ضربه قوچ یک پدیده هیدرولیکی می باشد که در اثر هر گونه تغییر سرعت جریان و افزایش یا کاهش ناگهانی فشار ناشی از آن در خطوط لوله پدید می آید. این پدیده یک عامل مخرب برای خطوط لوله می باشد که باید با استفاده از تجهیزات حفاظتی کنترل گردد. با توجه به پیچیدگی ضربه قوچ استفاده از مدل های ریاضی جهت درک بهتر و کنترل آن مناسب می باشد. در این تحقیق هدف شبیه سازی پدیده ضربه قوچ سیستم انتقال آب به صورت پمپاژ در اثر خاموش شدن ناگهانی پمپ در محیط نرم افزار hammer می باشد. بدین منظور یک خط انتقال آب در حالت پمپاژ انتخاب و گزینه های مختلفی بر اساس تنوع تجهیزات مورد استفاده جهت کنترل ضربه قوچ در سیستم انتقال آب مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت در این گزینه ها از تجهیزاتی مانند مخزن هوای فشرده، تانک ضربه گیر یکطرفه و شیر هوا استفاده شد. علاوه بر این مخزن هوای فشرده به صورت ترکیبی با تانک ضربه گیر یکطرفه و شیر هوا به طور جداگانه مورد استفاده قرار گرفت. جهت تعیین مشخصات هیدرولیکی در زمان وقوع ضربه قوچ، مدل کلیه گزینه ها با در نظر گرفتن تمام شرایط مرزی، نظیر ایستگاه های پمپاژ و تجهیزات کنترل کننده در نرم افزار hammer تهیه شد. مشخصات هیدرولیکی مانند دبی، سرعت، فشار و حجم خلأ در طول خط لوله در مدت 100 ثانیه پس از خاموش شدن ناگهانی پمپ بدست آمد. جهت ثبت این مشخصات پنج نقطه کنترل در طول خط انتخاب و مشخصات هیدرولیکی در آنها ثبت شد. نتایج نشان داد استفاده از مخزن هوای فشرده در ایستگاه پمپاژ به عنوان بهترین وسیله کنترل فشارهای ناشی از ضربه قوچ می باشد. در عین حال نصب شیر هوا در نقطه مرتفع، به هنگام راه اندازی سیستم و یا تخلیه لوله ها از هوا و در هنگام بهره برداری خط لوله امری ضروری است. در صورتی که محل مناسب برای تانک ضربه گیر یکطرفه انتخاب گردد، این وسیله می تواند در ترکیب با مخزن هوای فشرده در ایستگاه پمپاژ کل حجم خلأ در سیستم را به صفر برساند در نتیجه از گسیختگی ستون آب جلوگیری می گردد.

سدهای بتنی وزنی، یکی از سدهایی می باشد که با توجه به طراحی و اجرای آسان، مورد توجه طراحان قرار می گیرد. در زمان طراحی، با توجه به ضوابط طراحی، مشخصات ساختگاه و ارتفاع مورد نیاز، گزینه هایی با ابعاد مختلف، برای سایر پارامترهای هندسی در نظر گرفته می شود. در بین گزینه ها، گزینه ای که شرایط پایداری را تأمین نماید و هزینه ی کمتری داشته باشد، به عنوان گزینه ی اجرایی در نظر گرفته می شود. گزینه ی اجرایی، از نظر اقتصادی لزوماً گزینه ی بهینه نمی باشد. با توجه به عوامل مختلف موثر بر طراحی این سازه ها و تعداد زیاد پارامترهای هندسی، وجود مدلی برای طراحی بهینه ی این سدها، با در نظر گرفتن کلیه ی عوامل تأثیرگذار و مسائل اقتصادی بسیار مهم می-باشد. در این پژوهش، بر اساس اصول طراحی سدهای وزنی و بارگذاری های مربوطه در محیط متلب ، مدل شبیه سازی تهیه شد. همچنین، مدل بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک تهیه شد. سپس این دو مدل با یکدیگر ترکیب شدند. در این مدل، پارامترهای هندسی، به عنوان متغیر تصمیم و وزن سد به عنوان تابع هدف، در نظر گرفته شده است. مدل، پارامترهای هندسی را به گونه ای به دست می آورد که وزن سد کمینه شود. تنش اصلی در این پژوهش، در دو حالت، تنش اصلی در تراز پی و جستجوی تنش اصلی حداکثر در تراز پی و ترازهای بالاتر در نظر گرفته شده است. مدل تهیه شده برای سدهای وزنی، برای سدهای میدل فورک و ریچارد در آمریکا که دارای ارتفاع بلند بوده و شامل حالت های وجود و عدم وجود پهن شدگی بالادست می باشند؛ به کار برده شد. نتایج حاصل نشان دهنده کاهش قابل ملاحظه ای در تابع وزن سد با استفاده از پارامترهای بهینه می باشد. همچنین در روش اعمال قید اصلی جستجو شده در ماتریس قیود؛ مدل، مقادیر تابع هدف و متغیرهای تصمیم کمتری را به دست می آورد.

چکیده ندارد.

با رشد جمعیت نیاز به آب شیرین افزایش یافته، بنابراین حجم مخزن سدها باید افزایش یابد. یکی از راه-حل های افزایش حجم مخزن اصلاح سرریز به گونه ای که ارتفاع تاج سرریز افزایش یافته، دبی حداکثر عبور کرده و پایداری سد حفظ شود. شکل تاج اغلب سرریزها مستقیم است که می تواند به غیرمستقیم (شکسته) اصلاح شود تا در یک عرض ثابت طول تاج بیشتری برای جریان آب فراهم سازد. از سرریزهای با تاج غیرمستقیم می توان به سرریزهای کنگره ای اشاره کرد که دارای سه شکل کلی مستطیلی، ذوزنقه ای و مثلثی هستند که رفتار هیدرولیکی سرریز کنگره ای مستطیلی کمتر بررسی شده است. در این پژوهش با شش مدل فیزیکی اثر تغییرات ارتفاع سرریز و طول دماغه، روی ضریب دبی بررسی می شود. آزمایش ها در فلوم تحقیقاتی به عرض 5/0 متر و طول 12 متر در محدوده دبی 10 تا 60 لیتر بر ثانیه انجام شد. برای صحت سنجی از 20 درصد داده ها و روش مجذور میانگین مربعات خطا استفاده گردید. تعیین ضریب دبی با نسبت h/p نتایج دقیق تری می دهد. با افزایش نسبت h/p مقدار ضریب دبی به دلیل تداخل جت آب کاهش می یابد. همچنین در عرض ثابت عملکرد هیدرولیکی سرریزهای مثلثی، ذوزنقه ای و مستطیلی به ترتیب کاهش می یابد. اما در یک طول ثابت برای نسبت h/p کمتر از 3/0 سرریز مستطیلی بیشترین دبی جریان را در یک h/p ثابت دارد. بهترین محدوده نسبت h/p برای طراحی 40/0-15/0 است که حداکثر ضریب دبی را دارد. برای ارتفاع آب بالادست ثابت دبی سرریز کنگره ای حداکثر 5/3 برابر دبی سرریز مستقیم و در دبی ثابت، ارتفاع آب بالادست سرریز مستقیم 5/2 برابر سرریز کنگره ای است، بنابراین استفاده از سرریز کنگره ای برای مناطقی که محدودیت ارتفاع و دبی داریم پیشنهاد می شود.

یکی از اثرات مهم پس از ساخت سدها، مسئله ی رسوب گذاری در مخازن می باشد. این پدیده بهره برداری بهینه از حجم ذخیره شده در مخزن سد را با مشکلاتی مواجه می سازد. علاوه بر این، رسوب گذاری بر تولید انرژی، کشتی رانی، عملکرد توربین ها، تولید و تأمین آب و ایمنی سدها تأثیرگذار است. در تحقیق حاضر، به منظور پیش بینی روند رسوب گذاری مخزن سد شهید رجایی، از مدل gstars3.0 به دلیل داشتن خاصیت نیمه دو بعدی و شبه پایدار، قابلیت شبیه سازی انتقال رسوب در حالت عدم تعادل و به کارگیری دامنه وسیعی از معادلات انتقال رسوب، استفاده شده است. بعد از واسنجی مدل به کمک داده های هیدروگرافی مخزن سد شهید رجایی برای یک دوری ده ساله، مقدار و نحوه رسوب گذاری در مقطع طولی و مقاطع عرضی مخزن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از واسنجی مدل نشان داد، که باانتخاب تابع یانگ 1979 به عنوان رابطه ی حمل رسوب، تعداد سه لوله ی جریان و ضریب زبری برابر با 04/0، نتایج مدل تطابق بهتری با نتایج واقعی خواهد داشت. نتایج شبیه سازی مدل نشان می دهد که پس از طی 50 سال از زمان بهره برداری سد، حجم رسوبات انباشته شده در مخزن به حدود 21 میلیون متر مکعب می رسد که تقریباً 22% از حجم مفید مخزن را پر خواهد نمود. همچنین برای برآورد دقیق تر رسوب گذاری، نتایج حاصل از مدل gstars3.0با مدل سه بعدی ssiim1.0 برای مدت یک سال، با هم و با حجم رسوبات انتقالی مقایسه شد و مقدار خطای مدل ها بررسی گردید. نتایج شبیه سازی نشان داد که مدل gstars3.0 با درصد خطای کمتری شبیه سازی رسوب گذاری مخزن سد شهید رجایی را انجام داده است ولی در مقایسه با کار دیگران که در شبیه سازی رسوب گذاری مخزن خطایی بین 7 الی 27% را به دست آورده اند نتایج برای هر دو مدل قابل قبول می باشد.