مقادیر c_p^+ و c_p^- در محدوده اعداد فرود 3/10 الئ 14 قرار داشت.

وجود جریان گذرا یا میرا در سیستم های لوله کشی یک پدیده کاملاً طبیعی می باشد و در تمام سیستم های انتقال سیال که در معرض عوامل تغییر دهنده جریان قرار دارند، رخ می دهد. و باعث نوسان در میزان سرعت و فشار جریان در خطوط لوله می گردد. مطالعه ی این دسته جریانات از اهمیت بسیار زیاذی برخوردار است و می تواند موجب بهبود شرایط طراحی سیستم انتقال سیال شود. از آنجا که معمولاً اتصال لوله ها در این سیستم ها به صورت سری یا موازی می باشد، بررسی اثر جریان غیرماندگار با وجود اتصالات دارای اهمیت بیشتری است. در راستای انجام این تحقیق یک مدل جریان میرا در آزمایشگاه مدلهای فیزیکی دانشکده علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز احداث و یک سیستم داده برداری پیشرفته بر روی آن نصب شد. این مدل از حدود 48 متر لوله پلی اتیلن تشکیل گردید. هد مورد نیاز مدل توسط یک برج آبگیر 5متری تأمین شد. در این تحقیق جریان میرای افزاینده ای با بازشدن شیر در پایین دست مدل بوجود آمد، و نوسانات فشار ناشی از بازشدن شیر در شش مقطع از مدل در زمان های متفاوت بازشدن شیر (بازشدن سریع تا کند شیر) و در چهار دبی متفاوت و در سه سیستم سری همگرا و واگرا و همقطر بررسی شد. لوله ای ثابت به قطر 53 میلی متر و ضخامت 6میلی متر به طول تقریباً 33 متر به برج آبگیر متصل شد و لوله هایی به قطرهای 32 میلی متری، 66 میلی متری و 53 میلی متری به ضخامت 4 میلی متر که به لوله ثابت متصل گردید به ترتیب سیستم های همگرا، واگرا و همقطر را تشکیل دادند. نوسانات فشار در هر مقطع به صورت نمودار ارائه گردیده. با توجه به آزمایشات انجام شده در این تحقیق می توان نتیجه گرفت که همواره بیشترین مقادیر کمینه فشار در جریان میرای افزاینده در نزدیک ترین مقطع به شیر رخ نمی دهد، همچنین در نزدیک ترین مقطع به شیر، تغییرات فشار به صورت نوسان فشار نمی باشد، و در این مقطع نیز حداکثر تغییرات کاهش فشار به اندازه هد مخزن می باشد. در سیستم سری همگرا هیچگاه فشار منفی رخ نمی دهد ولی در دو سیستم واگرا و همقطر احتمال رخ دادن فشار منفی وجود دارد. در سیستم همگرا نوسانات فشار نسبت به سیستم تک لوله تنها به صورت کمی تغییر می کند، ولی در سیستم واگرا و همقطر نوسانات فشار نسبت به سیستم تک لوله به صورت کمی و کیفی تغییر می کند.

یکی از مهم ترین عوامل آسیب و خرابی سازه های هیدرولیکی،وقوع آبشستگی موضعی است. . آبشستگی معمولا دراثر وقوع حریان های سه بعدی ناشی از موانع درمسیر جریان رودخانه بوجود می اید. در محدوده تمام سازه های متقاطع با رودخانه وقوع آبشستگی حتمی است که ممکن است آنقدر گسترش یابد تا سازه را تخریب کند. برای طراحی مطمئن و اقتصادی سازه های هیدرولیکی که در مسیر جریان قرار دارند دو روش اجرا می شود که یکی تخمین مناسبی از حداکثر عمق آبشستگی است تا بر اساس آن بتوان پی سازه را بگونه ای طراحی کرد که با وجود آبشستگی مشکلی برای پایداری سازه بوجود نیاید. روش دوم که در حال حاضر بسیار کاربرد دارد و اقتصادی تر نیز می باشد و بخصوص برای سازه هائی که قبلا احداث شده اند بیشتر کاربرد دارد، استفاده از روش هائی برای کنترل یا تثبیت آبشستگی است که از جمله این روش ها پوشش بستر رودخانه می باشد. مصالح زیادی برای پوشش استفاده می شود ولی کاربردی ترین و اقتصادی ترین این پوشش ها استفاده ار مصالح سنگی یا ریپ رپ است. ریپ رپ دارای مزایای زیادی است از جمله در دسترس بودن و از جنس مصالح رودخانه است که از نظر زیست محیطی بسیار اهمیت دارد. اندازه ریپ رپ معمولا بسیار بزرگتر از ذرات مصالح رسوبی بستر می باشد. به همین دلیل در لبه ریپ رپ آبشستگی اتفاق می افتد که به تدریج افزایش و عمق آبشستگی افزایش یافته و باعث تخریب ریپ رپ می گردد. محققان زیادی به تخریب لایه ریپ رپ در اثر فرسایش لبه اشاره کرده اند ولی تاکنون تحقیقی خاص در این زمینه انجام نشده است و مکانیزم آن دقیقا مشخص نیست. از این رو ضروری است تا با انجام ازمایش هائی بتوان علاوه بر شناخت مکانیزم تخریب ریپ رپ ، عوامل موثر در پیدایش آن را شناخت و روش هائی برای کنترل آن پیشنهاد کرد. بنابراین هدف اصلی این تحقیق بررسی ازمایشگاهی نحوه فرسایش لبه ریپ رپ و تاثیر آن بر تخریب لایه ریپ رپ می باشد. مهمترین فرضیه تحقیق این استکه اختلاف زبری مصالح ریپ رپ و بستر باعث فرسایش در محل لبه ریپ رپ می شود.

حوضچه های آرامش انواع مختلفی دارند که از جمله آن ها می توان به حوضچه های آرامش استانداردusbr ، حوضچه آرامشsaf، حوضچه آرامش با دیواره پیوسته و حوضچه آرامش با دیواره روزنه دار اشاره کرد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی عملکرد دیواره های روزنه دار در حوضچه های آرامش و چگونگی تاثیر آن ها بر مشخصات پرش هیدرولیکی از قبیل طول پرش، افت نسبی انرژی و عمق مورد نیاز پایاب می باشد. همچنین در نظر است که فاصله بهینه قرارگیری دیواره روزنه دار از ابتدای حوضچه و ارتفاع بهینه آن به همراه موثرترین میزان سطح بازشدگی روزنه ها مشخص گردد. در این تحقیق، یک دیواره روزنه دار به عنوان جایگزین برای دیواره پیوسته بدون روزنه در یک حوضچه آرامش مورد بررسی قرارگرفته است. آزمایشات این تحقیق در یک فلوم آزمایشگاهی با عرض 30 سانتی متر و ارتفاع 50 سانتی متر و طول 10 متر انجام شده است. در ابتدای فلوم یک مخزن از جنس فایبر گلاس و یک دریچه کشویی جهت ایجاد پرش هیدرولیکی تعبیه گردیده است. آزمایشات در دبی های 8/5 تا 30 لیتر بر ثانیه و برای اعداد فرود در بازه 4/5 تا 12 و با استفاده از دیواره های روزنه دار از ساخته شده از جنس پلکسی گلاس با 4 نسبت بازشدگی سطح روزنه ها برابر 12، 25، 50 و 75 درصد انجام شده است. ارتفاع دیواره ها از 0/5تا 10 سانتی متر متغیر در نظر گرفته شده است. در این تحقیق، ویژگیهای جریان در حوضچه آرامش با دیواره روزنه دار با حوضچه آرامش با دیواره بدون روزنه و پرش هیدرولیکی آزاد مورد مقایسه قرار گرفته و شرایط عمق پایاب، عمق ثانویه پرش هیدرولیکی، میزان استهلاک انرژی و طول بهینه حوضچه آرامش، ارتفاع بهینه دیواره روزنه دار، درصد بازشدگی روزنه ها و فاصله بهینه قرارگیری دیواره از ابتدای حوضچه آرامش بررسی و تجزیه و تحلیل شده است.نتایج تحقیقات نشان داد که دیواره روزنه دار در مقایسه با دیواره پیوسته، عملکرد مناسب تری در کنترل و تثبیت پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش دارد. به طوری که این نوع دیواره موجب کاهش طول پرش هیدرولیکی و افزایش افت نسبی انرژی و کاهش عمق مورد نیاز پایاب می شود. بعلاوه نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که دیواره با سطح بازشدگی50 درصد نسبت به سایر دیواره های روزنه دار عملکرد مناسب تری از نظر استهلاک انرژی و کاهش طول پرش هیدرولیکی دارد. بدین ترتیب عملکرد دیواره روزنه دار به گونه ای می باشد که می تواند موجب طراحی حوضچه های آرامش اقتصادی تری گردد. در پایان نیز نتایج بدست آمده از انجام این تحقیق با روابط ارائه شده توسط usbr و سایر تحقیقات محققین مقایسه شده و معیارهایی جهت طراحی حوضچه آرامش با دیواره روزنه دار ارائه گردیده است.

در مهندسی هیدرولیک استفاده از مستهلک¬کننده¬های انرژی از نوع پرش هیدرولیکی بعنوان راه حلی برای کاهش آبشستگی پایین-دست سازه¬های هیدرولیکی نظیر دریچه ها و تندآبها استفاده می¬شود. حوضچه نوع یک، دارای کف مسطح بدون بلوک با طولی معادل طول پرش، از انواع این سازه¬ها است که در پائین¬دست سدهای انحرافی اجرا می شود. الگوی جریان سه بعدی تشکیل شده در پائین دست سازه و تشکیل مولفه های عمودی رو به پائین آب پس از برخورد با بستر با ایجاد نیروی برخواستگی، باعث بلند کردن ذرات رسوبی می شوند که این ذرات توسط سایر مولفه های جریان به اطراف و بخصوص در جهت جریان منتقل می شوند. ادامه این وضعیت منجر به تشکیل حفره ای می شود که می تواند عامل تخریب حوضچه باشد. به این ترتیب بلافاصله بعد از حوضچه¬های آرامش حفره آبشستگی شکل می¬گیرد. ابعاد نهائی حفره، در یک بستر با رسوب مشخص، به قدرت الگوی جریان وابسته است که به انرژی جنبشی جت و البته به عمق پایاب بستگی دارد. افزایش عمق پایاب حوضچه¬های آرامش باعث تغییر در نوع پرش ایجاد شده در حوضچه پایین¬دست تنداب¬ها می¬گردد و پرش ایجاد شده از حالت آزاد بصورت مستغرق در می¬آید، بصورتی که بخشی از آن روی تنداب و بخشی دیگر روی سطح افقی قرار می¬گیرد که پرش نوع b نامیده می¬شود. هدف از انجام این مطالعه بررسی میزان تغییرات در آبشستگی با تبدیل پرش نوع a به نوع b، بررسی تاثیر پارامترهای پرش نوع b بر ابعاد آبشستگی، بررسی تشابه پروفیل¬های آبشستگی در مقاطع طولی و ارائه روابطی برای تخمین عمق و طول آبشستگی در شرایط تشکیل پرش نوع b می¬باشد. به منظور دستیابی به اهداف مورد نظر این تحقیق و بررسی اثر پرش نوع b روی آبشستگی، اقدام به ایجاد مدل تنداب، حوضچه آرامش و بستر متحرک پایین¬دست آن، در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز شد. تعداد 20 آزمایش در محدوده¬ی عدد فرود 5/4 تا 12، نسبت اعماق مزدوج پرش 3/9 تا 2/28 و محل¬های مختلف تشکیل پرش روی تنداب، انجام شد. در این آزمایشات توپوگرافی بستر آبشستگی و همچنین پروفیل سطح آب در محل تشکیل پرش و پایین¬دست آن برداشت شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج آزمایش¬های انجام شده نشان می¬دهد که بطور کلی با تشکیل پرش نوع b از میزان آبشستگی کاسته می¬شود. بطوریکه با انتقال پرش به ارتفاع 14 درصدی، 28 درصدی و 41 درصدی روی تنداب، عمق بدون بعد آبشستگی بطور متوسط، 6، 17 و 24 درصد و طول بدون بعد 15، 30 و 36 درصد نسبت به تشکیل پرش هیدرولیکی نوع a کاهش نشان می دهد. این نتایج نشان دهنده اینست که تبدیل پرش از نوع a به نوع b تاثیر بیشتری بر طول آبشستگی نسبت به عمق آبشستگی دارد. همچنین افزایش ارتفاع شروع پرش روی تنداب باعث می¬شود میزان ارتفاع پشته افزایش یابد و مساحت پلان پشته آبشستگی کاهش پیدا کند بطوریکه در ارتفاع¬های بالا مساحت پلان حفره از پشته بیشتر می¬گردد. با بررسی پروفیل¬های آبشستگی در آزمایش-های مختلف تحت تاثیر پرش نوع a و b، مشخص شد که در صورت ثابت بودن نوع پرش شکل هندسی پروفیل¬های بی¬بعد مشابه¬اند ولی هیچگونه شباهتی بین پروفیل¬های بی¬بعد آبشستگی در دو حالت تشکیل پرش نوع a و b مشاهده نمی¬شود. با انجام آنالیز ابعادی دو پارامتر m و n برای پیش¬بینی ابعاد آبشستگی پایین¬دست پرش هیدرولیکی نوع b مناسب تشخیص داده شد و با استفاده از نظریه خودتشابهی ناقص رابطه¬ای کلی برای تعیین ابعاد آبشستگی استخراج گردید. سپس با استفاده از داده¬های آزمایشگاهی و به کار بردن نرم افزار آماری spss روابطی برای پیش¬بینی عمق، طول حفره و طول کل آبشستگی تحت تاثیر پرش هیدرولیکی نوع b ارائه شد و ملاحظه شد که روابط بدست آمده با داده¬های آزمایشگاهی مطابقت دارد.

به¬طور کلی برای محاسبه¬ی دبی، سرعت و عمق جریان در کانال¬های طبیعی و نیز برآورد سیل و رسوب ارزیابی مقاومت جریان مهم و ضروری است. مقاومت هیدرولیکی برای کانال¬های باز و جریان¬های سطحی مشخصه¬ی مهمی است، که به¬ درستی برای مدل¬سازی رواناب، مسیریابی سیل، طغیان رود و فرسایش خاک حائز اهمیت است. مقاومت یک سطح می¬تواند با تعدادی از ضرائب زبری هیدرولیکی از جمله ضریب زبری مانینگ¬(n)، فاکتور مقاومت شزی¬(¬c) و فاکتور مقاومت دارسی_ویسباخ¬(f) سنجیده شود، که در این مطالعه تاثیر پارامترهای هیدرولیکی مانند عمق و سرعت برروی این ضرائب در جریان¬های کم¬عمق کوهستانی بررسی شده است. همچنین فرضیه¬ای که اساس و شروع¬کننده¬ی این مطالعه بوده است، اهمیت کشش سطحی در معادلات ساده شده¬ی ناویراستوکس¬(n-v) به شکل معادلات سنت ونانت¬(s-v) در جریان¬های کم¬عمق سطحی بوده است. بر این اساس آزمایشات به¬صورت اندازه¬گیری عمق در 3 مدل فیزیکی از 3 شیب 20، 30 و 35 درصد در 4 زبری به-صورت سطح صاف به¬عنوان شاهد و زبری¬های 1، 5/1 و 2 میلی¬متر در 5 دبی با اندازه¬های 8/0، 6/1، 4/2، 2/3 و4 لیتر در ثانیه با تعداد 60 آزمایش که با 3 بار تکرار آن به 180 آزمایش رسید، در یک شبکه¬ی 16 نقطه¬ای انجام گرفت. پس از انجام آزمایشات، با توجه به داده¬های موجود نتایج حاصل نشان داد، در جریان¬های ایجاد شده با اعداد رینولدز بیش¬تر از 2500 مقاومت جریان به میزان قابل توجهی تحت تاثیر عدد بی¬بعد فرود می¬باشد، هرچند در جریان¬های لامینار با اعداد رینولدز کمتر هم این تاثیرات وجود دارد، اما در این محدوده اثر رینولدز مشهودتر است. همچنین با بررسی پارامترهای هیدرولیکی موجود، نظیر عمق و سرعت نشان داده شده که در یک دبی ثابت با افزایش اندازه زبری، عمق افزایش و میزان سرعت کاهش می¬یابد. ضریب مقاومت شزی(c) با افزایش فرود(افزایش سرعت) افزایش می¬یابد، اما اندازه¬ی زبری تاثیر چندانی بر آن ندارد. ضریب دارسی_ویسباخ(f) با افزایش عدد فرود کاهش یافته و تغییرات اندازه¬ی زبری تغییر قابل ملاحظه¬ای ایجاد نمی¬کند. ضریب زبری مانینگ¬(n) نیز با فرود رابطه¬ی عکس و با اندازه¬ی زبری رابطه¬ی مستقیم دارد. در مورد اثر شیب طبق گراف¬های به¬دست آمده با افزایش پارامتر شیب، سرعت افزایش یافته که به¬صورت غیر مستقیم بر مقاومت جریان اثر می¬گذارد. با استناد به یکی از سه اصل نظریه¬ی نواک می¬توان گفت طبق داده¬های موجود، کشش سطحی می¬تواند در معادلات حائز اهمیت باشد، اما برای نتیجه¬ی قطعی¬تر نیاز به مطالعات بیش¬تر می-باشد.

آنچه به نام ضربه قوچ در شبکه های خط لوله شناخته می شود، شرایط گذرایی است که ممکن است به علت تغییرات سریع در شبکه ها، راه اندازی یا متوقف شدن پمپ ها و تغییر بار مصرفی توربین ها رخ دهد. در این حالت اغتشاشات وارده با سرعت صوت به صورت موج فشاری مثبت یا منفی در سیستم حرکت کرده و به علت تنش برشی دیواره مستهلک می شود. مقایسه نتایج میدانی و نظری نشان داده است که، مدل اصطکاکی ماندگار و شبه ماندگار به پیش بینی غلط ضربه قوچ منجر می شود. در حقیقت پروفیل سرعت در شرایط غیرماندگار گرادیان های شدیدتری داشته و در نتیجه تنش برشی از حالت ماندگار بیشتر می شود. بنابراین هدف از انجام این تحقیق بررسی تغییرات فشار در اصطکاک غیرماندگار بر اثر بستن سریع دریچه های هادی توربین می باشد. بنابراین جهت دستیابی به این هدف از کد رایانه ای جهت بررسی تغییرات فشار در سه روش اصطکاک غیرماندگار classic، modify 1، modify 2 استفاده گردید. جهت رسیدن به اهداف تحقیق به بررسی موردی نیروگاه کارون4 پرداخته شده است. این نیروگاه در استان چهارمحال بختیاری واقع شده است و با ظرفیت 1000مگاوات در حال بهره برداری می باشد (1000مگا وات جهت توسعه آینده). همچنین در این تحقیق به مقایسه روند تغییرات فشار در روش اصطکاکی شبه ماندگار پرداخته شد. جهت مقایسه نتایج در مدل transient، به شبیه سازی بستن شیر در چهار زمان بستن 4/1، 6/1، 2 و6 ثانیه در شرایط بهره برداری نیروگاه پرداخته شد. نتایج مدلسازی نشان داد که در روش اصطکاکی modify 2 (شامل ترم شتاب زمانی و شتاب مکانی) میرایی با زمان در امواج فشاری سریع تر رخ می دهد، در صورتی که روش classic که برگرفته از اصطکاک شبه ماندگار است، میرایی کمتری نسبت به زمان را نشان می دهد. همچنین نتایج مقایسه بین مدل اصطکاکی شبه ماندگار (hammer) و مدل transient در زمان های 2/1 و 8/1 در شرایط بهره برداری نیروگاه کارون 4 نشان داد که موج فشاری ایجاد شده در مدلسازی با نرم افزار hammer میرایی کمتری داشته در حالیکه میرایی مدل اصطکاک غیرماندگار (transient) نسبت به زمان سریع تر مشاهده گردید.

معضل رسوب گذاری همواره به عنوان مهم ترین عامل در کوتاه کردن عمر مفید سدها مطرح بوده است و سدهای مخزنی زیادی بدلیل پرشدن از رسوب متروکه شده اند. رسوبشویی هیدرولیکی تحت فشار یکی از تکنیک های موثر برای رفع مشکل رسوب گذاری در مخازن سد می باشد، که تأثیر بسیار موضعی داشته و برای خارج کردن رسوبات نهشته شده اطراف ورودی آبگیر نیروگاه نیز بکار می رود. برای طراحی مناسب دریچه های تخلیه کننده ی تحتانی و سایر سازه های مرتبط با رسوبشویی هیدرولیکی مخازن، بررسی مشخصات حفره ایجاد شده در رسوبشویی تحت فشار امری ضروری به نظر می رسد. جهت انجام این پژوهش یک مدل فیزیکی در دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز ساخته شد و با اجرای آزمایش های مختلف تأثیر شکل دریچه تحتانی بر روی حجم و ابعاد حفره رسوبشویی بررسی گردید. برای دستیابی به این هدف، آزمایش ها بر روی 4 دریچه با شکل های دایره ای، نیم دایره ای، مستطیلی و مربعی با سطح مقطع های یکسان 18 سانتی متر مربع، 5 ارتفاع آب 30، 45، 55، 65 و 78 سانتی متر و در نتیجه 5 دبی تخلیه متفاوت روی هر دریچه انجام گردید. نتایج این تحقیق نشان داد، شکل دریچه تحتانی پارامتر مهمی در پدیده رسوبشویی هیدرولیکی می باشد و با تغییر آن، ابعاد حفره آبشستگی نیز تغییر می ‎کند. نتایج همچنین نشان داد که به ازای یک ارتفاع آب ثابت در مخزن و در یک زمان مشخص، ابعاد آبشستگی برای دریچه های مربعی و نیم دایره ای بیشتر از دریچه ی مستطیلی و دریچه ی مستطیلی نیز بیشتر از دریچه ی دایره ای است و در ارتفاع های کمتر (دبی های کمتر) این تفاوت محسوس تر است. همچنین طول آبشستگی و حجم مخروط رسوبشویی با ارتفاع آب درون مخزن افزایش و برای دریچه دایره ای از همه کمتر است. علاوه بر آن با استفاده از آنالیز ابعادی و تجزیه و تحلیل آماری بر روی داده های آزمایشگاهی، رابطه بدون بعدی برای تخمین ابعاد حفره رسوب شویی ارائه گردیده است.

محدودیت منابع آب وهزینه های هنگفت تأمین،انتقال وتوزیع آب،لزوم بهره برداری بهینه ازسیستمهای مخازن فعلی درکشور راتشدید میکند. دراین راستا،مدیریت کاراوبهره برداری شایسته ازامکانات موجود، دارای اهمیت میباشد.این امر،دردوره های کمبود آب و درمناطق مستعد خشکسالی وبه خاطرتخصیص وترخیص رقابتی آب،ازنقطه نظر مدیریت بهره برداری اهمیت ویژه ای پیدامیکند. درتحقیق حاضر،مدل بهره برداری بهینه آب ازمخزن سد دز با هدف حداقل نمودن کمبود رهاسازی مخزن ازمقدارمشخص آب موردتقاضا به عنوان هدف اولیه و تولید حداکثر انرژی به عنوان هدف ثانویه درحوضه آبریز دز،تدوین شده است.این امر مبتنی بر استخراج خروجی های بهینه ازمخزن سد در قالب منحنی فرمان میباشد. بدین منظور یک برنامه کامپیوتری به زبان ویژوال بیسیک برای روش برنامه ریزی پویای قطعی جهت استخراج منحنی فرمان سد توسعه داده شد.با توجه به اثر برداشتهای سطحی و زیر زمینی در بالادست بر میزان جریان ورودی به سد، سری زمانی تاریخی موجود ابتدا طبیعی و سپس با کسر برداشتهای موجود،سری زمانی دراز مدت جریان ورودی به سد دز پیش بینی و سپس فایل ورودی برنامه تشکیل و نتایج برای حالتهای مختلف نشان داده شد. نتایج حاصله بیانگراین است که به علت وجود تغییرات جریان ورودی به سد در دراز مدت به عنوان یک پارامتر تاثیر گذار و همچنین تغییر در نیاز های پایین دست ، منحنی بهینه فرمان سد دچار تغییر می گردد. بنابراین حالتهای مختلف میزان جریان ورودی برای سالهای تر و خشک و همچنین نیازهای مختلف پایین دست ، منحنی فرمان سد ارائه گردید. نتایج نشان داد که باتوجه به تغییرحجم مخزن سد به علت ورودرسوبات وتغییردر جریان ورودی سد منحنی فرمان اصلی سد دیگریک منحنی فرمان بهینه نیست، همچنین تغییر در نیازهای پایین دست باعث ایجاد تغییر در منحنی بهینه بهره برداری از سد می گردد.

در این پژوهش تاثیر کمربند سبز ساحلی (پوشش درختی) در جذب نیرو، کاهش ارتفاع امواج برخوردی به ساحل و توانایی آن در استهلاک انرژی امواج مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها به صورت دو بعدی در کانال موج، برای ارزیابی تاثیر پوشش بر کاهش اثر امواج ساحلی انجام گردید. ساقه های پلاستیکی بدون انعطاف با 3 قطر 1، 5/1 و 2 سانتیمتر به ارتفاع 20 سانتیمتر و در شرایط غیر مستغرق در قسمت ساحلی کانال به کار گرفته شد. آزمایش ها به ازای دو چیدمان درختی مستطیلی و مثلثی با فواصل طولی 5×5 و 10×10 سانتیمتر ، 3 حالت عرض پوشش با اندازه های 10، 30 و 40 سانتیمتر، و همچنین 5 شیب ساحل صفر، 3، 5، 7 و 10 درصد و 5 ارتفاع موج 2، 3، 4، 6 و 8 سانتیمتر انجام گردید. در مجموع 925 آزمایش انجام گردید. متوسط نیروی مستهلک شده از امواج در حالت 5×5 با چیدمان مستطیلی 4/1 برابر نیرو در حالت 10×10 برآورد گردید و این میزان برای حالت مثلثی، 3/1 برابر بدست آمد. با افزایش عرض پوشش در هر دو حالت مثلثی و مستطیلی نیروی بیشتری از موج توسط درختان مستهلک شده است. بیشترین تاثیر افزایش عرض در استهلاک نیروی موج در حالت مثلثی مشاهده گردید. نرخ این تغییرات نیرو در اثر افزایش عرض، در هر دو چیدمان مثلثی و مستطیلی در حالت 10×10 بیشتر از حالت 5×5 ثبت گردید. بیشترین نرخ تغییرات در حالت مثلثی 10×10 با شیب 3 درصد و نسبت قطر به ارتفاع موج 5/1 به 8، معادل 18 درصد ثبت گردید. یعنی با افزایش عرض در این حالت عامل کاهنده ی نیرو رشد 18 درصدی را از خود نشان داده است. همچنین آزمایش ها نشان داد که با افزایش شیب ساحل تاثیر پوشش درختی در استهلاک نیروی امواج کاهش یافته است. به طوری که در حالت مثلثی با نسبت قطر به عرض پوشش معادل 5/1 به 40 و چیدمان 5×5 در ساحل بدون شیب (صفر درصد) بیشترین نرخ کاهش نیرو به میزان 31/2 برابر حالت بدون پوشش، که معادل با 43 درصد استهلاک در نیروی موج است، مشاهده گردید. تاثیر پوشش درختی با تراکم های مختلف پوشش درختی بر میرایی موج و کاهش ارتفاع مشخصه موج نیز در اینجا مورد بررسی قرار گرفت. همچنین از بررسی های انجام شده بدست آمد که با 4 برابر شدن عرض پوشش درختی، به طور متوسط تنها 8 درصد به مقادیر ضریب درگ اضافه شده است. نکته بسیار مهم این است که بیشترین تاثیر پوشش بر ایجاد نیروی درگ و مقاومت در مقابل امواج در ردیف های جلویی جریان می باشد به طوری که بین ردیف اول پوشش تا ردیف پنجم پوشش حدود 75 درصد کاهش در میزان تاثیر درختان در ایجاد ضریب درگ کل مشاهده شده است. در ادامه همچنین به ازای مقادیر متوسط حالت های مختلف، نمودار کلی تغییرات ضریب درگ بر اساس عدد رینالدز ساقه بدست آمد و رابطه ای برای تخمین ضریب درگ بر حسب عدد رینالدز ساقه بر اساس آزمایش های انجام شده پیشنهاد شده است.

در این تحقیق تأثیر شکل موانع بر روی تشکیل امواج عرضی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از موانع استوانه ای و مثلثی و مربعی استفاده شد. برای مانع مثلثی دو حالت برخورد جریان به رأس و قاعده مثلث در نظر گرفته شد و برای مانع مربعی دو حالت برخورد جریان به رأس و ضلع مربع در نظر گرفته شد دبی های 5، 15 و 25 لیتر برثانیه و کارگذاری موانع بصورت موازی و زیگزاگ با آرایش 60mm × 60mm ، 120mm × 60mm ، 120mm × 120mm و 180mm × 180mm در نظر گرفته شد. در مجموع 120 آزمایش صورت پذیرفت. نتایج حاصل نشان داد که شکل موانع تأثیر زیادی بر روی تشکیل امواج عرضی دارد. کمینه دامنه نسبی حداکثر مربوط به موانع مثلثی می باشد. در تمامی حالات آزمایشات انجام شده در تحقیق حاضر بیشینه دامنه نسبی مربوط به موانع منشوری مربعی در حالت برخورد جریان به رأس می باشد. بیشینه دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات مربوط به موانع مربعی در حالت برخورد جریان به ضلع 28 درصد با آرایش زیگزاگ، دبی جریان 5 لیتر بر ثانیه، فاصله عرضی موانع 60 میلیمتر، فاصله طولی موانع 60 میلیمتر،n=10.5 (n: میانگین تعداد موانع در دو ردیف متوالی) و نوع موج تشکیل شده از نوع 4 می باشد. بیشینه دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات مربوط به موانع مربعی در حالت برخورد جریان به رأس 53 درصد با آرایش موازی، دبی جریان 5 لیتر بر ثانیه، فاصله عرضی موانع 120 میلیمتر، فاصله طولی موانع 120 میلیمتر، 6 = n و نوع موج تشکیل شده از نوع 3 می باشد. بیشینه دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات مربوط به موانع مثلثی در حالت برخورد جریان به قاعده 34 درصد با آرایش زیگزاگ، دبی جریان 15 لیتر بر ثانیه، فاصله عرضی موانع 120 میلیمتر، فاصله طولی موانع 120 میلیمتر، n=5.5 و نوع موج تشکیل شده از نوع 2 می باشد. حداکثر دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات مربوط به موانع مثلثی در حالت برخورد جریان به رأس 39 درصد، با آرایش موازی، دبی جریان 5 لیتر بر ثانیه، فاصله عرضی موانع 60 میلیمتر، فاصله طولی موانع 60 میلیمتر، =11 n و نوع موج تشکیل شده از نوع 5 می باشد. در انتها با استفاده از اطلاعات موجود روابط تجربی برای تخمین عدد استراهال و دامنه نسبی امواج ارائه گردید.

اتصال کانال ها پدیده ای است که در اکثر سیستمهای رودخانه ای و کانال های آبیاری و زهکشی دیده می شود و در آن دو جریان کانال اصلی و فرعی با هم برخورد کرده و به سمت پائین دست کانال حرکت می کنند. تغییر پروفیل سطح و عمق جریان، نحوه توزیع سرعت، ناحیه رکود، تنگ شدگی مجرای عمومی، افت انرژی و همچنین بوجود آمدن پرش هیدرولیکی از جمله مهمترین متغیرهای هیدرولیکی در این محل می باشد. این محل به عنوان ناحیه ای با الگو های پیچیده از حرکت جریان سه بعدی و همچنین مکان بیشترین اغتشاش جریان در سیستم های رودخانه ای شناخته شده است. شرایط جریان در صورت وجود بستر فرسایش پذیر بسیار پیچیده تر می شود. شکل بستر در این ناحیه به علت بوجود آمدن جریانهای ثانویه و افزایش تنش برشی ناشی از تنگ شدگی جریان تغییر می یابد و حفره های آبشستگی و محل های رسوبگذاری در کف کانال ها بوجود می آیند. این مسئله باعث وارد شدن خسارت به سازه های در مسیر جریان شده و راندمان انتقال آب را کاهش می دهد. یکی از راههای جلوگیری و کنترل آبشستگی استفاده از ریپ رپ یا سنگچین می باشد که چون تاکنون مطالعه ای به منظور تعیین اندازه سنگچین های مورد نیاز در محل تلاقی رودخانه ها انجام نشده است، این مطالعه صورت گرفت. در این مطالعه پس از آنالیز ابعادی و استخراج روابط کلی اقدام به انجام آزمایش های متعددی به منظور تعیین آستانه حرکت و آستانه شکست در مصالح ریپ رپ گردید. در اینجا آستانه حرکت به شرایطی اطلاق می گردد که یکی از ذرات سنگچین به حرکت درآید و آستانه شکست منظور شرایطی است که تقریبا تمام ذرات سنگچین به حرکت در آیند. در این مطالعه از 5 اندازه ذرات با چگالی 2/65 و 3 اندازه ذرات با چگالی 1/61 تحت شرایط هیدرولیکی مختلف (6 نسبت دبی و 2 دبی کل) و در مجموع 78 آزمایش انجام گرفت.

بر اثر وجود موانع موجود در مسیر عبور جریان همچون پایه های پل ، اسکله ، پوشش گیاهی و... ورتکس ایجاد می شود. از همپوشانی این ورتکس ها و در صورت یکسان بودن فرکانس ورتکس ها که باعث تشدید آن ها می گردد شرایط ایجاد امواج عرضی به وجود می آید. امواج عرضی ایجاد شده در اثر وجود موانع می تواند باعث خساراتی همچون فرسایش ساحل رودخانه ، فرسایش پایه های پل گردد. از این رو بررسی شرایط وقوع این امواج به خصوص در محل پل ها حائز اهمیت است و باید به آن توجه نمود. در مجاری روباز ، موارد زیادی وجود دارد که یک جریان پایدار از مجموعه ای از موانع ثابت موجود در مسیر جریان عبور می کند. این موانع ممکن است پایه های یک پل یا پایه های اسکله و یا پوشش گیاهی (درخت یا درختچه)در حریم سیل گیر رودخانه باشد.برخورد سیال با این موانع می تواند سبب ایجاد امواج عرضی در پایین دست آنها شود.در اثر عبور سیال از این موانع عمود بر مسیر جریان در لبه بالا دست موانع لایه مرزی شکل می گیرد و در لبه پایین دست آنها جداشدگی خطوط جریان رخ می دهد.وجود این موانع وشرایط جریان در عبور از این موانع می تواند سبب تشکیل امواج عمود بر جریان (امواج عرضی) شود. در این تحقیق وقوع امواج عمود بر مسیر جریان در محدوده دو پل پنجم و نادری اهواز بر رودخانه کارون در یک فلوم آزمایشگاهی به طول 6 متر وعرض 72 سانتیمتر و ارتفاع 60 سانتیمتر و با شیب ثابت 0.005 مدلسازی شده است. بدین منظور به کمک مدل فیزیکی وبا توجه به اصول حاکم بر مدل های فیزیکی پایه های پل های موجود به مدل آزمایشگاهی تبدیل شده و آزمایش هایی در محدوده متناظر با دبی های واقعی روی آنها انجام شد.از تقسیم عرض رودخانه به عرض فلوم مقیاس مدل به دست آمد همچنین قطر پایه های مدل شده 4 میلیمتر محاسبه شد.این مدل ها روی صفحات پلاکسی گلاس درون فلوم قرار داده شد. در ابتدا با مدل پل پنجم آزمایش ها آغاز شد که موجی مشاهده نشد به همین منظور یک شبکه 17 ردیفی مشابه آرایش پل پنجم ساخته شد و ارتباط کاهش ردیف با دامنه امواج تشکیل شده به دست آمد که با 3 ردیف از موانع استوانه ای موجی تشکیل نشد . به این ترتیب با توجه به این که مدل پل پنجم شامل یک آرایش 6 ردیفی بود وقوع امواج عرضی به اثبات رسید. پس از برقراری مدل پل پنجم درون فلوم با 4 دبی 2، 3، 4 و5 لیتر بر ثانیه آزمایشات آغاز شد. در حالتی که موانع مستغرق بودند موجی مشاهده نشد. با کاهش تدریجی عمق جریان که توسط دریچه کشویی در پایین دست فلوم صورت می گرفت(2 میلیمتر در هر گام) ابتدا موج نوع 2 و سپس موج 3 و در نهایت موج 4 مشاهده شد. در اینجا تنها به ازای دبی 5 لیتر بر ثانیه درون فلوم امواج عرضی مشاهده شد. سپس مدل پل نادری مورد بررسی قرار گرفت که در حالت موانع مستغرق باز هم موجی مشاهده نشد با کاهش تدریجی عمق امواج 2 ، 3 و 4 به ترتیب تشکیل شد. لازم به ذکر است موج نوع 1 در این آزمایش ها مشاهده نشد. سپس هر دو پل با فاصله 3.65 متر در مدل مورد آزمایش قرار گرفت مشاهده شد که قرار گیری همزمان هر دو پل تاثیری بر امواج عرضی ایجاد شده در هر پل ندارد و این احتمالا" به دلیل فاصله زیاد دو پل می باشد. بیشترین دامنه موج مشاهده شده در آزمایشات 8.3 درصد عمق جریان که مربوط به دبی 5 لیتر بر ثانیه در آرایش 17 ردیفی متراکم بود. کمترین دامنه موج مشاهده شده 1.2 درصد عمق متوسط جریان که مربوط به مدل پل پنجم بود به دست آمد. رژیم جریان در طول آزمایشها زیربحرانی وبیشترین مقدار عدد فرود 0.2 بود. عدد رینولدز در این آزمایشات بین حداقل 139 و حداکثر 365 اندازه گیری شد که در محدوده پیشنهادی لینهارد برای تشکیل امواج عمود بر جریان( یا ) قرار می گیرد.در نهایت معادله ای برای محاسبه دامنه با تعداد ردیف متغیر به دست آمد.

مدل فیزیکی و مشاهده رفتار دینامیکی یک پدیده ، از اهمیـت زیـادی برخـوردار است و در بـسیاری از رشته های مهندسی کاربرد دارد . به دلیل پیچیدگی رفتار دینامیکی سیات استفاده از مـدل هـای هیدرولیکی ، به عنوان یک ابزار مهندسی در بهینه سازی طراحی سازه های آبی ، به نحو گـسترده ای مورد استقبال جامعه مهندسی قرارگرفته است . به طوری که بدون در دست داشتن نتایج بدسـت آمده از مدل هیدرولیکی سازه ، پیشبینی رفتار در نمونه اصلی عملی نبوده و طراحی سازه را بـا مشکل مواجه میسازد . دراین تحقیق مدل فیزیکی سرریز سد بالارود با مقیاس 1:40 ساخته و در آزمایشگاه مدل های هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز نصب گردید . بهینه سازی دیواره های هدایت سرریز اولین قدم در این تحقیق به شمار می رود . بهینه سازی هم به صورت کمی(دبی-اشل) و هم به صورت کیفی(مشاهده ی الگوی جریان ، امواج عرضی ، تلاطم و جداشدگی جریان) انجام شد که در نهایت دیواره ی هدایت شماره5 با مشخصات طول مستقیم 10 سانتی متر ، شعاع انحنای 40 سانتی متر و زاویه ی قوس 110 درجه به عنوان بهترین گزینه انتخاب شد . سپس در 6 دبی مختلف پارامترهای مهم جریان شامل : عمق ، سرعت ، فشار استاتیک ، نوسانات لحظه ای فشار(فشار دینامیکی) و بی نظمی های جریان با هدف حصول اطمینان از عملکرد مطلوب سرریز در دوران بهره برداری مورد اندازه گیری و مشاهده قرار گرفت . نتایج تغییرات پارامترهای اندازه گیری شده در قالب جداول و نمودارها و تغییرات اعداد بی بعد مورد نظر در قسمت آستانه ی سرریز ارائه گردید . بررسی برداشت عمق و کفایت دیواره ها مشخص کرد که از دبی lps 274.37 بلافاصله بعد از تبدیل ابتدائی، عمق آب به بالای دیواره هی سرریز میرسد که نیازمند اصلاح می باشد . حداقل شاخص خوردگی که در آستانه ی سرریز (مقطع شماره 1) و در دبی 193.31 لیتر بر ثانیه رخ داد ، 0/87 گردید . با توجه به ضریب خوردگی بحرانی ، احتمال رخ دادن پدیده ی خلاءزایی( کاویتاسیون) در طول محور سرریز وجود ندارد . حداکثر عدد فرود جریان که در مقطع شماره 8 به فاصله ی افقی 73.97 سانتی متر و در دبی 66.7 لیتر بر ثانیه رخ داد ، 2.05 گردید . الگوی جریان آب در طول محور سرریز متاثر از شکل و ابعاد پایه های پل می باشد . در این رابطه می توان به تشکیل موج برگشتی در ابتدا و موج دم خروسی در انتهای پایه های پل که منجر به تشکیل موج های لوزی در طول تنداب می شود ، اشاره کرد که در منحنی های مربوطه آشکار می باشد .

پرتاب کنندهی جامی به عنوان یکی از انواع اصلی و یا بخش متمم سیستمهای استهلاک انرژی در پایانه مجاری تخلیه سیلاب سدهای بلند، در نظر گرفته شده است. ایدهی اصلی از نصب جام پرتاب کننده در پایانه سریزها و مجاری تخلیه کننده این است که جریان بسیار سریع (جت)خروجی را از راستای اولیه منحرف نموده تا پس از پرتاب شدن به هوا، ضمن استهلاک انرژی فرساینده جت، در موضعی تعیین شده و در فاصلهی مطمئنی دور از سد، نیروگاه، سرریز و یا ضمایم آن در آبراههی رودخانهی پایین دست رها گردد. دراین تحقیق مدل سرریز سد مخزنی بالارود که از نوع اوجی دریچهدار با تنداب و پرتاب کنندهی جامی است، با استفاده از مصالح پلکسیگلاس در مقیاس 1:40 ساخته و در فلوم آزمایشگاه مدلهای هیدرولیکی دانشکده مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران اهواز نصب گردید. معمولاً هنگامی که سرعت جریان در قسمی از سازه هیدرولیکی از یک حد مجاز فراتر رود، آن سازه در معرضخسارت ناشی از خلاءزائی قرار میگیرد. روشهای عددی و تحلیلی و روابط تجربی موجود به دلیل پیچیدگی رفتار دینامیکی سیالات و خصوصاً وجود جریانهای دوفازی در تنداب سرریزها محدودیتهای زیادی دارند. تاکنون بر اساس روابط تحلیلی و عددی ، مطالعات گستردهای جهت بررسی توزیع فشار هیدرودینامیکی و نیز حداکثر و حداقل فشار هیدرودینامیکی در سطوح منحنی انجام و روابط متعددی ارائه شده است . این روابط عمدتا بر مبنای فرضهایی از قبیل غیر چرخشی بودن جریان ، پیروی خطوط جریان روی منحنیها از مسیر دایروی و ناچیز شمردن اثر شتتاب ثقل ، استوار هستند . چنین فرضهایی در طرحهای واقعی صادق نخواهند بود و نتایج حاصل از این روابط قابل استناد نمیباشد . به کمک مدلهای فیزیکی میتوان شرایط هندسی پیچیده را با دقت قابل قبولی شبیهسازی کرد . در این تحقیق با برقراری 6 دبی با دوره بازگشت مختلف در طول پرتاب کننده جامی شکل سد بالارود اقدام به اندازهگیری فشارهای استاتیکی و نوسانات فشارهای دینامیکی شد. نتایج حاکی از قابل قبول بودن دامنه تغییرات فشارهای دینامیکی بود. نتایج نشان داد که دبی آستانه جارو کردن جریان به بیرون از جام ( 655 متر مکعب برثانیه ) بیشتر از دبی آستانه جارو شدن جریان به داخل جام ( 574 متر مکعب بر ثانیه) می باشد. در بررسی هندسه جت پرتابی و تغییرات فشار هیدرودینامیکی منحنیهای تغییرات هر یک در مقابل تغییر دبی جریان 56 متر در دبی 2583 / ترسیم گردید. ضمناً با توجه به منحنی تغییرات هندسه جت پرتابی حداکثر طول پرتابه به 79 مترمکعب برثانیه رسیده و آبشستگی پایین دست تاثیری بر سازه استهلاک انرژی سیلاب سد بالارود نخواهد گذاشت. همچنین با افزایش سرعت به ازاء هر دبی از جریان، ضریب خوردگی کاهش یافته و در ابتدای پرتاب کنندهی جامی در محور 25 متر بر ثانیه / وسط به کمترین مقدار خود می رسد. همچنین به ازاء دبی 3831 مترمکعب بر ثانیه در سرعتی معادل 9 می باشد، وخوردگی (σcr = 0 / شده، که بیشتر از ضریب خوردگی بحرانی ( 52 (σ = 0/ حداقل ضریب خوردگی برابر ( 52 رخ نمی دهد

حدود نیم قرن است که تحقیقات در مورد استفاده از جت ها برای تخلیه پساب در محیط پذیرنده به نحوی که کمترین زیان را برای محیط زیست داشته باشد شروع شده است. در این زمینه مسیر حرکت جت از اهمیت خاصی برخوردار است. به صورتی که در بعضی از کشورهای پیشرفته مشخص کردن آن در هنگام طراحی اجباری شده است. در بسیاری از موارد جت چگال به صورت افقی در رودخانه تخلیه می شود، که در این صورت منحنی پرتابه جت به صورت سه بعدی خواهد بود. در بسیاری از این موارد امکان تخلیه جت با زاویه 90 درجه نسبت به جریان پذیرنده وجود ندارد. از این رو تصمیم گرفته شد تا تأثیر زاویه حمله جت در پلان بر طول اختلاط و منحنی پرتابه جت مورد بررسی قرار گیرد. برای نیل به این هدف متغیرهای نهایی با توجه به آنالیز ابعادی زاویه حمله جت، نسبت دبی جت به جریان پذیرنده و درصد اختلاف چگالی در نظر گرفته شدند. با توجه به محدودیت های مدل فیزیکی امکان انجام 4 زاویه، 2 نسبت دبی و 3 اختلاف چگالی به وجود آمد. در ادامه نتایج به دست آمده از این آزمایشات شرح داده شده اند. همانطور که انتظار می رفت منحنی پرتابه جت های سه بعدی نیز از یک معادله توانی تبعیت می کند. مشخص شد که جریان در صفحه مومنتم مانند رژیم mdnf (momentum dominated near field) رفتار می کند در صورتی که جریان در صفحه شناوری از دو رژیم مجزای mdnf و bdnf (buoyancy dominated near field) تشکیل می شود. برای تمایز این دو رژیم، از شاخص طولی جت-پلوم وبرای نرمال سازی منحنی پرتابه از lm* در mdnf و از lb در bdnf استفاده شد. از بررسی نتایج مشخص شد که منحنی پرتابه جت در mdnf در صفحه مومنتم از قانون توانی 1/2 تبعیت می کند و به زاویه حمله جت وابسته می باشد و بر خلاف انتظار نیز مشاهده شد که منحنی پرتابه جت در صفحه شناوری هم در bdnf و هم در mdnf به زاویه حمله جت بستگی دارد و قانون توانی حاکم بر آن ها برای زوایای متفاوت تفاوت می کند. در مورد طول اختلاط نیز، با توجه به نتایج آنالیز ابعادی طول اختلاط نسبت به l_mv/l_b و ∝ رسم گردید ولی همبستگی مناسبی میان طول اختلاط جت و پارامترهای ذکر شده به دست نیامد. این مسئله می تواند به دلیل خطای بالای برداشت نقاط انتهایی فلاکس جت باشد. از این رو پیشنهاد می گردد که طول اختلاط جت از محاسبات منحنی پرتابه جت محاسبه شود.

پرش یا جهش هیدرولیکی، از نوع جریان¬های متغیر سریع است و عبارت است از پدیده¬ای که طی آن جریان از حالت فوق بحرانی به حالت زیر بحرانی تبدیل می¬شود. مهم¬ترین کاربردهای پرش هیدرولیکی عبارتند از: 1- کاهش انرژی آب در جریان از روی سدها، سرریزها و دیگر سازه¬های هیدرولیکی و نهایتاً محافظت قسمت-های پایین دست.2- ترمیم و افزایش سطح آب در کانال¬ها به منظور پخش آب و همچنین کاهش فشار بالا برنده(uplift pressure ) در زیر سازه¬ها با افزایش عمق آب در دامنه سازه.3- مخلوط نمودن مواد شیمیایی جهت تصفیه آب یا فاضلاب و نیز جهت مصارف کشاورزی. هدف از این تحقیق بررسی تغییر شکل شوت بلوک و عمق آب پایین دست روی پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی پرش هیدرولیکی، 3 نوع شوت بلوک به عرض 12( b1/b2=1) و 9( b1/b2=0/75) و 6( b1/b2=0/5) میلیمتر، برای هر بلوک 4 دبی(295.152 و 47.7 و 69.175 و 100.55 لیتر بر ثانیه) و برای هر دبی 4 عمق پایاب مورد بررسی قرار گرفت و با برقراری شرایط هیدرولیکی مورد نظر آزمایش¬های این تحقیق انجام گرفت وپس از برداشت داده¬های آزمایشگاهی اقدام به آنالیز این داده¬ها گردید. این تحقیق با استفاده از یک کار آزمایشگاهی بر روی حوضچه آرامش تیپ دو usbrمدل هیدرولیکی سد نمرود در موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو صورت گرفت. نتایج این تحقیق نشان می¬دهد با افزایش عدد فرود پارامترهای نسبت عمق ثانویه به اولیه، طول نسبی جهش و افت نسبی جهش افزایش می¬یابد. همچنین آنالیز داده¬های آزمایشگاهی نشان می¬دهد با افزایش نسبت b1/b2 (نسبت عرض ابتدای شوت بلوک به عرض انتهای آن)، پارامتر¬های نسبت عمق ثانویه به اولیه، طول نسبی جهش و نسبت طول جهش به عمق ثانویه افزایش و پارامتر افت نسبی جهش با کاهش می¬یابد.