بررسی آبشستگی ایجاد شده توسط جتها یکی از موضوعات بسیار مهم در طراحی سدها و سازه های تخلیه کننده سدها می باشد. تا به حال تحقیقات بسیاری در مورد آبشستگی ایجاد شده توسط این نوع جریانها (جتها) انجام شده است و بررسی تاثیر بسیاری از پارامترها از جمله عمق پایاب، ارتفاع ریزش، سرعت جت و خصوصیات هندسی جت و خصوصیات رسوب بر ابعاد حفره آبشستگی انجام شده است. در تحقیق حاضر به بررسی اثر غیر یکنواختی مصالح بر ابعاد حفره ایجاد شده توسط جتهای ریزشی می پردازیم. در مورد جتهای دیواره-ای اثر پارامترهای تاثیرگذار بر ابعاد حفره آبشستگی از جمله عمق پایاب، زاویه جت، عدد فرود مصالح زاویه جت دیواره ای بر ابعاد حفره آبشستگی بررسی شد. برای بررسی حفره آبشستگی ایجاد شده توسط جتهای دیواره ای و برخوردی همزمان، تاثیر پارامترهای مختلف مانند: محل قرارگیری جت برخوردی، عدد فرود مصالح جت برخوردی و جت دیواره ای، عمق پایاب بررسی شد. در فصل آخر این رساله بررسی آماری آشفتگی نزدیک کف حفره ایجاد شده توسط جتهای دیواره ای افقی و مایل انجام می شود و تاثیر زاویه جت و عمق پایاب بر آشفتگی نزدیک کف حفره ایجاد شده توسط این نوع جتها انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که در جتهای ریزشی، با استفاده از قطری که 90% مصالح از آن درشت تر باشند در عدد فرود مصالح، همبستگی بهتری بین ابعاد حفره آبشستگی و عدد فرود مصالح ایجاد می شود به بیان دیگر عدد فرود مصالح اثر غیریکنواختی مصالح را نیز درون خود دارد. با حذف پارامترهایی از جمله نسبت ارتفاع ریزش به قطر مصالح و ضریب غیر یکنواختی مصالح از روابط مستخرج برای پیش بینی ابعاد حفره آبشستگی تاثیر چندانی در دقت روابط موجود ایجاد نمی شود که نشان دهنده این واقعیت است که این پارامترها در درجه دوم اهمیت نسبت به سایر پارامترها قرار دارند. برای تخمین ابعاد حفره آبشستگی ایجاد شده توسط جتهای ریزشی روابطی مناسب و ساده ارایه شد که نسبت به روابط پیشین ارایه شده از دقت بیشتری برخودار است همچنین برای تخمین ابعاد حفره آبشستگی ناشی از جتهای ریزشی در طبیعت نیز دقت بیشتری نسبت به روابط پیشین دارد. نتایج آزمایشات انجام شده در مورد اثر زاویه جت دیواره ای بر ابعاد حفره آبشستگی نشان می دهد که در شرایطی که عمق پایاب زیاد می باشد با افزایش زاویه جت دیواره ای، ابعاد حفره آبشستگی کاهش می یابد. در شرایطی عمق پایاب کم می باشد حفره آبشستگی مشاهده شده از دو حفره آبشستگی متصل به هم تشکیل شده که عمق حفره آبشستگی دوم با افزایش زاویه جت روندی کاهشی- افزایشی دارد که مرز آن زاویه ? 10 می باشد. با افزایش عمق پایاب ابعاد حفره آبشستگی نیز روندی کاهشی افزایشی دارد و با افزایش زاویه جت عمق پایاب حدی افزایش می یابد. با افزایش عدد فرود جت دیواره ای افقی و مایل ابعاد حفره آبشستگی افزایش می یابد. نتایج آزمایشات انجام شده توسط جتهای دیواره ای و برخوردی همزمان نشان می دهد که با افزایش عمق پایاب عمق و عرض حفره آبشستگی کاهش می یابد در حالی که طول و محل قرارگیری انتهای برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی افزایش می یابد. با افزایش فاصله جت برخوردی تا دیواره بالادست عمق و عرض حفره آبشستگی کاهش می یابد در حالی که طول حفره آبشستگی و فاصله قرارگیری انتهای برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی تا دیواره بالادست کانال افزایش می یابد. در مطالعات انجام شده در مورد میدان جریان جتهای دیواره ای افقی و مایل پروفیلهای بی بعد شده سرعت جریان و نوسانات آن در طول کانال ارایه شد. نتایج بررسی های آماری آشفتگی نزدیک کف نشان داد که در درون حفره آبشستگی احتمال ایجاد پدیده های جاروبی و بیرون رانی بیشتر از پدیده های اندرکنش رو به بیرون و رو به داخل می باشد. برروی برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی احتمال ایجاد پدیده های اندرکنش رو به بیرون و رو به داخل نسبت به پدیده های جاروبی و بیرون رانی بیشتر می باشد. در محل حداکثر عمق حفره آبشستگی تنشهای رینولدز وارد بر کف بیشترین مقدار را دارند در حالی که بر روی تاج برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی بیشترین تنش رینولدز منفی در طول حفره آبشستگی مشاهده می شود. همبستگی های درجه 3 نشان می دهد که در محل حداکثر عمق حفره آبشستگی پدیده جاروبی حاکم می باشد و بیشترین انتقال مومنتم بسمت کف حفره در این ناحیه مشاهده می شود. بر روی برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی پدیده اندر کنش رو به داخل حاکم می باشد و بر روی تاج برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی انتقال مومنتم به سمت کف و دیواره بالادست می باشد. پایداری پدیده ها نسبت به احتمال تبدیل آنها به یکدیگر بیشتر می-باشد. در محل حداکثر عمق حفره آبشستگی بیشترین اختلاف بین پایداری پدیده های عامل آبشستگی بیرون رانی و جاروبی) با پدیده های اندرکنش رو به بیرون و رو به داخل وجود دارد. کمترین زاویه اعمال پدیده های بیرون رانی و جاروبی در محل حداکثر عمق حفره آبشستگی مشاهده شد در حالی که بیشترین زاویه اعمال این پدیده ها در محل حداکثر برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی ایجاد می شود.

پرش هیدرولیکی جریان متغیر سریعی است که طی آن جریان فوق بحرانی به جریان زیر بحرانی تبدیل می شود. حوضچه های آرامش معمولاً در پایین دست شوتها، دریچه ها و ... برای کنترل پرش هیدرولیکی استفاده می شود. بلوکهای میانی، پله های مثبت و منفی و آستانه انتهایی تجهیزاتی هستند که معمولاً برای استقرار پرش هیدرولیکی درون حوضچه آرامش استفاده می شوند. در تحقیق حاضر تشکیل پرش هیدرولیکی درون نوع جدیدی از حوضچه آرامش با آستانه انتهایی پلکانی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات گسترده درون فلومی با عرض 60 سانتی متر، ارتفاع 1 متر و طول 12 متر انجام شده است. در این آزمایشات تاثیر آستانه انتهایی بر خصوصیات پرش هیدرولیکی مورد بررسی قرار گرفته است. اثر پارمترهای مهمی چون عدد فرود اولیه عمق پایاب، هندسه آستانه و موقعیت قرار گیری آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. در آزمایشات سری اول به بررسی اثر پارامترهای موثر (شرایط جریان در بالادست وپایین دست حوضچه و همچنین هندسه حوضچه شامل ارتفاع، تعداد پله و محل قرارگیری آستانه) بر خصوصیات پرش هیدرولیکی پرداخته شد. نتایج آزمایشات سری اول نشان داد، می توان پرش های تشکیل شده در این نوع حوضچه را به 5 نوع اصلی پرش نوع a، b، b مینیمم، c و c مینیمم تقسیم بندی کرد. پرش ها در تبدیل از نوع a به b و.... c مینیمم به تدریج درصد خروجشان از حوضچه افزایش می یابد طوری که در نوع min c پرش هیدرولیکی در آستانه خروج کامل از حوضچه قرار دارد و در پرش نوع a پرش به صورت کامل در حوضچه تشکیل می شود. افزایش عمق پایاب باعث افزایش ماندگاری پرش می گردد. افزایش ارتفاع آستانه اثر مثبت بر ماندگاری پرش، افزایش طول پرش، کاهش عمق پایاب و نتیجتاً افزایش نرخ استهلاک انرژی را به همراه دارد. افزایش تعداد پله آستانه اثر منفی بر ماندگاری پرش دارد. محل قرار گیری آستانه نسبت به دریچه ورودی اثر مثبت بر ماندگاری پرش در حوضچه دارد ولی در فواصل دورتر از طول پرش نوع a اثر بسیار کمی بر پرش هیدرولیکی دارد. آزمایشات سری دوم نیز به منظور تخمین اولیه برای طراحی حوضچه با آستانه پلکانی انجام شد. با توجه به نتایج آزمایشات سری دوم می توان گفت؛ به رغم هندسه ساده این نوع حوضچه (تجهیزات کمتر در مقایسه با دیگر حوضچه ها)، طول پرش این نوع حوضچه تقریباً برابر با حوضچه نوع 2 usbr می باشد. عمق پایاب نسبی برای این نوع حوضچه کمتر از عمق پایاب نسبی حوضچه نوع 2 usbr می باشد همچنین نرخ استهلاک انرژی این نوع حوضچه نیز بیشتر از نرخ استهلاک انرژی حوضچه 2 usbr می باشد.

به طورکلی احداث سد با توجه به شرایط منطقه و مشخصات فیزیکی مخزن، باعث ایجاد تغییر در کیفیت آب مخزن و رودخانه پائین دست آن می شود. با استفاده از مدل های عددی می توان هم در مطالعات اولیه قبل از ساخت سد و هم در دوران بهره برداری از سد، کیفیت آب را بررسی کرد و کیفیت آب مصرفی را بسته به نوع مصرف پیش بینی نمود. اما لازم به ذکر است، مدل های کیفیت آب که مجموعه ای از روابط ریاضی پیچیده هستند، میتوانند محدودیت هایی را برای کارشناسان به وجود آورند؛ ازجمله تعداد زیاد داده های موردنیاز، زمان زیاد اجرا، به ویژه زمانی که استفاده از سری های درازمدت مدنظر باشد. لذا با دست یابی به یک رابطه ساده ریاضی که غلظت جامدات محلول (tds) را با میزان خطای منطقی به ما ارائه دهد، می توان به راحتی و با صرف حداقل زمان، مقدار این پارامتر کیفی را مرتباً محاسبه و گزارش نمود. این موضوع به ویژه در مقیاس مطالعات حوضه ای و بررسی اثر توأم چندین سد در حوضه حائز اهمیت است. در صورت یافتن چنین روابط ریاضی امکان برنامه ریزی توأم کمی و کیفی در سطح یک حوضه ایجاد می گردد که موضوعی بسیار بااهمیت و باارزش به شمار می آید. به منظور دست یابی به رابطه غلظت جامدات محلول (tds) در مخازن سدها باید فرضیات ساده کننده و درعین حال واقع بینانه در نظر گرفته شود. فاکتورهای موثر مانند جریان ورودی و خروجی مداوم و واژگونی لایه بندی و نظیر آن ها موجب به هم زدن و اختلاط در سد می شود. از میان انواع مختلف راکتورهایی که برای مدل کردن رودخانه ها و مخازن استفاده می شوند، در تحقیق حاضر راکتور اختلاط کامل برای مدل سازی کیفی مخازن در نظر گرفته شد. برای کنترل میزان دقت رابطه مذکور، نتایج آن با خروجی حاصل از شبیه سازی دوبعدی مدل ce-qual-w2 مخزن سدهای در حال احداث شهریار و میمه مقایسه می شود. با اعمال مدل اختلاط کامل، tds خروجی از محل دریچه سد شهریار برای داده های ماهانه اندازه گیری شد و دقت و صحت نتایج آن با خروجی ce-qual-w2 مقایسه شد. نتایج این قیاس حاکی از دقت مناسب نتایج می باشد؛ به طوری که میانگین خطا در حالت بدون رسوب برابر 0/65% و در حالت با رسوب برابر 0/26% می باشد. همچنین با انجام آزمون فرضیه آماری در نرم افزار minitab 17، به دو روش آزمون مقایسه زوج ها و مقایسه میانگین دو مجموعه مستقل در دو حالت بدون رسوب و با رسوب دریافته شد که با سطح اطمینان 95% اختلافی بین خروجی مدل اختلاط کامل و خروجی ce-qual-w2 وجود ندارد. همچنین با اعمال مدل اختلاط کامل، tds خروجی از محل دریچه سد میمه برای داده های ماهانه و روزانه اندازه گیری شد و دقت و صحت نتایج آن با خروجی ce-qual-w2 مقایسه شد. نتایج این قیاس میانگین خطا 5/3% را در این حالت نشان می دهد، ولی با انجام آزمون فرضیه آماری در نرم افزارminitab 17، به دو روش آزمون مقایسه زوج ها و مقایسه میانگین دو مجموعه مستقل برای داده های روزانه دریافته شد که با سطح اطمینان 95% بین خروجی مدل اختلاط کامل و خروجی ce-qual-w2 در این مخزن اختلاف معنی داری وجود دارد. علت این موضوع را در نوسانات شدید دبی و غلظت tds ورودی به مخزن می توان دانست.

امروزه توجه به کیفیت آب¬های زیرزمینی و روند تغییرات آن برای مصارف مختلف شرب و کشاورزی و سلامت عمومی بسیار حائز اهمیت است. این مسأله در کنار گسترش زمین¬های کشاورزی و افزایش مصرف از این منابع، خصوصاً برای مناطق شمالی کشور نیازمند توجه و کنترل بیشتر از جانب مسئولین می¬باشد. در این پژوهش سه گام کلی مطرح گردید. ابتدا به منظور بررسی تغییرات کیفی منابع آب زیرزمینی از داده¬های کیفی 77چاه دشت آمل-بابل در بازه زمانی 1365 تا 1388 استفاده گردید. تعداد کل داده¬ها 2132 داده بود که تقریبا برای هر چاه 40 داده طی این سال¬ها برداشت شده بود. برای ارزیابی کیفیت آب از استانداردهای 1053 ایران و استاندارد سازمان بهداشت جهانی who برای آب شرب و استاندارد fao برای آب کشاورزی استفاده شده است. در مرحله بعد با تشخیص پارامتر سدیم به عنوان پارامتر پراهمیت تر در سه استاندارد، منطقه برای این پارامتر پهنه¬بندی گردید. برای پهنه بندی منطقه با بررسی روش¬های درون¬یابی مشاهده شد روش کریجینگ با مقدار جذر میانگین مربعات خطای 7/1 بهترین نتیجه را حاصل می¬نماید. همچنین وضعیت ترسالی و خشکسالی از طریق داده¬های دبی منطقه بررسی گردید. نتایج پهنه بندی نشان داد لکه¬های آلودگی اکثرا در مناطق پرجمعیت و صنعتی پراکنده است. علاوه بر آن، با کاهش دبی در سال¬های خشکسالی افزایش آلودگی سدیم در منطقه مشاهده شد. پس از پهنه بندی منطقه، طی چند مرحله مدلسازی چاه¬ها بوسیله شبکه¬های عصبی مصنوعی صورت گرفته است. نتایج مدلسازی-ها نشان داد که می¬توان با ورودی¬های چند چاه و پارامترهای کیفی ph، ec که توسط دستگاه¬های پرتابل و یا روش¬های ساده آزمایشگاهی قابل اندازه¬گیری است غلظت na را ]که اندازه گیری آن نیازمند آزمایشات پرهزینه تر است[ آموزش داده و برای یک چاه مجهول با ضریب همبستگی 85/0 و جذر میانگین مربعات خطای 736/2 پیش¬بینی کرد. همچنین نتایج نشان داد با دخیل کردن پارامتر th مدل تا ضریب همبستگی 99/0 و جذر میانگین مربعات خطای 08/0 بهبود می¬یابد.