پیش بینی دقیق وضعیت و رفتار جریان به علت پیچیدگی رفتار هیدرولیکی جریان در شبکه ها بدون استفاده از مدلهای ریاضی، بسیار مشکل است. با توسعه روش های عددی و مدل های شبیه سازی هیدرودینامیک امکانات بیشتری برای مدیریت بهینه شبکه های آبیاری در دسترس قرار گرفته است. در این تحقیق به معرفی دو مدل ریاضیrootcanal و icss که به منظور شبیه سازی و مدیریت کانالهای آبیاری توسعه یافته اند، پرداخته شده و به منظور آزمون کارآمدی این مدلها در مقایسه با یکدیگر از داده های واقعی یک کانال درجه یک و یک کانال درجه دو از شبکه آبیاری قوریچای استفاده شده است. این شبکه یکی از شبکه های آبیاری کشور با مساحت 2200 هکتار می باشد که در استان اردبیل واقع شده است. بمنظور انجام این تحقیق با مراجعه به شبکه آبیاری قوریچای، مقادیر عمق آب در نقاط معینی از کانال های درجه یک و دو برداشت گردیده است. برای مقایسه نتایج مدلها، از پارامترهایی همچون عمق و دبی آب در کانال استفاده شده و با تجزیه و تحلیل آماری مقادیر اندازه گیری شده و شبیه سازی شده توسط مدل ها، میانگین مربعات خطا (sse) و انحراف از میانگین (mbe) طی دو روز اندازه گیری برای مدل هیدرودینامیکی icssبه ترتیب 14/5 و 71/4 سانتیمتر، و برای مدل هیدرودینامیکی rootcanal به ترتیب 12/2 و 61/1 تعیین گردید. این مقادیر کارایی بهتر مدل هیدرودینامیکی rootcanal را در شبیه سازی و تخمین پارامترهای جریان نشان می دهد.

بررسی مشخصات هیدرولیکی جریان آب، توام با اندازه گیری دبی آب عبوری از کانال های انتقال، یکی از مهمترین دغدغه های مهندسین هیدرولیک است. سرریز های لبه تیز به وسیله ی سرعت جریان عبوری از آنها، دبی را اندازه گیری می کنند، آنها بطور گسترده در آزمایشگاه ها ،کانال های آبیاری و در سدها استفاده می شوند. هدف اصلی از این تحقیق شبیه سازی عددی سرریز های لبه تیز (مستطیلی، مثلثی و ذوزنقه ای) با استفاده از نرم افزار flow 3d است. نرم افزارflow3d یک نرم افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی است که برای حل مسائل با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل برای شبیه سازی جریان های سطح آزاد سه بعدی غیر ماندگار با هندسه پیچیده کاربرد فراوانی دارد. با توجه به نتایج آنالیز ابعادی بر روی ضریب دبی سرریزهای لبه تیز، مدل سازی سه نوع سرریز لبه تیز مستطیلی، مثلثی و سیپولتی با دو مدل آشفتگی rng و k-? انجام گرفت و تاثیر عوامل موثر بر ضریب دبی شامل بار آبی- به ارتفاع سرریز (h/p)، فشردگی جانبی سرریز (b/b)، زاویه راس سرریز(?) (منحصرا در سرریزهای مثلثی)، مطالعه شد. در ادامه پارامترهای هیدرولیکی جریان شامل فشار، سرعت، لزجت دینامیکی، عدد فرود بررسی شد. برای واسنجی و صحت سنجی نرم افزار، نتایج حاصل از مدل در حالت مستطیلی با نتایج آزمایشگاهی سیسمان مقایسه شد که خطای جذر میانگین مربعات در برآورد دبی 88/0لیتر بر ثانیه شد. نمودار زاویه ی راس سرریز(?)- ضریب دبی، در سرریزهای مثلثی با نتایج تحقیقات شن سطح بالایی از همبستگی را نشان داد. نتایج مدل عددی در سرریز سیپولتی با سایر دست آوردهای تحقیق سازگار است. نظر به نتایج شبیه سازی، مدل flow 3d از قابلیت بالایی جهت شبیهسازی الگوی جریان و سنجش میزان دبی عبوری از روی سرریز لبه تیز برخوردار است.

با توجّه به نیاز به افزایش ظرفیت مخازن، می بایست هندسه ی سرریزهای موجود بهبود یافته و یا از سرریزهایی جدید به جای سرریزهای قدیمی تر بهره برد. از اهداف تغییر هندسه افزایش طول موثر تاج می باشد. یکی از روش های افزایش طول موثر تاج استفاده از سرریز کنگره ای قوسی به جای سرریز کنگره ای خطی است. سرریز کنگره ای قوسی، طول تاج را افزایش داده (تعداد سیکل بیش تر) و بازده هیدرولیکی جریان ورودی را در مقایسه با سرریز کنگره ای سنتی بهبود می بخشد. در حال حاضر روش های طراحی محدودی برای سرریزهای کنگره ای قوسی در دسترس بوده و داده های هیدرولیکی محدود می باشند. انجام تحقیقات گسترده در زمینه ی سرریزهای کنگره ای و به خصوص کنگره ای قوسی نیازمند هزینه و زمان زیادی می باشد بدین جهت استفاده از روش های عددی به جای روش های آزمایشگاهی امری بدیهی در جهت کاهش هزینه ها به نظر می رسد. یکی از نرم افزارهای قدرتمند که در زمینه ی دینامیک سیالات محاسباتی و برای حل مسائل با هندسه پیچیده با سطح آزاد مورد استفاده قرار می گیرد، نرم افزار flow 3d می باشد. در این پژوهش هیدرولیک دو مدل سرریز کنگره ای قوسی با 10 سیکل ذوزنقه ای شکل، زاویه دیواره کناری 12 و 20 درجه و زاویه قوس 10 درجه و همچنین یک مدل سرریز کنگره ای خطی با 5 سیکل ذوزنقه ای خطی با زاویه دیواره کناری 20 درجه به کمک نرم-افزار flow 3d مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور شبیه سازی پروفیل سطح آب از روش vof استفاده شده است. نتایج به دست آمده با استفاده از مدل آشفتگی k-? rng بوده و نتایج به دست آمده از شبیه سازی (دبی و ضریب دبی) جهت واسنجی با نتایج حاصل از مدل های مشابه آزمایش شده توسط کریستنسن (2012) مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج حاصل از هماهنگی مناسبی با مدل های آزمایشگاهی برخوردار بوده و می توانند جایگزینی برای مدل های آزمایشگاهی باشند. درصد اختلاف بین نتایج ضریب آبگذری مدل شبیه سازی شده و مدل آزمایشگاهی برای سرریز کنگره ای قوسی با زاویه جداره 12 درجه بین 4± درصد، برای سرریز کنگره ای قوسی با زاویه جداره 20 درجه بین 5/4- تا 6+ درصد و برای سرریز کنگره ای خطی بین 3- تا 8+ درصد حاصل گردید. درصد اختلاف بین نتایج دبی مدل شبیه سازی و مدل آزمایشگاهی برای سرریز کنگره ای قوسی با زاویه جداره 12 درجه بین 4± درصد، برای سرریز کنگره ای قوسی با زاویه جداره 20 درجه بین 4- تا 5/6+ درصد و برای سرریز کنگره ای خطی بین 2- تا 9+ درصد به دست آمد. امید است نتایج به دست آمده از این داده ها، با قضاوت مهندسی، برای درک بهتر ویژگی های جریان سرریزهای کنگره ای قوسی استفاده شود و کمکی در روند انجام تحقیقات پیش رو باشد.

تغییرات اقلیمی در عصر حاضر یکی از چالش های مهم زیست محیطی می باشد. درک ما از تأثیرات بشر روی محیط، به ویژه آنهایی که در ارتباط با گرم شدن ناشی از افزایش گازهای گلخانه ای هستند، نشان می دهد که تعدادی از پارامترها به احتمال زیاد در حال تغییر می باشند. بر اساس گزارش های علمی، متوسط دمای هوای سطح زمین طی قرن بیستم در حدود 6/0 درجه سانتی گراد افزایش یافته است و انتظار می رود که مقدار تبخیر نیز روندی صعودی داشته باشد. در این مطالعه روند تبخیر- تعرق مرجع ماهانه شمال غرب کشور در دوره آماری 2010-1973 با استفاده از آزمون من- کندال اصلاح شده در سه مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در این مطالعه روند تغییرات متغیرهای دمای بیشینه، متوسط و کمینه، تعداد ساعات آفتابی و تابش خورشیدی نیز به منظور آگاهی از دلایل تغییر روند تبخیر- تعرق مرجع شمال غرب کشور نیز مورد بررسی واقع شد.

پدیده آبشستگی موضعی در پایین دست سازه های هیدرولیکی یکی از مسائل مهم مورد بررسی محققان می باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی تاثیر رس در مصالح بستر و شکل دریچه در پدیده آبشستگی و ضریب آبگذری زیر دریچه می باشد. بدین منظور 87 آزمون در شرایط مختلف بر روی یک فلوم آزمایشگاهی واقع در آزمایشگاه هیدرولیک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری انجام شد. آزمایش ها برروی مصالح غیرچسبنده با قطر متوسط 2/0میلی متر به عنوان شاهد و مصالح با چسبندگی 2،5،8،20 درصد انجام گردید. در محدوده تحقیق حاضر مشاهده شد که در بستر صلب بدون وجود مصالح، در محدوده عدد فرود 2تا4 دریچه کشویی ضریب آبگذری بیشتری را نشان می دهد، در این حدود میزان ضریب آبگذری با افزایش هلال پشت دریچه کشویی کاهش یافته است و در اعداد فرود بیشتر از 4 تاثیر بیشتر دریچه با هلال 45/7 سانتی متر نسبت به ضریب آبگذری از زیر دریچه با هلال 82/10 سانتی متر دیده شد. همچنین تاثیر هلال پشت دریچه بر ابعاد حفره و تپه حاصل از آبشستگی در شرایط تقریبا یکسان از سه دریچه هلال دار، ضریب آبگذری دریچه با هلال 5 سانتی متر بیشتر از دو هلال 45/7 و 82/10 سانتی متر بوده در نتیجه میزان آبشستگی افزایش یافته است. دریچه کشویی ساده در بستر صلب 08/0 ضریب آبگذری نسبت به بستر فرسایش-پذیر در پایین دست دریچه بیشتر می شود و در اثر دو برابر شدن قطر هلال ها ضریب آبگذری در حدود 26درصدکاهش می یابد. در مصالح غیرچسبنده حداکثر عمق حفره آبشستگی دریچه با هلالی به قطر 82/10 سانتی متری حدود 55درصد و برای دریچه با هلالی به قطر 45/7 سانتی متری 66/61 درصد کاهش نسبت به دریچه هلالی با قطر 5 سانتی متر پیدا کرده است.