پیچان رودها یکی از رایج ترین انواع رودخانه ها در طبیعت هستند که جریان بسیار پیچیده در آن برقرار است. خاصیت سه بعدی و پیچیده جریان در پیچان رودها لزوم بررسی الگوی جریان دراین مجاری را با مدل های عددی سه بعدی مطرح می سازد. در تحقیق حاضر، با استفاده از مدل عددی سه بعدی ssiim1.1 ابتدا به مطالعه ی الگوی جریان آشفته در کانالی با مولد سینوسی و زاویه ی 70 درجه با مقطع مستطیلی به عرض b=40cm و بستر صلب پرداخته شده و ضمن مقایسه ی مدل های آشفتگی موجود در نرم افزار، خصوصیات جریان مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه تغییرات تراز بستر نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. علاوه بر این اثر پارامترهای موثر بر مساله نظیر دقت شبکه بندی میدان، نوع طرح به کار گرفته شده برای انفصال ترم های جابجایی معادلات حاکم و نیز تاثیر تغییرات عدد فرود، نسبت عرض به عمق و زاویه ی پیچان رودی مورد مطالعه قرار گرفته است.

صفحات مستغرق ساز های کوچکی هستند که در کف رودخانه نصب شده و جهت کنترل رسوب ورودی به آبگیر و همچنین جلوگیری از فرسایش دیواره و تثبیت بستر رودخانه به کار می روند. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از نرم افزار فلوئنت و با کاربرد مدل آشفتگی rsm به شناسایی فیزیک جریان اطراف صفحه واقع در کانال قوسی و مستقیم و انجام مطالعات پارامتریک بر روی تک صفحه و گروه صفحات مستغرق واقع در کف کانال قوسی آبگیر دار پرداخته شود. در این راستا در ابتدا نتایج حاصل از مدل شبیه سازی شده با نتایج آزمایشگاهی منتصری (1386) صحت سنجی شده است و مقایسه این نتایج نشان دهنده دقت بالا و قابل اطمینان بودن نتایج حاصل از مدل عددی می باشد. پس از انجام صحت سنجی نتایج به مطالعه فیزیک جریان عبوری از صفحه در کانال مستقیم در دو زاویه برخورد بالا و پایین پرداخته شده و اثر انحنای مسیر و دیواره و همچنین وجود آبگیر بر الگوی جریان مشخص گردیده است. نتایج نشان می دهد که در زاویه برخورد بالا همواره سه گردابه عرضی و در زاویه برخورد پایین جریان با صفحه دو گردابه در اطراف صفحه شکل می گیرد. بر اثر برخورد جریان به صفحه با زاویه برخورد بالا یک گردابه در نزدیکی لبه پایین دست صفحه تشکیل می گردد که به گردابه نعل اسبی معروف می باشد این گردابه در زاویه برخورد پایین صفحه با جریان بصورت بسیار کوچک بوده یا وجود ندارد. همواره یک گردابه طولی در پشت صفحه به علت تشکیل ناحیه کم فشار و برگشت جریان به پشت صفحه شکل می گیرد که ناحیه ای با حداقل تنش و محل مستعدی برای به تله افتادن رسوبات است. این گردابه در زاویه برخورد بالا دارای ابعاد بزرگتری خواهد بود. ابعاد این گردابه از تاج تا کف صفحه افزایش می یابد و در تراز بالاتر از تاج صفحه از بین می رود. بررسی اثر قوس بر روی فیزیک جریان نشان می دهد که صفحه باعث به وجود آمدن گردابه های بزرگتری در قوس نسبت به کانال مستقیم شده که نشان از کارایی بیشتر صفحه در مسیر قوسی می باشد. وجود آبگیر همواره سبب کشیده شدن گردابه های عرضی و طولی به سمت آبگیر خواهد شد. در بخش دوم به انجام مطالعات پارامتریک بر روی صفحه مستغرق پرداخته شده است، در این بخش بهترین حالت قرارگیری صفحه مستغرق نسبت به لبه پایین دست و بالا دست آبگیر، بهترین زاویه قرارگیری، بهترین فاصله قرار گیری از جداره خارجی کانال به کمک الگوی جریان، الگوی تنش برشی و قدرت جریان ثانویه تعیین گردیده است. نتایج نشان می هد بهترین حالت قرار گیری صفحه در لبه پایین دست حالتی است که ابتدای صفحه دقیقاً در مقابل لبه پایین دست آبگیر با زاویه ای در حدود 17-20 درجه قرار دارد و بهترین حالت قرار گیری صفحه در لبه بالادست حالتی است که انتهای صفحه دقیقاً در مقابل لبه بالادست آبگیر با زاویه ای حدود 17 تا 20 درجه قرار دارد. بهترین فاصله قرار گیری صفحه از جداره خارجی در لبه بالادست و پایین دست آبگیر یک برابر ارتفاع صفحه می باشد. در ادامه به بررسی الگوی جریان در اطراف گروه صفحات پرداخته شد و فواصل طولی صفحات در دهانه و بالادست آبگیر تعیین گردید همچنین با کاربرد صفحات در یک ردیف و دو ردیف تأثیر گروه صفحات بر الگوی جریان و تنش برشی کف کانال مشخص شد و بهترین فاصله ردیف صفحات از هم تعیین گردید. به دلیل وجود محدودیت-های مدل آزمایشگاهی (مدل کج شده) با تغییر نسبت عرض به عمق برابر با 10 (نسبت عرض به عمق رودخانه های طبیعی) شرایطی شبیه به شرایط طبیعی شبیه سازی گردیده و مطالعات پارامتریک بر روی صفحه صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد بهترین فاصله طولی صفحات در دهانه و بالادست آبگیر به ترتیب برابر 6 و 8 برابر ارتفاع صفحات و بهترین فاصله عرضی صفحات فاصله 5/1 برابر ارتفاع صفحه می باشد.

آب عمومی ترین ماده مصرفی انسان است. کیفیت آب آشامیدنی نقش مهمی در سلامت مردم دارد و از طرفی این ماده حیاتی به راحتی آلوده شده و می تواند انواع مختلف میکروارگانیسم های بیماری زا را با خود حمل کند. پس ضرورت کسب اطمینان از عدم وجود آلودگی (به ویژه آلودگی زیستی) ضروری است. جهت حصول به این مهم تعیین شاخص های زیستی از جمله گروه کلی فرم ها و آزمایش mpn طراحی و اجرا شده است. در این پژوهش سعی بر آن شده است که میزان آلودگی ای کولی موجود در رواناب شهری یاسوج شناسایی شود و با مصالح معدنی و طبیعی ارزان قیمت در دسترس، میزان آن را در رواناب شهری کاهش داد. یکی دیگر از اهداف مهم این پژوهش مدل سازی انتقال و حذف آلاینده های میکروبی در محیط متخلخل می باشد. در راستای انجام این پایان نامه، در ابتدا با نمونه گیری از رواناب شهری یاسوج میزان آلودگی ای کولی آن مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان آلودگی ای کولی سیلاب شهری در بازه mpn/100ml 1200-93 می باشد، که با توجه به استاندارد جهانی who به مقدار کمی این مقدار از استاندارد خروج به آب های سطحی خارج می باشد، که اگر مجاری انتقال سیلاب از فاضلاب جدا باشد این مشکل هم حل خواهد شد. بعد از تعیین میزان باکتری ای کولی سیلاب شهری در این تحقیق، با استفاده از مصالحی از قبیل، زئولیت، آنتراسیت، ماسه، براده آهن، خاک اره، زئوتکستایل و الیاف پلی استر به کاهش و حذف این نوع آلودگی از سیلاب شهری پرداخته شده است. نتایج حاصل از آزمایش های column نشان داد که این مصالح توانایی حذف، 90/48 تا 96/13 درصد آلودگی را دارند. همچنین در این آزمایش مشخص شد که مصالح بعد از مدت زمانی کارکرد، اشباع شده و پدیده واجذب آلاینده را از خود نشان می دهد. در ادامه برای تعیین ضرایب به کار رفته در مدل سازی از آزمایش batch استفاده شده است. با توجه به اینکه مصالح prb در این فیلتر نقش مهمی در حذف آلاینده ها دارد از این مصالح در آزمایش batch استفاده شده است. مصالح prb شامل 25% آنتراسیت، 20% زئولیت، 20% براده آهن، 10% خاک اره و 25% ماسه می باشد. این آزمایش به دو صورت یک بار با فراهم بودن مواد مغذی و بار دیگر بدون فراهم بودن مواد مغذی برای باکتری انجام شد. نتایج این آزمایش بیانگر حذف 55/91 تا 18/93 درصد می باشد. همچنین میزان واجذب باکتری ای کولی برای این مصالح 0/14 تا 0/2 میزان جذب می باشد. ضرایب نرخ رشد، نرخ مرگ، میزان ضریب جذب و واجذب در این آزمایش به ترتیب 0/1396 ، 0/1633، 0/396 و 0/0555 بر واحد زمان به دست آمد. با توجه به پارامترهای به دست آمده در آزمایش های batch مدل سازی ریاضی با استفاده از مدل یک بعدی جذب و واجذب ساختگی انتقال باکتری انجام شد. نمودار رخنه حاصل از این مدل نشان دهنده نزدیکی نتایج آن به نتایج آزمایش هایی که برای باکتری مواد مغذی فراهم نباشد بود. دلیل این امر صرف نظر کردن از فاکتور رشد باکتریایی در مدل سازی می باشد. میزان ضریب پخش هیدرودینامیکی در این مدل به مقدار8-10*7 متر مربع بر ثانیه برای مصالح به دست آمد. با توجه به ناچیز بودن ضریب پخش مولکولی میزان پخش طولی و عرضی برای مصالح به ترتیب برابر با 0/0679 و 0/00679 به دست آمد. در این پایان نامه مدل سازی عددی توسط دو زیر مجموعه seep/w و ctran/w از نرم افزار geostudio انجام گرفت. زیرمجموعه seep/w میزان دبی عبوری از ذرات را به مقدار 4-10*1/0092 مترمکعب بر ثانیه به دست آورد. همچنین زیرمجموعه ctran/w نیز زمان آشکارسازی آلودگی ای کولی را 74 ثانیه نشان داد که این مقدار برای آزمایش column برابر با 180 ثانیه به دست آمد. منحنی رخنه به دست آمده از این نرم افزار نیز نزدیکی نتایج آن را به آزمایش هایی که مواد مغذی برای باکتری فراهم بودن را نشان می دهد. واژگان کلیدی: سیلاب شهری، باکتری، ای کولی، آزمایش های batch و column، فیلتر زیستی، مدل سازی، جذب و واجذب.

معمولاً طراحی بهینه شبکه های آبیاری تحت فشار به صورت مسئله حداقل سازی هزینه مدنظر قرار می-گیرد. غالباً با توجه به میزان اهمیت تأمین آب کشاورزی این شبکه ها با اطمینان پذیری محدود و به صورت شاخه ای طراحی می شوند. متغیرهای تصمیم مهم در چنین مسئله ای قطر لوله ها و آرایش شبکه می باشند. در بخش عمده ای از روش های ارائه شده پیشین، یا آرایش شبکه ثابت در نظر گرفته شده و سپس قطر بهینه لوله ها محاسبه شده، یا در دو مرحله، ابتدا آرایش و سپس قطر لوله ها به طور مجزا بهینه شده است. در این تحقیق دو روش تلفیقی aco/lidm مبتنی بر کلمان و aco مبتنی بر کلمان، برای بهینه-سازی هم زمان آرایش و قطر شبکه های آبیاری تحت فشار، ارانه گردیده و مدل کامپیوتری آن ها در محیط matlab تهیه شده است. در روش اول، یک رویکرد تلفیقی، مبتنی بر تلفیق روش خطی lidm برای بهینه سازی قطر با یک الگوریتم بهینه سازی آرایش، توسعه داده شده است. در این رویکرد در هر مرحله، دبی طراحی هر خط لوله با استفاده از مدل clement محاسبه می شود تا بر مبنای آن، روش بهینه سازی قطر (lidm) به عنوان حلقه داخلی، قطرهای گزینه ها (هر گزینه یک آرایش شاخه ای قابل قبول است) را بهینه نماید. پس از مشخص شدن قطرها، هزینه هر گزینه محاسبه می شود. سپس بهینه ساز آرایش به عنوان حلقه خارجی با توجه به مقادیر تابع هدف محاسبه شده، طی یک عملیات چیدمان مجدد، موقعیت آنها را تغییر می دهد و آرایش های شاخه ایی جدیدی تولید می نماید. سپس هزینه آرایش های جدید مجدداً محاسبه شده و فرایند ادامه می یابد. در روش های تلفیقی aco/lidm و aco مبتنی بر کلمان، الگوریتم جامعه مورچگان (aco) به عنوان بهینه ساز آرایش مورد استفاده قرار گرفته است. در روش دوم بهینه ساز آرایش با استفاده از مدل clement و قیدهای هیدرولیکی که در مدل epanet هم استفاده شده است، فرایند بهینه سازی را انجام می دهد. برای آزمون مدل های توسعه یافته دو مثال موردی در نظر گرفته شده است. مثال اول شبکه ساده ای است که پیشینه ای دیرینه در تحقیقات پیشین دارد و تعداد زیادی از محققین برآن برآمدند تا با حل آن، کارآمد بودن روش خود را اثبات کنند. در این تحقیق، با حل این شبکه ها، ضمن مقایسه قابلیت های دو روش، برتری روش های تلفیقی aco/lidm مبتنی بر کلمان و aco مبتنی بر کلمان نسبت به سایر تحقیقات پیشین، نشان داده شد. یکی از دلایل عملکرد مطلوب روش های تلفیقی، فضای جستجوی بسیار کوچک بهینه ساز آرایش است با حل مثال دوم (یک شبکه آبیاری تحت فشار در والنسیا) توسط این دو روش برتر، قابلیت این دو روش در حل مسائلی با ابعاد واقعی نشان داده شده است. در ضمن مقایسه ی جامعی بین این دو روش انجام شده است.

چکیده ندارد.