در اثر عبور سیال در اطراف موانع، در لبه بالادست موانع لایه مرزی و در لبه پایین دست جداشدگی خط جریان اتفاق می افتد که سبب تشکیل ورتکس می شود. وجود موانع و شرایط جریان عبوری موجب تشکیل امواج عرضی می گردد. در این تحقیق تشکیل امواج عمود بر جریان در یک فلوم آزمایشگاهی بطول 6 متر و عرض 72 سانتیمتر و ارتفاع 60 سانتیمتر و با شیب 005/0 بررسی شده است. موانع موجود در مسیر جریان، استوانه های چوبی به ارتفاع 35 سانتیمتر و با سه قطر 12، 25 و 40 میلیمتر می باشند. در این تحقیق امواج تشکیل شده در آرایشهای زیگزاگی و ردیفی موانع مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج این بررسی نسبت دامنه امواج با عمق متوسط جریان و پارامترهای موثر بر دامنه را مشخص می سازد. بیشترین دامنه موج در آزمایشها 40 درصد و کمترین دامنه 2/3 درصد عمق متوسط جریان بود .

موضوع بهره برداری از منابع آب یک مسئله قابل توجه از نظر پیچیدگی و اهمیت در زمان حال و آینده به شمار می رود. ارتباط بلامنازع آب با ادامه حیات ورفع نیازهای ابتدایی باعث می شود تا به آن به عنوان یک سرمایه با ویژگیهای منحصر به فرد توجه نمود. محدودیت منابع قابل استحصال از یک سو و افزونگی تقاضا (مصرف) از سویی دیگر این سرمایه به غایت محدود را در معادله ای ناهمگن، دستخوش چالش نموده است. از جمله موارد حائز اهمیت در این راستا، استحصال آب از رودخانه ها جهت کشاورزی و تولید محصول می باشد. این موضوع تا مادامی که تقاضای برداشت آب از رودخانه مطرح است،همچنان دارای اهمیت است. طی این طرح تلاش میگردد تا با تکیه بر فن آوریهای متکی بر تحلیلهای توصیفی و مکانی اطلاعات در محیط gis، نگرش جدیدی در اصلاح سیستم توزیع و تخصیص و برداشت آب ارائه نمود. اهداف مورد نظر به طور خلاصه ایجاد پایگاه اطلاعات مکانی از بهره برداران منابع آب ،ایجاد رابط گرافیکی کاربر(gui) در محیط arcgis جهت سهولت کاربری کاربران غیرمتخصص وانجام تحلیلهای مکانی در هر موقعیت از ساحل رودخانه با هدف پشتیبانی از فرآیند تخصیص آب می باشند. براین اساس با تمرکز بر مختصات نقطه ای بعنوان نقطه برداشت از رودخانه که در توصیفات آن مشخصاتی نظیر : آب مورد نیاز ، سطح زیر کشت و ....ثبت گردیده است، با استفاده ازبرنامه نویسی ، ارزیابی های مکانی و توصیفی مرتبط با مکان صورت گرفته و با برآورد حدود 50 پارامتر مهم از جمله اندازه گیری فواصل با عوارض مجاور ، محاسبه بیلان لحظه ای و.... کارشناسان در فرآیند تصمیم گیری جهت تخصیص آب از رودخانه حمایت می شوند. نتایج بدست آمده حاکی از تاثیرات ارزشمند ابزار و امکانات اطلاعات مکانی در انجام این فرآیند می باشد.

جریان غلیظ، جریانی است که به علت اعمال نیروی ثقل بر روی اختلاف چگالی دو سیال به وجود می آید. در صورتی که این جریان وارد یک سیال دیگر با غلظت پایین تر شود به یک جریان غلیظ زیر گذر تبدیل می شود. جریان های غلیظ به طور کلی به دو دسته جریان های غلیظ پایدار(مانند جریان غلیظ نمکی) و جریان های غلیظ ناپایدار(مانند جریان غلیظ رسوبی یا جریان کدر) تقسیم بندی می شوند. در جریان های کدر عامل نگهداری ذرات در حالت معلق، تلاطم جریان بوده و غلظت حجمی رسوبات در جریان کمتر از 10 درصد است. رخداد این گونه از جریان ها در مخازن سدها باعث انتقال رسوبات به نزدیکی بدنه سد و ایجاد خطر برای تاسیسات و سازه های در نظر گرفته شده برای تامین اهداف سد می شود. کنترل این گونه جریان ها همواره از معضلات و مشکلات اساسی در بهره برداری از سدها بوده است. احداث مانع در مخزن یکی از روشهای کنترل و یا انحراف این گونه جریان ها است. ارتفاع این موانع تاثیر بسزایی درکارایی و همچنین هزینه احداث این موانع دارد، از طرفی ارتفاع مانع بستگی به شرایط ورود جریان به مخزن دارد، از این رو بررسی ارتفاعی از مانع که باعث توقف جریان غلیظ در شرایط مختلف ورودی (غلظت، دبی و شیب) در مخزن می شود به عنوان هدف اصلی این تحقیق در نظر گرفته شده است. جهت تحقق این هدف فلومی شیبدار در دانشکده علوم مهندسی آب دانشگاه شهید چمران ساخته شد و 131 آزمایش با جریان غلیظ نمکی و رسوبی در شرایط ورودی مختلف (3 دبی، 3 غلظت و 3 شیب) و با 8 ارتفاع مانع انجام گردید. در هر دو سری آزمایشات نمکی و رسوبی جهت شناخت از شرایط جریان، ابتدا آزمایشات بدون احداث مانع انجام گردیده و پس از شناخت از شرایط جریان با الگوگیری از نتایج محدوده های ارائه شده حاصل از معادلات تئوری، ارتفاع های مورد نیاز اولیه جهت توقف هر یک از جریان ها محاسبه گردیده است. برای اندازه گیری سرعت از یک دستگاه سرعت سنج اکوستیک (dop 2000)، برای اندازه گیری مشخصه های پیشانی جریان (ارتفاع و سرعت) از اندازه گیری های مشاهداتی و کنترل با تصاویر ثبت شده توسط دوربین فیلم برداری و برای غلظت ازنمونه برداری مستقیم از جریان استفاده شده است. پروفیل های سرعت اندازه گیری شده در نواحی دیواره (نزدیک به کف فلوم) از رابطه نمایی و در ناحیه جت( ناحیه بالاتر از ارتفاع سرعت ماکزیمم) از توزیع گوسین تبعیت نموده و با نتایج تئوری و تحقیقات پیشین تطابق خوبی داشتند. با توجه به شبیه سازی فرودی جریان، پارامترهای بدون بعد با آنالیز ابعادی استخراج گردیدند که شامل عدد فرود چگال، ارتفاع نسبی مانع، نسبت عمق جریان به عمق مخزن ،شیب و عدد رینولدزبوده است. نتایج آزمایشات نشان داد که در کلیه آزمایشات عدد رینولدز بالاتر از 2000 بوده است. همچنین بر اساس نتایج بدست آمده برای کلیه آزمایش های انجام شده در حالت بدون مانع مشخص گردید، که با افزایش غلظت عمق جریان غلیظ کم شده و عدد فرود چگال جریان افزایش می یابد. افزایش شیب نیز باعث کاهش عمق و افزایش عدد فرود چگال شده است.با شناخت از شرایط آزمایشات بدون مانع و با توجه به هدف تحقیق که توقف جریان غلیظ با مانع بوده ارتفاع های مختلف مانع با شرایط ورودی مشابه با حالت بدون مانع انجام وکلیه پارامترهای بدون بعد محاسبه گردید. برای نتایج رابطه خطی چند گانه ای با دقت 2/97 درصد به صورت زیر حاصل گردید. این رابطه نشان می دهد که با افزایش شیب، عدد فرود چگال و نسبت ارتفاع جریان به عمق مخزن (r)، ارتفاع نسبی از مانع که باعث توقف جریان غلیظ می شود افزایش می یابد. همچنین با تحلیل حساسیت انجام شده مشخص گردید که عدد فرود چگال موثرترین پارامتر بوده و بیشترین تاثیر را بر ارتفاع نسبی مورد نیاز برای توقف جریان دارد. نتایج کلیه آزمایشات به صورت نموداری که تغییرات ارتفاع نسبی مانع را در برابر عدد فرود چگال مشخص می نمود ، ترسیم گردیده و منحنی جدیدی در مقایسه با نتایج تئوری برازش داده شده است. این منحنی در جریان های بالاتر از عدد فرود 8/0 از منحنی حاصل از نتایج تئوری فاصله گرفته و با افزایش عدد فرود این میزان بیشتر می شود که نشان دهنده تاثیر ورود سیال پیرامون می باشد. نتایج حاصله در این تحقیق با نتایج آزمایشگاهی موردی انجام شده توسط محققین دیگر مطابقت خوبی دارد. نتایج منحنی و رابطه ارائه شده می توانند بعنوان معیاری اولیه مناسب برای طراحی این گونه موانع به کار گرفته شوند. سری دوم آزمایشات با جریان غلیظ رسوبی انجام گردید. نتایج نشان می دهد که روند کاهش غلظت در فلوم در حالت بدون مانع ، به صورت نمایی بوده که بر نتایج تحقیقات گذشته منطبق می باشد. نتایج تقابل جریان با مانع نشان می دهد که غلظت رسوبات عبوری از مانع نسبت به حالت بدون مانع بین 50 تا 100 درصد کاهش یافته است که در جریان های زیر بحرانی این میزان بین 80 تا 100 و در جریان های فوق بحرانی این میزان 52 تا 63 درصد می باشد. همچنین نتایج دبی رسوبی عبوری از روی مانع با حالت بدون مانع مقایسه گردیده است که نشان می دهدکه مانع در هر دو حالت جریان زیر بحرانی و فوق بحرانی می تواند تاثیر گذار باشد هر چند تاثیر مانع در جریان زیر بحرانی بیشتر است. همچنین نتایج نشان می دهد میزان دبی عبوری از روی مانع در آزمایشات رسوبی با نتایج حاصل از جریان نمکی مطابقت خوبی دارد و تنها در اثر کاهش g’ در جریان رسوبی در مقایسه با جریان نمکی دبی عبوری کمی افزایش یافته است، که در صورتی که مقادیر شرایط جریان رسوبی درست قبل از مانع و با g’ کاهش یافته ملاک قرار گیرد شرایط جریان مشابه با جریان نمکی خواهد بود.

با توجه به این که کشور ایران در کمربند خشک جهان قرار گرفته است و توسعه منابع آن از اهمیت حیاتی برخوردار است، در جهت اعتلای این مقصود مدیریتی قوی نیازمند است. رسیدن به این مدیریت بدون روشهای نوین محال به نظر می رسد. در این پایان نامه دانشگاهی سعی شده است تا سرحد امکان یکی از این روش های نوین معرفی شده و کاربرد آن ارئه شود. در این پروژه، با بهره گیری از روش تحلیل گروه، نظریه مجموعه های فازی و مسائل زیست محیطی مربوط به رودخانه ها اعم از معیارها، استاندارد ها، انواع آلاینده ها و پارامتر های کیفی لازم، یک روش و الگوریتم ارائه شده است. این الگوریتم جهت شناخت، تجزیه و تحلیل و استنتاجی صحیح در باره پهنه بندی آلودگی رودخانه ها و در ادامه تلاش برای رفع این معضل تدوین شده است. با استفاده از این الگوریتم می توان مدیریت کیفی رودخانه ها را که یکی از مهمترین منابع محدود آب شیرین هستند تا سر حد امکان موثر و قابل اعتماد نمود. اساس کار این است که پس از مقدمه و ارائه پیشینه، در فصل سوم تئوری مجموعه های فازی مطرح شده است. سپس انواع طبقه بندی بررسی شده و در نهایت تحلیل طبقه بندی فازی به روش c –میانگین مطرح شد که اساس کار این تحقیق است.در فصل چهارم پارامتر های مورد مطالعه معرفی شده اند و ایستگاههای اندازه گیری بر روی رودخانه کارون مشخص گردیده اند.در کل 15 ایستگاه و 24 پارامتر مورد مطالعه قرار گرفت.برای حفظ پیوستگی سه ماهه اول سال 87 با سه ماهه دوم 88 ،ماه به ماه مورد ارزیابی قرار گرفت.در نهایت داده ها به صورت ماتریس ورودی وارد برنامه شدند و تحلیل طبقه بندی فازی به روش c-میانگین روی آن ها انجام گرفت. در هر ماه پنج کلاس برای ایستگاههای اندازه گیری به دست آمد که با روش nsf(wqi) مقایسه شد ونقاط ضعف این روش برای پهنه بندی کیفیت آب کارون مشخص شد.

عموما پلها در بازه مستقیم یک رودخانه ساخته می شوند. اما در برخی موارد مشاهده می شود که پلها بر اثر ضرورت مسیر ساخت پروژه یا بر اثر تغییرات رودخانه ای ، در قسمت پیچ و خم دار رودخانه احداث شده اند. بیشتر تحقیقات که تا کنون انجام گرفته عمق آبشستگی را در مسیر مستقیم مورد بررسی قرار دادند و کمتر کسی این موضوع را در قوس رودخانه مورد بررسی قرار داده است. بدین منظور نتایج آنها را نمی توان برای قوس رودخانه بکار برد. هدف از انجام این تحقیق آزمایشگاهی بررسی توپوگرافی و حداکثر عمق آبشستگی و رابطی برای این حداکثر در قوس 90 درجه می باشد برای این منظور تکیه گاه پل را در موقعیت های 0، 30 ، 60 و 90 در یک قوس 90درجه قرار داده و آزمایش ها برای هر موقعیت با فرودهای 29/0 ، 32/0، 34/0 و 38/0 مورد بررسی قرار داده ایم. همچنین رسوبات یکنواخت و قطر متوسط دانه هاmm 63/1 = d50مورد استفاده قرار گرفته است.نتایج نشان می دهد که عمق آبشستگی در موقعیت ها 60 و90بیشتر از سایر موقعیت ها ی دیگر می باشد و همچنین این بیان کننده آن است که حداکثر عمق آبشستگی در موقعیت 90 ایجاد شده است.عمق آبشستگی و حجم آن با افزایش فرود سیر افزایشی داشته است همچنین با مقایسه سه رابطه مشهور با موقعیت صفر درجه (مسیر مستقیم) بهترین رابطه با نتایج آزمایشگاهی رابطه (1989)، froehilich بوده است. بنابراین این رابطه را برای قوس تصحیح کرده تا بتوان به وسیله رابطه اصلاح شده جدید عمق آبشستگی در موقعیت های مختلف در قوس 90 برای تکیه گاه پل بالدار بدست آورد.

رسوب گذاری در مخازن سدها مهمترین عامل کاهش عمر مفید سد و حجم ذخیره آن می باشد. مواردی چون گرفتگی دریچه های تحتانی و مسیرها در سدها، آسیب رساندن به تجهیزات نیروگاهی، کاهش کیفیت آب مخزن و ... همگی خسارات مالی و زیست محیطی فراوانی را به دنبال خواهند داشت. بنابراین بررسی هر چه بیشتر عوامل رسوب گذاری در مخازن و جنبه های مختلف آن لازم می باشد. از مهمترین عوامل رسوب گذاری در سدها جریان های غلیظ یا کدر می باشند که در تعریفی ساده جریان غلیظ به جریانی گفته می شود که سیالی درون سیال دیگر با چگالی متفاوت حرکت کند. عامل حرکت این گونه جریان ها اثر نیروی ثقل بر اختلاف چگالی می باشد. جریان های غلیظ در سدها بیشتر از نوع زیرگذر بوده و دارای سه بخش رأس، بدنه و نقطه غوطه وری می باشند. از پدیده های موجود در این نوع جریان ها، اختلاط یا ورود سیال پیرامون به درون جریان غلیظ می باشد که بر اثر اختلاف فشار بین دو سیال و وجود تنش برشی در مرز مشترک دو سیال حاصل می گردد. در این تحقیق به بررسی تأثیر شیب، دبی و غلظت بر شدت اختلاط در بدنه و رأس جریان غلیظ و مقایسه شدت اختلاط در بدنه و رأس پرداخته شده است. همچنین بررسی اثر شیب، دبی، غلظت و کشش سیال پیرامون بر سرعت رأس جریان غلیظ و پروفیل های سرعت در بدنه مورد مطالعه قرار گرفتند. آزمایشات مورد نیاز در فلومی به طول 8/7 متر و عرض cm35 با ارتفاع cm70 با استفاده از محلول آب ونمک و ماده رنگی در آزمایشگاه مدل های فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران صورت گرفت. مدل آزمایشگاهی دارای سیستم اختلاط و پمپاژ جهت انحلال آب ونمک و انتقال آن به فلوم می باشد. آزمایشات با 4 دبی (5/0 الی 4/1 لیتر بر ثانیه) و 7 شیب (1% الی 4%) و دو غلظت 20 و 40 گرم در لیتر که مجموعاً 56 آزمایش می باشند، انجام گرفت. موارد اندازه گیری شده شامل سرعت رأس، ارتفاع رأس و پروفیل های سرعت در بدنه می باشند. وسائل اندازه گیری مورد استفاده شامل سرعت سنج آکوستیک (dop2000) جهت اندازه گیری پروفیل های سرعت در بدنه جریان غلیظ، کرنومتر و اشل برای اندازه گیری سرعت و ارتفاع رأس جریان غلیظ و هیدرومتر جهت اندازه گیری دانسیته سیال غلیظ می باشند. همچنین از ec سنج برای اندازه گیری دما و ec جهت کنترل آزمایشات استفاده گردید. به طور کلی نتایج نشان می دهند که با افزایش هر یک از متغیرهای شیب، دبی و غلظت شدت اختلاط در رأس و بدنه افزایش می یابد. از طرفی شدت اختلاط در رأس جریان به طور متوسط 7 برابر بیش از بدنه می باشد. جهت برآورد شدت اختلاط در بدنه جریان غلیظ بر اساس عدد ریچاردسون علاوه بر داده های آزمایشگاهی حاصل از این تحقیق با جمع آوری داده های آزمایشگاهی محققین دیگر، روابطی استخراج گردید و با روابط ارائه شده توسط دیگران مقایسه شدند که در نهایت رابطه تصحیح شده گارسیا (1985) و پارکر و همکاران (1987) جهت تخمین شدت اختلاط در بدنه پیشنهاد گردید. در بررسی سرعت رأس جریان نیز مشاهده گردید که با افزایش هر یک از متغیرهای شیب، دبی، غلظت و کشش سیال پیرامون سرعت رأس جریان نیز افزایش می یابد. همچنین در دبی ها و غلظت های بالاتر حساسیت سرعت رأس به تغییرات شیب بیشتر می باشد. در بررسی حساسیت سرعت رأس به تغییرات دبی نیز مشاهده گردید که در دو غلظت، حساسیت تقریباً نزدیک به هم بوده و در شیب های بالاتر این میزان بیشتر می گردد. در بررسی دیگری ضریب رابطه کولگان با استفاده از نتایج آزمایشگاهی مطالعه حاضر و دیگران مقداری برابر با 64/0 حاصل گردید. با آنالیز ابعادی متغیرهای آزمایشات در مطالعه حاضر و عوامل دخیل بر سرعت رأس جریان اعداد بدون بعدی استخراج گردید که با استفاده از نرم افزار spss رابطه ای میان این اعداد ایجاد گردید. در بررسی پروفیل های سرعت در بدنه جریان غلیظ با تغییرات شیب، دبی، غلظت و کشش سیال پیرامون مشاهده گردید، سرعت ماکزیمم به طور کلی با افزایش هر یک از این متغیرها، افزایش پیدا می کند. ارتفاع سرعت ماکزیمم نیز با افزایش دبی، شدت اختلاط و کاهش شیب افزایش می یابد. در بررسی ارتفاع نقطه صفر سرعت در پروفیل های بدست آمده مشاهده گردید که با افزایش دبی، غلظت و شدت اختلاط، افزایش یافته و با افزایش شیب این مقدار کاهش می یابد.

چکیده: امروزه اهمیت هدایت، کنترل و مدیریت سیلاب در محیط های شهری بر هیچ کس پوشیده نیست. لذا در این مطالعه تلاش شده با رویکردی تازه و دقیق به این مهم پرداخته شود. به این منظور از منابع و روش های نوین طراحی زهکشی شهری (urban drainage design) استفاده شد. همچنین به تشریح برخی از بهترین اقدامات مدیریت سیلاب شهری (best management practices (bmps)) پرداخته شد. جهت عینیت بخشیدن به مطالب مورد مطالعه، شهر مسجد سلیمان به صورت یک مطالعه موردی (‍case study) مورد بررسی قرار گرفت. مسجدسلیمان شهریست کوهستانی واقع در کوه پایه های زاگرس. مختصات جغرافیایی مرکز این شهر در دستگاه (utm) حدوداً (x=38707,y=3536513) می باشد. در این شهر مسیل های پر پیچ و خم بسیاری وجود دارد که به دلیل واقع شدن در خط القعر شهر از قدیم محل مناسبی برای هدایت پس آب های شهری بوده اند. عبور زهکش های طبیعی از مناطق شهری واقع در کوه پایه ها، نیازمند مطالعه روش های خروج زهاب های شهری می باشد. در این خصوص لزوم تفکیک فاضلاب خانگی از مجرای روباز انتقال آب سطحی می تواند حیاتی باشد همچنین طراحی سازه ای متناسب با جریان های پرسرعت در این مجاری لازم است. در این رابطه می توان به موارد زیر اشاره کرد: ایجاد امنیت از هجوم سیلاب های با دوره بازگشت های مختلف معمولاً کمتر از 100 سال به اراضی شهری، مصالح مناسب جهت پوشش کف و دیواره ها، به تاخیر انداختن یا کاهش پیک سیلاب، جلوگیری از ورود رسوبات به شبکه اصلی. با توجه به شیب و سرعت بالایی که در این آبراهه ها اتفاق می افتد امکان عبور جریان از عمق بحرانی در قسمت های مختلف مجرا بر اثر تغییرات موضعی در هندسه آبراهه بالا خواهد بود از این رو کنترل امکان ایجاد پرش هیدرولیکی ، امواج متقاطع و افزایش رقوم سطح آب در محل انحنا در کانال ضروری می باشد. ایجاد تمهیدات لازم، مستلزم مطالعه دقیق هیدرولیک جریان در این مجاری و نیز استفاده از معادلات تجربی و استانداردهای معتبر می باشد. بررسی های انجام شده به این نتیجه رسید که مقاطع کانال های سیلاب بر با دوره بازگشت 25 سال طراحی گردد، و کل مقطع مسیل شامل کانال پوشش شده و سواحل اطراف آن به گونه ای آماده شود، که توانایی عبور سیلاب با دوره بازگشت 100سال را داشته باشد. برای بهسازی مسیل ها در مجاری با عرض کمتر از 4 متر، شکل مستطیل ساده و در مقاطع با عرض بیش از 4 متر، مستطیل مرکب با 3 در صد شیب به سمت مرکز پیشنهاد شد. تحلیل های فنی و اقتصادی نشان داد که شیب طراحی مجاری زهکش نزدیک به شیب طبیعی مسیل ها مناسب تر می باشد. در نهایت برای کنترل پیک سیلاب و کاهش رسوبات پیشنهاداتی داده شد از جمله استفاده از مخازن تاخیری که با جانمایی 5 حوضچه در بالا دست، به مساحت جمعاً 5/14 هکتار، کاهش پیک سیلاب 10 ساله به میزان 55 درصد و در سیلاب 100 ساله 48 درصد برآورد شد.

از مسائل مهمی که در اثر احداث سد و در پایین دست آن به وجود می آید ، پدیده کف کنی یا پایین افتادگی بستر رودخانه می باشد. بدلیل به تله افتادن رسوبات رودخانه در مخزن سد و افزایش قدرت حمل رسوب آب خروجی از سد، آب عاری از رسوب که دارای پتانسیل حمل بالایی می باشد ، رسوبات خود را از بستر رودخانه تامین خواهد کرد و بسته به میزان شیب رودخانه و دانه بندی مواد بستر، باعث کف کنی در پایین دست شده و با ادامه این فرآیند و ادامه حمل مواد بستر، بتدریج بستر رودخانه را گود خواهد کرد . این حالت بیشتر در پایین دست سدها و یا حفاری هایی که انسان به جهت برداشت مصالح از بستر رودخانه انجام می دهد ، بوجود می آید . در این پژوهش سعی خواهد شد تاثیر سد مخزنی جره برتغییرات فرسایش ورسوب بستررودخانه زرد ودر پایین دست آن، با استفاده از مدل ریاضی mike11 که توسط انیستیتو هیدرولیک دانمارک (dhi) تهیه شده و قادر به شبیه سازی یک بعدی جریان، انتقال رسوب و کیفیت آب به صورت ناپایدار در رودخانه ها می باشد شبیه سازی گردد. جهت مدل کردن رودخانه در پایین دست سد ، از اطلاعات زیادی، شامل ژئومتری مقاطع بستر ، آمار دبی جریان و دبی رسوب ورودی و خروجی از مخزن سد ،آمارمربوط به دانه بندی مواد بستر رودخانه و همچنین شرایط مرزی شامل سریهای زمانی دبی رودخانه ومنحنی سنجه در ایستگاههای هیدرومتری بالادست و سطح آب در دبی های مختلف وسطح بستر رودخانه درپایین دست استفاده گردیده است. در این تحقیق عوامل موثر و روشهای مختلف محاسبه میزان کف کنی ارائه شده و سپس با استفاده از اطلاعات هیدرولیکی و هیدرولوژیکی ورودی و خروجی سدجره و مدل mike11 به پیش بینی میزان کف کنی در پایین دست این سد پرداخته شده است . با استفاده از نتایج حاصل از اجرای مدل و بکارگیری توابع مختلف انتقال رسوب و دوره های زمانی مختلف ، میزان کف کنی و تغییرات بوجود آمده در بستر و سطح آب در پایاب سد و همچنین حجم رسوبات منتقل شده بر اثر پدیده کف کنی به پایین دست سد مخزنی ودر ایستگاه هیدرومتری پایین دست مورد بررسی قرار گرفته است . بر اساس نتایج محاسبه شده از مدل، پایین افتادگی بستر رودخانه در یک دوره زمانی حدودا 20 ساله بعد از بهره برداری از سد مخزنی جره متوقف خواهد شد وعمق کف کنی بستر در پایاب سد حدود 3 متر و بطول 2500 متر از محورسد پیش بینی شده است . در این عمق و بازه مذکور پدیده آرمورینگ یاجوشنی شدن بسترکه مانع فرسایش بیشتر می شود، اتفاق می افتد. حجم رسوبات منتقل شده به پایین دست سد مخزنی ودر ایستگاه هیدرومتری پایین دست، بدلیل پدیده کف کنی بالادست در حدود1 میلیون متر مکعب پیش بینی شده است .

جهت صرفه جویی اقتصادی در احداث بنادر، پرداختن به معضل رسوبگذاری در سواحل وکانالهای دسترسی به بندر از ضروریات به نظر می رسد.پدیده رسوبگذاری در بنادر ایران خصوصا کانالهای دسترسی هزینه های سنگینی رادربرمی گیرد.مهمترین عاملی که باید در بندر مورد بررسی قرارگیرد، وضعیت کانال دسترسی به بندر ازلحاظ رسوبگذاری وپر شدن آن است. با توجه به اینکه هزینه عملیاتهای دوره ای لایروبی، برای حفظ عمق کانال، از هزینه های ثابت وسنگین یک بندر میباشد. انتقال رسوبات ورسوبگذاری در دریا از پدیده های گوناگونی مشتق میشوندکه بدون پرداختن به آنها قادر به تعیین نرخ رسوبگذاری در نقاط مختلف وطراحی بهینه سازه های فرا ساحلی نیستیم.با توجه به قرار گرفتن خلیج بوشهر در حوزه خلیج فارس که به دریاهای آزاد مرتبط است، وتاثیر مستقیم خلیج فارس بر الگوی جریان آن، ابتدا حل عددی جریان ورسوب در خلیج فارس انجام شده وسپس با استفاده از داده های خروجی خلیج فارس حل عددی جریان ورسوب در خلیج بوشهر ودر نتیجه کانال دسترسی انجام شد. با توجه به اینکه مدلسازی عددی جریان ورسوب در خلیج بوشهر نیازمندشرایط مرزی در مرزهای باز منطقه مورد مطالعه است، حل عددی خلیج فارس ضروری به نظر میرسد. بدین منظور منطقه خلیج فارس، از تنگه هرمز تا سواحل خوزستان به عنوان منطقه فیزیکی انتخاب شده است والگوی جریان ورسوب در آن منطقه مورد مطالعه قرار گرفته است.حل عددی به کمک داده های اندازه گیری شده میدانی موجود از دو نقطه در طرفین مرز انجام شده و با داده های نقطه ای در میانه مرز واقع در نزدیکی خلیج بوشهر کالیبره شده است. نتایج به دست آمده شامل نمودارهای جزرومد ی، الگوی جریان و الگوی کلی انتقال رسوب در خلیج فارس میباشد. همچنین تغییرات جزرومدی در مرزهای باز خلیج بوشهر با دقت بیشتری مورد مطالعه قرار گرفته ودر نهایت مقادیرمربوطه در حل عددی خلیج بوشهر استفاده شده است. نقشه عمق سنجی خلیج بوشهر به گونه ای طراحی شده که کانال دسترسی داخلی وخارجی با دقت بالا در شبکه دیده شود، تا اثر آن بر روی جریان ومیزان انتقال رسوب در آن مورد بررسی قرار گیرد. تغییرات جزرومدی ومقدار رسوبگذاری در نقاط مختلف کانالهای داخلی وخارجی باارائه نمودارهایی مورد توجه قرار گرفته است که نشان دهنده تجمع رسوبات در پیچ و وسط کانال وهمچنین در باند جنوبی کانال میباشد. در نهایت تاثیرتغییرپارامترهای انتقال رسوب در ستون آب بالای کانال واطراف آن ودر بستر، بر روی میزان رسوبگذاری بررسی شده است. با تغییر پارامترهای حاکم بر ته نشینی رسوبات در کانال دسترسی به بررسی تاثیر هر کدام از آنها بر انباشت رسوب در کانال پرداخته شد. نتایج حاصل از نمودارها حاکی از این است که با افزایش ضریب سرعت ته نشینی در محدوده وسط کانال خارجی افزایش رسوبگذاری در حدود 10% است. و با افزایش ضریب نیروی برشی بحرانی کاهش رسوبگذاری در حدود 15% است. همچنین با افزایش تنش برشی بستر رسوبگذاری در حدود 15% کاهش می یابد.

رسوب گذاری در مخازن سدها یکی از مشکلات بزرگی است که امروزه بسیاری از سدها با آن مواجه می باشند. بر اساس گزارش کمیته ملی سدهای بزرگ (icold ) ، در حال حاضر در جهان بیش از 40000 سد بزرگ وجود دارد که برای تامین آب، تولید انرژی و کنترل سیلابها مورد استفاده قرار می گیرند. از طرفی در اثر رسوبگذاری هر ساله پطور متوسط بین 0.5 تا 1 درصد از حجم کل ذخیره این سدها از دست می رود که برای جبران این کاهش نیاز است سالانه بین 300 تا 400 سد بزرگ در جهان ساخته شود. با توجه به اهمیت موضوع، شبیه سازی عددی روند رسوب گذاری در مخازن سدها در مرحله بهره برداری می تواند کمک شایانی در مدیریت بهره برداری از مخزن سدها نماید. سد مخزنی مارون واقع در جنوب شرقی استان خوزستان، یکی از سدهای بسیار مهم در منطقه می باشد که با توجه به جوان بودن سد مارون، این بررسی جهت تعیین میزان و نحوه توزیع رسوبات در مخزن سد مارون و اثرات وقوع جریانات غلیظ در آن صورت گرفته است. بدین منظور از مدل های رایانه یی tcm ، که قابلیت شبیه سازی جریانات غلیظ را دارد، و مدل gstars 3.0 استفاده شده است. اجرای مدل ها در دوره های زمانی 5 الی 100 ساله، برای وضعیت رسوبگذاری در مخزن سد در صورت اعمال مدیریت و خروج جریانهای غلیظ و در شرایط عادی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از این تحقیق حاکی از کاهش حدود 91 میلیون متر مکعب از حجم مخزن طی 50 سال بهره برداری، به میزان 0.15 درصد در سال با متوسط ورودی سالیانه رسوبات به حجم 92/2 میلیون متر مکعب می باشد، که در پایان دوره ی 50 ساله بهره برداری 7.75 درصد از حجم کل مخزن سد مارون از رسوبات پر می گردد.

همه ساله در نواحی مختلف جهان خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری بر اثر وقوع حوادث غیر مترقبه مانند سیل به جوامع بشری وارد می گردد. خوشبختانه در کشور ما با احداث سدهای مخزنی بزرگ بر روی برخی رودخانه های مهم کشور مانند کارون به میزان قابل توجهی از میزان این خسارات کاسته شده است. اما باید به این نکته توجه داشت که در اثر شکست این سدهای مخزنی بزرگ نیز خسارات جبران ناپذیری به نواحی پایین دست آنها وارد می گردد. لذا شبیه سازی هیدرولیکی پدیده شکست سد، جهت برآورد خسارت، بر نامه ریزی صحیح و تدارک فعالیتهای امدادی در محدوده اثر این واقعه از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در این تحقیق تلاش شده است که به بهره گیری از نرم افزار یک بعدی mike11 و زیر مدل شکست در آن ، شکست سد خاکی در سناریو های مختلف آنی و تدریجی و پهنه سیلاب حاصل از آن به ازاء یک سناریو منتخب بررسی گردد. در این راستا، رودخانه کارون که بزرگترین و پرآب ترین رودخانه ایران می باشد و شکست سد مخرنی گتوند علیا به عنوان آخرین سد موجود بر روی این رودخانه که در فاصله 25 کیلومتری شمال شهر شوشتر و در نزدیکی شهر گتوند واقع است انتخاب شده است. بدنه سد گتوند از نوع سنگریزه ای با هسته رسی، ارتفاع از پی 178 متر، تراز تاج 244 متر و دارای حجم مخزن 6 میلیارد متر مکعب در تراز تاج می باشد. تأثیر پیک سیلاب ناشی از شکست سد گتوند علیا تنها در 30 کیلومتر پایین دست آن (حد فاصل سد گتوند علیا تا تنگ عقیلی) اهمیت داشته و برای سایر نواحی رودخانه اهمیت چندانی ندارد. هر چه سد گتوند علیا تدریجی تر بشکند زمان رسیدن پیک سیلاب آن به نواحی پایین دست سد طولانی تر می باشد و زمان بیشتری جهت هشدار وجود دارد.

ساختار جریان در کانال ها مستقیماً توسط توزیع تنش در آنها شکل می گیرد. بنابراین می توان توزیع تنش برشی مرزی را به عنوان پارامتری اساسی در مطالعه فرایندهایی همچون تلاطم، حمل رسوبات و محیط زیست در نظر گرفت که بصورت تئوریکی، آزمایشگاهی و عددی توسط محققین مختلف مورد توجه قرار گرفته است. کانالهای ذوزنقه ای متداولترین کانال برای آبرسانی از لحاظ راحتی اجرا و ظرفیت حمل می باشد. با این وجود تحقیقات بمراتب کمتری برای بررسی توزیع تنش در کانالهای ذوزنقه ای نسبت به مستطیلی صورت گرفته است. تحقیق حاضر بمنظور بررسی آزمایشگاهی و تعیین میزان سهم هر یک از تنش های برشی کف و جداره در اثر تغییر شیب جانبی در مجرای ذوزنقه ای با استفاده از روش های اندازه گیری مومنتم 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 نامگذاری شده است. جهت تعیین تغییرات تنش برشی موضعی از تیوپ 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 در بستر صاف از منحنی کالیبراسیون پتل و در بستر زبر از روش کالیبراسیون پیشنهاد شده توسط وو و راجاراتنام استفاده گردیده است. نتایج آزمایشگاهی بدست آمده در این تحقیق با نتایج محققین قبلی مقایسه گردید. بر اساس نتایج آزمایشگاهی دقت روابط محققین مختلف در تخمین توزیع تنش برشی در کانالهای مستطیلی و ذوزنقه ای صاف با سه شیب جانبی 1:1، 5/1:1 و 1:2 مورد مقایسه قرار گرفت و روابط جدیدی پیشنهاد گردید. دقت مدل های تلاطمی دو معادله ای k-? و sst در تخمین توزیع تنش برشی در کانال ذوزنقه ای با بستر صاف مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که مدل k-? و sst تنش برشی را بترتیب بیشتر و کمتر از مقدار اندازه گیری شده تخمین می زنند. همچنین دقت مدلهای تلاطمی در تخمین پروفیل تنش برشی در بستر صاف و زبر مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه تنش برشی اندازه گیری شده توسط فلوم لبه چاقویی با تیوپ پرستون در جریان ماندگار و یکنواخت، نشاندهنده انطباق مناسب این دو روش با یکدیگر می باشد. از آنجا که کاربرد روش پرستون در جریانهای پیچیده و غیر یکنواخت با محدودیت مواجه می شود. استفاده از فلوم لبه چاقویی در این گونه جریانها پیشنهاد می گردد.

چگونگی انتشار موج ناشی از شکست سد یکی از موارد بسیار مهم و پایه ای در انجام مطالعات تحلیل خسارت و همچنین مطالعات مدیریت بحران است. با توجه به ماهیت موج ناشی از شکست سد که با سرعتی بسیار زیاد در محدوده ای بسیار وسیع پخش می شود، استفاده از مدل های ریاضی برای شبیه سازی پیشروی و انتشار این موج امری معمول است. برای شبیه سازی موج ناشی از شکست سد بسته به نوع محدوده مورد مطالعه می توان از مدل های یک بعدی، دوبعدی و یا مدل های ترکیبی یک بعدی - دوبعدی استفاده نمود.نرم افزار کامپیوتری mike 21 قابل اعمال در محدوده وسیعی از مطالعات مربوط به پدیده های مطرح در مهندسی هیدرولیک می باشد که دارای قابلیت محاسباتی و گرافیکی بالایی در زمینه مدل کردن پدیده های مربوط به خورها، دریاچه ها، نواحی کم عمق ساحلی، خلیج ها و دریاها و شکست سد می باشد. این نرم افزار سیستم جامعی برای مدل کردن جریان های آزاد (free-surface flows ) دوبعدی است که در آنها لایه بندی جریان سیال (stratification) قابل صرف نظر است. مدل هیدرودینامیکی mike 21 جریان های غیر ماندگار را بطور تناوبی در جهت های x و y معادلات بقای جرم و مومنتوم را در بازه زمانی با استفاده از روش adi که یک روش تفاضل متناهی است حل می کند. در این تحقیق به منظور بررسی و روندیابی سیلاب ناشی از شکست سد شرفشاه در پایین دست سد از مدول flow model fm نرم افزارmike21 استفاده شده است. این مدول برای شبیه سازی جریان در محدوده مورد مطالعه از یک شبکه بدون ساختار با المان های مثلثی شکل استفاده می کند که میزان پیک سیل عبوری و به تبع آن میزان افزایش تراز آب در نواحی مختلف پایین دست را به ازای هیدروگراف حاصل از شکست سد که با فرض شکست سد در اثر پدیده روگذری بدون در نظرگرفتن سرریز جانبی سد با استفاده مدل hec-hms برآورد شده است را،محاسبه میکند.

هر ساله مقادیر زیادی از رسوبات ناشی از طغیان رودخانه ها در مواقع سیلابی به مخازن سدها و دریاچه ها وارد می شود، که عمر مفید سدها را کاهش داده و در آبگیری از مخازن مشکلاتی را ایجاد می کند. یکی از مهمترین عوامل انتقال رسوب، جریان های غلیظ می باشد. به منظور بررسی ارتفاع نقطه غوطه وری در جریان های غلیظ آزمایش هایی در قالب مدل فیزیکی انجام شد. آزمایش ها در یک فلوم به طول 25/9 متر، عرض 50 سانتی متر و عمق 75 سانتی متر در آزمایشگاه مدل های فیزیکی و هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. در این مطالعه از مخلوط آب و نمک با غلظت های مختلف به عنوان جریان غلیظ نمکی استفاده شد. به منظور دست یابی به اهداف تحقیق در کانال موردنظر شیب های متفاوت 8%، 12% و 16% تعبیه شد. در این تحقیق تعداد 60 آزمایش به گونه ای انجام شد که برای هر شیب (شیب های 8، 12 و 16 درصد) پنج دبی ورودی متفاوت و در هر دبی نیز چهار غلظت متفاوت از جریان غلیظ نمکی (با جرم حجمی 1006،1009، 1013 و 1016 کیلوگرم بر مترمکعب) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شیب اثر چندانی بر روی ارتفاع نقطه غوطه وری ندارد. با افزایش دبی ورودی جریان غلیظ به درون مخزن با دانسیته ی مشخص، مقدار ارتفاع نقطه غوطه وری برای شیب های مختلف افزایش می یابد. در این تحقیق عدد فرود دنسیومتریک در نقطه غوطه وری برای سه شیب 8، 12 و 16 درصد زیربحرانی است. همچنین با افزایش عدد فرود دنسیومتریک در نقطه غوطه-وری، ارتفاع نقطه غوطه وری کاهش می یابد. با تحلیل ارقام بدست آمده در آزمایش ها رابطه ارتفاع نقطه غوطه وری جریان های غلیظ با مشخصات جریان بررسی و معادله ای پیشنهاد گردید.

چکیده: معضل رسوبگذاری همواره بعنوان مهمترین عامل در کوتاه کردن عمر مفید سدها مطرح بوده است و سدهای مخزنی زیادی بدلیل پر شدن از رسوب، متروکه شده اند. این مشکل به ویژه در مناطق استوایی و نیمه خشک بعلت بالا بودن بده جریان رسوب مشهودتر به نظر می رسد. یکی از مهمترین پدیده ها در رسوبگذاری مخازن جریان های غلیظ می باشند که باید نقش این جریان ها در فرآیند رسوبگذاری مخازن شناسایی شده و با شناخت پارامتر های مختلف این جریان نسبت مدیریت رسوب مخازن اقدامات موثر را انجام داد. جریان غلیظ و یا جریان چگال عبارتست از جریانی که به علت اعمال نیروی ثقل بر روی اختلاف چگالی دو سیال به وجود می آید. در بسیاری موارد وقوع جریانهای غلیظ در طبیعت، معمولاً جریان مذکور پس از طی یک شیب تند، با انرژی بالا، وارد محدوده گسترده ای با شیب کم می شود. در چنین حالتی که ممکن است رژیم جریان نیز تغییر یابد و پدیده پرش هیدرولیکی اتفاق بیفتد. با توجه به اینکه تا کنون اغلب تحقیقات انجام شده در مورد خصوصیات هیدرولیکی جریان غلیظ توسط محققین مختلف در فلوم های با شیب ثابت و پیوسته صورت گرفته و تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده بر روی خصوصیات پرش در جریان غلیظ محدود می باشد، در این تحقیق سعی بر آن است تا با ساخت مدل فیزیکی و ایجاد شکست شیب (یک شیب تند که به شیب کند تبدیل می شود) شرایط آزمایشگاهی را به شرایط طبیعی نزدیک کرد. برای تحقق این هدف یک مدل فیزیکی مناسب راه اندازی شد و با تغییر در شیب بستر، دبی و غلظت خصوصیات جریان غلیظ و پدیده پرش مورد بررسی قرار گرفت. تعداد 30 آزمایش با سه دبی 0.6 ، 0.8 و 1 ، پنج شیب صفر، 1% ، 2 % ، 3% و 4% و دو غلظت 1014 و 1028 کیلوگرم بر متر مکعب در آزمایشگاه مدل های فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. نتایج به دست آمده به شرح زیر می باشند: پرش هیدرولیکی تشکیل شده، در همه آزمایشها در محدوده تغییر شیب زیاد به شیب کم (حد فاصل طول 1 تا 3 متری از ابتدای کانال آزمایش) رخ داد. درصد تغییرات مقادیر ارتفاع، سرعت و دبی در واحد عرض در مقطع ثانویه پرش نسبت به مقطع اولیه عبارتند از: 1-ارتفاع جریان از 56 تا 211 درصد و بطور میانگین 121.3 درصد افزایش یافت .2-سرعت جریان از 27.16 تا 57.5 درصد و بطور میانگین 40.8 درصد کاهش یافت.3-دبی در واحد عرض از 6.5 تا 71 درصد و بطور میانگین 28.5 درصد افزایش یافت. در شیب ها و غلظت های متفاوت با افزایش دبی ارتفاع و سرعت پیشانی جریان غلیظ بیشتر می شود. با افزایش دبی اعماق اولیه و ثانویه پرش افزایش پیدا کرده و محل وقوع پرش به سمت بالای شیب انتقال می یابد با افزایش شیب عمق اولیه پرش تغییر چندانی نداشته ولی عمق ثانویه پرش کمتر شده و محل وقوع پرش به سمت پایین ناحیه شیبدار انتقال پیدا می کند. در یک شیب و دبی ثابت با افزایش غلظت عمق ثانویه پرش کاهش می یابد. روابطی با ضریب همبستگی بالا برای سرعت پیشانی جریان غلیظ، پروفیل های سرعت و غلظت در رژیم های فوق بحرانی و زیر بحرانی به دست آمد.

رسوبگذاری در مخازن سدها امری اجتناب ناپذیر میباشد که آثار سوء آن در کاهش عمر مفید مخزن و تاسیسات سد بر کسی پوشیده نیست . رسوبگذاری در دریاچه پشت سد سبب کاهش تدریجی حجم دریاچه و در نتیجه کاهش عمر مفید آن میگردد. بنابراین بررسی هر چه بیشتر عوامل رسوب گذاری در مخازن و جنبه های مختلف آن لازم می باشد. از مهمترین عوامل رسوب گذاری در سدها جریان های غلیظ یا کدر می باشند که در تعریفی ساده جریان غلیظ به جریانی گفته می شود که سیالی درون سیال دیگر با چگالی متفاوت حرکت کند. عامل حرکت این گونه جریان ها اثر نیروی ثقل بر اختلاف چگالی می باشد. جریان های غلیظ در سدها بیشتر از نوع زیرگذر بوده و دارای سه بخش رأس، بدنه و نقطه غوطه وری می باشند. از پدیده های موجود در این نوع جریان ها، اختلاط یا ورود سیال پیرامون به درون جریان غلیظ می باشدکه بر اثر اختلاف فشار بین دو سیال و وجود تنش برشی در مرز مشترک دو سیال حاصل می گردد. یکی از پارامترهای بسیار موثر در تغییر هیدرولیک جریان غلیظ، تغییرات مقطع رودخانه در مخازن سدها می باشد بر این اساس در مطالعه حاضر به بررسی آزمایشگاهی کشش آب توسط جریان غلیظ در مقاطع همگرا غلیظ پرداخته شده است. علاوه بر این پروفیل های سرعت در بدنه جریان نیز مورد مطالعه قرار گرفته اند. آزمایشات با سه دبی (58/0 ،98/0 و28/1 لیتر بر ثانیه) و سه شیب (009/0، 0125/0و016/0) و سه غلظت ( 10،16و25گرم در لیتر) در فلومی شیب پذیر با سه زاویه همگرایی(16،8و25 درجه ) با استفاده از محلول آب و نمک به عنوان ماده غلیظ انجام پذیرفت که مجموعاً 81 آزمایش می باشند، در آزمایشگاه مدل های فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران صورت گرفت. اندازه گیری شامل سرعت در بدنه می باشد. وسیله اندازه گیری مورد استفاده سرعت سنج آکوستیک (dop2000) جهت اندازه گیری پروفیل های سرعت در بدنه جریان غلیظ و همچنین ec سنج برای اندازه گیری دما و ec جهت کنترل آزمایشات استفاده گردید. در بررسی پروفیل های سرعت در بدنه جریان غلیظ در مقاطع همگرا مشاهده گردید با افزایش شیب، دبی و غلظت سرعت بدنه افزایش می یابد و با افزایش زاویه همگرایی از مقدار سرعت کاسته می شود. به طور کلی نتایج نشان می دهند که با افزایش پارامترهای شیب و دبی وکاهش غلظت شدت اختلاط در مقاطع همگرا افزایش می یابد. جهت برآورد شدت اختلاط در بدنه جریان غلیظ در مقاطع همگرا بر اساس عدد ریچاردسون با استفاده از داده های آزمایشگاهی حاصل از این تحقیق روابطی استخراج گردید. در نهایت سعی شد تا با توجه روابط استخراج شده توسط سایر محققین که برای مقطع ثابت ارائه شده بود رابطه ای برای مقاطع همگرا و ثابت بدست آید که در برگیرنده شدت اختلاط در مقاطع ثابت( به ازای )و مقاطع همگرا باشد.

سد کرخه به عنوان تنها سد مخزنی در مسیر رودخانه کرخه از اهمیت ویژه‏ای برخودار است. این سد که اکنون ده سال از بهره‏برداری از آن می‏گذرد با شرایطی بهره برداری می‏شود که با شرایط پیش‏بینی شده اولیه تفاوت فراوان دارد. شرایط واقعی بهره‏برداری این امکان را فراهم می‏کند که اثر مخزن بر شرایط رودخانه در پایین‏دست در شرایط نسبتاً واقعی‏تری مورد بررسی قرار گیرد. بررسی وضعیت رودخانه با شرایط نسبتاٌ واقعی می‏تواند شمایی صحیح از وضعیت آینده رودخانه را در اختیار قرار دهد و لذا فعالیت‏های عمرانی و توسعه‏ای در مسیر رودخانه با نگاهی مهندسی تحت کنترل خواهد بود. در این تحقیق بررسی‏ها با بکارگیری مدل gstars3 انجام شده است. مدل کامپیوتری gstars3، مدل تعمیم یافته لوله‏ی جریان برای شبیه‏‏سازی رودخانه‏های آبرفتی است که توسط گروه هیدرولیک رودخانه و رسوب‏گذاری مرکز خدمات فنیusbr ، تهیه شده است. این مدل قادر به روندیابی آب و رسوب در مسائل پیچیده رودخانه می‏باشد. بطور کلی این مدل دارای چهار بخش اصلی است که بخش اول کاربرد معادلات انرژی و مومنتم و استفاده از روش گام به گام استاندارد برای محاسبات پروفیل سطح آب است. بخش دوم بر اساس روابط متعدد رسوبی و مفهوم تیوب‏های جریان، روندیابی رسوب صورت می‏گیرد. بخش سوم کاربرد تئوری حداقل انرژی مصرفی جریان برای پیش‏بینی تغییرات عرضی مجرا می‏باشد و بخش چهارم پایداری دیواره مجرا بر اساس زاویه ایستایی مواد دیواره مورد بررسی قرار می‏گیرد. طول بازه‏ی مطالعاتی در حدود 200 کیلومتر در حد فاصل ایستگاه‏های پای‏پل تا حمیدیه در رودخانه کرخه می‏باشد. در این بازه از مقطع عبدالخان در سال‏های 84-83 و 86-85 برای تعیین بهترین معادله رسوب استفاده گردید. در نهایت اجرای مدل بعد از واسنجی نشان می‏دهد که روابط ایکرز-وایت و لارسن-مادن نسبت به بقیه روابط، برآورد بهتری را ارائه می‏دهد و از اطلاعات هیدرولیکی موجود در سال‏های 77 تا 88 (بازه‏ی زمانی 12 ساله) استفاده شده است. استفاده از این دو رابطه تغییرات الگوی رسوب و مورفولوژیک پایین‏دست سد مخزنی کرخه از جمله تغییرات عرضی و طولی، تغییرات شیب بستر و تغییرات دانه‏بندی کف بستر آبراهه با اجرای 10 ساله مورد بررسی قرار گرفته است.

با توجه به اهمیت رودخانه ها یکی از عمده ترین مسایل، مشکلاتی است که رسوب برای آنها ایجاد می کند. بنابراین مطالعه و شناخت فرسایش خاک و تولید رسوب حوضه های آبخیز جهت حفظ منابع طبیعی، مدیریت و بهره برداری بهینه از منابع آب و خاک امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. این تحقیق در حوضه رکعت که یکی از زیرحوضه های کارون 3 است و در منطقه دهدز واقع شده است، انجام پذیرفته است. امروزه سنجش از دور و سیستمهای اطلاعات جغرافیایی از سیستمهای پیشرفته مطالعات منابع طبیعی بخصوص در مطالعات فرسایش خاک و رسوبدهی حوضه های آبخیز به شمار می آید. با استفاده از این سیستم ها و نیز روشهای تجربی برآورد رسوب به شناسایی منابع و نیز برآورد رسوب حوضه های آبخیز اقدام می نمایند. به منظور شناسایی منابع و برآورد حجم رسوب حوضه با استفاده از تکنیک های سنجش از دور و gis تعداد 25 واحد هیدرولوژیکی از حوضه استخراج شد. و با توجه به روش تجربی mpsiac و روش epm که رسوب تولید شده را ناشی از عوامل مختلف می دانند، اقدام به محاسبه حجم آورد رسوب و فرسایش حوضه گردید و در نهایت نتایج حاصل از دو مدل مذکور با داده های اندازه گیری شده در ایستگاه هیدرومتری پل شالو که حوضه مورد مطالعه در این تحقیق یکی از زیرحوضه های آن می باشد مقایسه شده است. نتایج حاصل از مدل های تجربی mpsiac و epm مقادیر حجم رسوب حوضه را به ترتیب 47/92464 و 59/145341 تن بر سال برآورد نموده اند این در حالیست که رسوب اندازه-گیری شده در ایستگاه هیدرومتری پل شالو طبق روش usbr، 31/38158 تن بر سال محاسبه شده است. بررسی-ها نشان داده است که این اختلاف ناشی از عوامل مختلفی چون متفاوت بودن شرایط اعمال مدل ها و نیز تجربی صرف بودن این مدل ها می باشد که در محاسبه حجم آورد رسوب مدل های تجربی ایجاد خطا می نمایند.

نیروگاه?های جریانی، نیروگاه?های کوچکی هستند که در مسیر رودخانه?هایی که دارای شیب و دبی مناسب باشند، جهت تولید نیروی برق احداث می?شوند. معمولاً با ساخت بندهای کوچک در امتداد رودخانه، هد و حجم آب مورد نیاز این نیروگاه?ها تأمین می?گردد. اما به دلیل کوچک بودن حجم مخزن، عمده?ترین مشکل آنها در رودخانه?های با بار رسوبی بالا، مسأله رسوب می?باشد، که اگر به این امر توجه کافی نشود در کمتر از چند سال مخازن از رسوب پر شده و علاوه بر آن در کوتاه مدت باعث تخریب قطعات توربین می?گردد. از این رو باید با شبیه?سازی رسوب?گذاری و رسوب?شویی، وضعیت مخزن از نظر میزان احیای حجم مخزن در دراز مدت مورد بررسی قرار گیرد.در این پژوهش، ابتدا با استفاده از مدل ریاضی srh-1d به شبیه?سازی فرایند رسوب?گذاری در سد کرخه پرداخته می?شود تا از کارایی مدل اطمینان حاصل شود. سپس به شبیه?سازی رسوب?گذاری و رسوب?شویی در سد?های جریانی دز پرداخته می?شود و پس از آنالیز حساسیت?های مختلف، به مقایسه نتایج با مدل gstars 3 می پردازیم. نتایج شبیه?سازی سد?های جریانی دز، نشان دهنده کاهش ظرفیت ذخیره این مخازن، در سال?های اولیه می?باشد. رسوب شویی های انجام شده توانسته است حجم مفید مخزن را در طول سی سال در حالت ایده آل نگه دارد. به طوری که در چند ده سال آخر میزان تغییرات حجم مخزن به 0.5 میلیون متر مکعب محدود می شود.

رودخانه ها همواره یکی از منابع مهم در تأمین نیاز و توسعه جامعه بشری بوده اند. زندگی در کنار رودخانه ها و بهره برداری از آن ها با مخاطرات و مشکلاتی مانند سیل، طغیان و جابه جایی مسیر همراه است، از طرفی انجام صحیح هرگونه ساخت و ساز نیازمند مطالعه هیدرولیک رودخانه و اطلاع از نرخ جریان و رقوم سطح آب در قسمت های مختلف رودخانه در زمان وقوع سیلاب است. از سوی دیگر وجود هر مانع طبیعی یا مصنوعی باعث ایجاد تغییر در شاخصه های جریان رودخانه در بالادست و پایین دست مانع می گردد. یکی از پرکاربردترین سازه هایی که به ویژه در مناطق شهری بر روی رودخانه ها احداث می گردد پل ها هستند که همانند هر سازه دیگر با تغییر در هندسه آبراهه باعث تغییر در شاخصه های جریان رودخانه از جمله منحنی های دبی- اشل، پروفیل سطح آب، سرعت جریان، تنش برشی کف آبراهه و . . . می شود و لزوم بررسی هر چه دقیق تر این مساله را اثبات می نماید. در این پژوهش سعی شده است تاثیر احداث پل ها در تغییر پارامترهای هیدرولیکی رودخانه با تاکید بر منحنی های دبی- اشل بررسی و تفسیر شود. در این راستا تعداد 28 پل واقع بر رودخانه خشک شیراز برای بررسی انتخاب شدند. رودخانه خشک شیراز (واقع در استان فارس) از رودخانه-های فصلی است که در اکثر مواقع سال خشک و بی آب است اما همواره وقوع برخی واقعه های بارندگی منجر به سیلابی شدن و طغیان این رودخانه در نواحی مختلف می گردد و مشکلات فراوانی را برای ساکنین این شهر به همراه دارد. جهت انجام این پژوهش، رودخانه خشک در مدل ریاضی mike11 یک بار با در نظر گرفتن پل ها و یک بار بدون در نظر گرفتن آن ها مدل شد و نتایج خروجی با هم مقایسه شدند. نتایج حاصله حاکی از این بود که احداث پل به علت کاهش سطح مقطع عبوری جریان، باعث ایجاد برگشت آب و افزایش تراز سطح آب در بالادست پل می گردد که خود این افزایش تراز سطح آب باعث افزایش شیب و به تبع آن اندازه منحنی های دبی- اشل، کاهش سرعت جریان عبوری و همچنین تنش برشی کف آبراهه به میزان قابل توجهی می شود. مقدار افزایش تراز سطح آب و همچنین طول منحنی برگشت آب به عوامل متعددی از جمله میزان تنگ شدگی در مقطع پل، شیب و زبری آبراهه دارد؛ به طوری که افزایش میزان تنگ شدگی، کاهش شیب و یا افزایش زبری آبراهه باعث افزایش میزان فراآب، طول منحنی برگشت آب و همچنین شیب منحنی دبی- اشل در بالادست پل می گردد.

چکیده : در سال های اخیر کوشش های بسیاری در زمینه توسعه مدل های کیفیت آب برای تخمین مقدار و نرخ آلودگی رودخانه ها ، سواحل و خلیج صورت گرفته است. شاخص های بسیاری در این مدل ها مورد توجه قرار گرفته است برای مثال می توان به کلیفرم، bod، sod، چرخه نیتروژن، اکسیژن محلول و فسفر اشاره نمود. هدف از این تحقیق بررسی دینامیکی جریان و پارامترهای کیفی در رودخانه کرخه می باشد. قبل از آن که اقدام به مدلسازی کیفیت آب و یا انتقال رسوب در سیستم های رودخانه ای شود لازم است معادلات هیدرودینامیکی حاکم بر جریان آب در رودخانه حل شوند. این معادلات شامل معادلات پیوستگی و مومنتم هستند که به معادلات سنت-ونانت معروف اند. برای این منظور از مدل faster استفاده شده است. این مدل در ابتدا توسط (کاشفی پور، 2001) به منظور شبیه سازی جریان و انتقال املاح در رودخانه و خلیج بسط داده شد. مدل یک بعدی faster قادر به شبیه سازی جریان و آلودگی در سیستم های رودخانه ای و خلیج در شرایط غیر دائمی و زیر بحرانی می باشد . با بررسی اطلاعات موجود ،پارامترهای شوری،bod ، نیتروژن،do و فسفر در محدوده ایستگاه پای پل- حمیدیه مورد بررسی و شبیه سازی قرار گرفت و ایستگاه عبدالخان به عنوان ایستگاه شاخص انتخاب گردید. دو دوره برای واسنجی و صحت سنجی انتخاب شد، که اطلاعات مربوط به سال های 1386و1388 هستند. جهت حل هیدرودینامیک جریان لازم است که ضریب زبری مانینگ در مدل faster کالیبره شود، با کالیبراسیون مقدار این ضریب 028/ 0 انتخاب شد. در مرحله بعد لازم است معادله انتقال و پخش (ade) حل گردد. برای این منظور از 4معادله کاشفی، کاشفی فالکونر، سئوچنگ و فیشر برای تخمین ضریب پخشیدگی(dl) استفاده گردید و سپس با آزمون و خطا مقادیر ضرایب ثابت برای پارامترهای کیفی مشخص گردید.با مقایسه مقادیر ا ندازه گیری شده در رودخانه کرخه و محاسبه شده توسط مدل مشخص گردید که برای شوری، bod، نیتروژن و فسفر ضریب پخش فیشر، و برای do ضریب پخش کاشفی پور وفالکونر مقادیر قابل قبول و نزدیک به داده های اندازه گیری می دهد.

سد شهید عباسپور در 490 کیلومتری مصب رودخانه کارون و در 50 کیلومتری شمال شهر مسجدسلیمان قرار دارد. سد مسجد‏سلیمان در 26 کیلومتری پایین‏دست سد شهید عباسپور واقع شده است. در این تحقیق با هدف بررسی روند فرسایش و رسوب‏گذاری رودخانه کارون در بازه بین دو سد ذکر شده و اثرات ناشی از آن بر سد مسجد سلیمان، از مدل ریاضی hec-ras4 استفاده شده است. مدل hec-ras4 برای شبیه سازی طولانی ‏مدت روند رسوب گذاری و آب شستگی در رودخانه ها طراحی شده است و به طور هم زمان و به صورت یک بعدی قابلیت تحلیل و آنالیز جریان های ثابت، متغیر تدریجی و انتقال رسوب را دارد. بخش انتقال رسوب این مدل برای شبیه سازی یک بعدی ته نشین شدن رسوب و یا فرسایش بستر در سال 2006 توسعه داده شده است. اطلاعات ورودی مدل شامل 98 مقطع عرضی در طول بازه و اطلاعات دبی آب و رسوب ورودی 10 ساله‏ی 89-80 از سد شهید عباسپور و دو رود مرغاب و شور اندیکا است که بصورت جانبی وارد رودخانه کارون می‏شوند. بنا به مطالعات قبلی در این تحقیق برای اجرای مدل از ضریب زبری مانینگ 04/0 و از دو معادله انتقال رسوب انگلاند-هانسن و یانگ بعنوان معادلات برتر انتقال رسوب استفاده شد. مدل برای مدت 50 سال اجرا و تغییرات خط القعر مقاطع، هر 10 سال محاسبه شد. پدیده غالب در طول رودخانه رسوب‏گذاری بوده و از بررسی تغییرات حجم تجمع رسوبات نسبت به زمان چنین استنباط گردید که حجم کل رسوبات نشسته بستر پس از 50 سال، حدود 3279000 متر مکعب و معادل 5/10 میلیون تن می‏باشد. به عبارت دیگر سالیانه بطور متوسط حدود 02/0 درصد از حجم اولیه مخزن سد مسجد سلیمان کاسته می‏شود .

مکانیزم رودخانه ها به گونه ای است که مقطع یک رودخانه به مرور زمان دچار تغییرات شدید می گردد. این تغییرات بویژه در قوس رودخانه ها مشهودتر است. در قوس رودخانه، نیروهای هیدرودینامیکی جریانهای ثانوی را بوجود می آورند که خطوط جریان سطحی را به سمت ساحل بیرونی و خطوط جریان نزدیک به بستر را به سمت ساحل داخلی منحرف می سازند. در مقطع جریان درامتداد قائم، خطوط جریان مجاور ساحل بیرونی بطرف پایین و خطوط جریان پشته متمرکز داخلی به طرف بالا هستند در نتیجه پایداری ذره در نزدیکی ساحل خارجی بهم می خورد و بستر رودخانه گود می شود و از طرف دیگر در مجاورت پشته متمرکز داخلی به پایداری ذره اضافه می شود و تراز بستر افزایش پیدا می کند. استفاده از آبشکن یا اپی از جمله بهترین و اقتصادی ترین روش جهت محافظت سواحل در اغلب شرایط بوده و در اکثر نقاط دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. اما مسئله ای که وجود دارد این است که باید خود آبشکن ها نیز ایمن گردند تا بتواند سواحل را از خطر فرسایش محافظت نمایند. جهت مقابله با آبشستگی ایجاد شده در اطراف آبشکن ها و سازه های مشابه مانند تکیه گاهها و پایه های پل روش های متعددی ارائه شده که یکی از ساده ترین و در عین حال اقتصادی ترین روشها، استفاده از پوشش سنگ چین می باشد.علی رغم مزایای عنوان شده در فوق، چنانچه طراحی ریپ رپ به دقت صورت نگیرد، پس از مدتی به تدریج تخریب شده و اثر خود را از دست خواهد داد. بر همین اساس هر گونه طراحی موفقیت آمیزی می بایستی جهت حالتهای مختلف شکست مورد بررسی قرار گیرد. نظر به کاربرد بسیار زیاد استفاده از آبشکن جهت محافظت سواحل بخصوص در قوس ها و لزوم محافظت از این سازه تحقیق حاضر صورت پذیرفت. در این تحقیق هدف، بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن و همچنین عمق کارگذاری پوشش سنگ چین بر روی پایداری آنها جهت محافظت از آبشکن ها در قوس می باشد. به منظور دست یابی به اهداف این تحقیق آزمایش ها در چهار بخش تعریف و انجام پذیرفت. در آزمایش های بخش اول هدف، شناسایی الگوی فرسایش در قوس و تعیین محدوده مورد نیاز جهت محافظت بوده است. در آزمایش های بخش دوم که آزمایش های اصلی این تحقیق می باشد با استفاده از سه طول مختلف آبشکن، چهار فاصله طولی، سه زاویه قرارگیری آبشکن و سه عمق کارگذاری ریپ رپ به بررسی اثر پارامترهای هندسی آبشکن و همچنین وضعیت قرارگیری ریپ رپ بر روی پایداری ریپ رپ پرداخته شده است. به منظور تفسیر نتایج بدست آمده از آزمایش های بخش اول و دوم اقدام به برداشت پارامترهای سه بعدی سرعت در قالب آزمایش های بخش سوم گردید. نتایج حاصل از بخش اول با توزیع ارائه شده برای تنش برشی در قوس های ملایم مطابقت داشته و نشان می دهد ماکزیمم عمق آبشستگی در انتهای قوس خارجی رخ می دهد همچنین نتایج حاصل از این بخش نشان دهنده نیاز قوس خارجی جهت محافظت توسط آبشکن می باشد. نتایج حاصل از آزمایش های بخش دوم نشان داده است افزایش در طول و فاصله نسبی آبشکن ها از یکدیگر موجب کاهش پایداری ریپ رپ و افزایش در زاویه و عمق کارگذاری ریپ رپ موجب افزایش پایداری آنها شده است. همچنین در این بخش مقایسه بین پارامترهای مختلف موثر در طراحی آبشکن و همچنین ریپ رپ در شرایط قوس و مسیر مستقیم صورت پذیرفت. نتایج بدست آمده حاکی از کاهش پایداری ریپ رپ در قوس نسبت به مسیر مستقیم می باشد. همچنین بررسی های صورت گرفته نشان می دهد روابط ارائه شده جهت طراحی ریپ رپ در مسیر مستقیم قابل کاربرد در قوس نمی باشد ولی با در نظر گرفتن ضرایب ایمنی می توان از برخی از این روابط از جمله رابطه پاگان - اورتیز(1991) و لاگاس و همکاران (2001) استفاده نمود. با در نظر گرفتن نتایج حاصل از آزمایش های بخش دوم و استخراج اثر پارامترهای هندسی آبشکن بر پایداری ریپ رپ آزمایش های بخش چهارم انجام پذیرفت. در این بخش با استفاده از رابطه شیلدز که برای شناسایی اصل آستانه حرکت رسوبات قابل کاربرد در مسیرهای مستقیم می باشد تلاش گردید اثر هندسه مسیر و آبشکن بر روی آستانه حرکت رسوبات بررسی و رابطه ای جهت پایداری ریپ رپ ها با در نظر گرفتن پارامترهای موثر از جمله پارامترهای هیدرولیکی جریان، هندسه آبشکن و ریپ رپ استخراج گردد با استفاده از نتایج حاصل شده از آزمایش های این بخش دو پارامتر فاکتور بالا آمدن هیدرولیکی و حالت شکست ریپ رپ استخراج گردید که در این پارامتر ها اثر پارامترهای هندسی و هیدرولیک جریان به عنوان عوامل موثر در شکست ریپ رپ دخالت داده شد و در پایان اثر این دو پارامتر بر روی یکدیگر بررسی و مقایسه میان حفاظت از آبشکن در مسیر مستقیم و قوس صورت پذیرفت که نتیجه این بررسی نشان داد که تخریب برشی و زیر سطحی دارای بیشترین مقدار وقوع بوده است که همین روند برای آبشکن در مسیر مستقیم نیز رخ داده است.

فلیپ باکت ها معمولا برای انتقال جریان به دور از سازه و اتلاف انرژی جریان در مواقعی که سرعت جریان بیشتر از 20 متر بر ثانیه باشد استفاده می شوند. یکی از راه های افزایش راندمان استهلاک انرژی در سرریز فلیپ باکت استفاده از دفلکتور می باشد. دفلکتور سازه ای گوه ای شکل است که با تقسیم جریان در جام موجب تغییر مسیر قسمتی از جریان می شود. در مطالعه انجام شده دفلکتور بصورت ممتد در سرتاسر عرض کانال استفاده شد و تلفات انرژی ناشی از آن اندازه گیری شد. جهت رسیدن به اهداف این مطالعه، پس از ساخت مدل فیزیکی آزمایشات با چهار عدد فرود 1/3، 9/3، 7/4 و 5/5 بوسیله دفلکتورهایی با طول 3، 6 و 9 سانتی متر و زاویه-های ?12، ?17، ?22، ?27، ?32، ?37 و ?42 انجام شدند. تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که استفاده از دفلکتور با زاویه های متفاوت باعث افزایش میزان استهلاک انرژی شده است. با افزایش عدد فرود درصد تلفات انرژی افزایش می یابد بیشترین اختلاف اتلاف انرژی نسبت به شاهد مربوط به دفلکتور 6 سانتی متری و زاویه ?27 درجه به مقدار 7/22% است که در عدد فرود 3.9 اتفاق افتاده است . به طور متوسط زاویه ?27 درجه بیشترین استهلاک انرژی را داشته است این مقدار استهلاک انرژی برای دفلکتورهای 3، 6 و 9 سانتی متری به ترتیب برابر است با 68.2% ، 72.5% و 51.6% است که در عدد فرود 5/5 اتفاق افتاده است.

پل ها از جمله مهم ترین و پرکاربردترین سازه های رودخانه ای هستند که در راه سازی از اهمیت زیادی برخوردارند. یکی از مواردی که تحت تأثیر ایجاد سازه های آبی در فرآیند طبیعی سیستم های آبی ظهور پیدا می کند، انواع مختلفی از فرسایش های القایی است که می توان آن را ناشی از دخالت بشر در یک نظام هماهنگ تلقی کرد. این تغییرات معمولاً باعث افزایش ظرفیت انتقال رسوب در سیال شده و درنهایت منجر به ایجاد پدیده آب شستگی خواهد شد. دو عامل مهم باعث ایجاد آب شستگی در اطراف پایه های پل می شوند، یکی برخورد جریان با پایه و دیگری جدا شدن جریان از پایه. معمولا از روش های مقاوم کردن بستر و تضعیف سیستم گردابی برای کاهش آب شستگی موضعی در اطراف پایه های پل استفاده می گردد. در این تحقیق اثر استفاده از پایه های جان پناه بر آب شستگی پایه های پل مورد ارزیابی قرارگرفت. پایه های جان پناه در بالادست پایه اصلی قرارگرفته و با انحراف مسیر جریان و کاهش سرعت جریان پایین رونده در جلو پایه و ایجاد منطقه کم فشار از پایه پل در برابر آب شستگی حفاظت می کنند. برای انجام آزمایشات قطر پایه پل استوانه ای(d) و طول ضلع پایه پل مکعبی(b) 40 میلی متر در نظر گرفته شد. آزمایشات در قطرهای d5/0، d675/0 و d8/0 پایه های جان پناه و در 3 موقعیت قرارگیری b8/2، b95/2 و b1/3 برای پایه مکعبی و در 4 موقعیت قرارگیری d8/2، d95/2، d1/3 و d4/3 برای پایه استوانه ای در حالت آب زلال با اعداد فرود 13/0 ، 16/0 و 19/0 انجام گردید. نتایج نشان داد درتمامی قطر پایه ها با افزایش عدد فرود میزان آب شستگی افزایش می یابد. هم چنین بهترین موقعیت قرارگیری پایه ها برای پایه مکعبی b1/3 و برای پایه استوانه ای d95/2 بود، که با توجه به قطر پایه ها و شدت جریان، بترتیب راندمان 70 تا 132 درصدی و 39 تا 121 درصدی در آن ها بدست آمد. در آزمایشات پایه مکعبی دیده شد با افزایش قطر پایه های جان پناه عمق آب شستگی کاهش می یابد ولی در پایه استوانه ای تا فاصله بهینه این افزایش راندمان وجود داشت و با افزایش بیش تر فاصله این روند عکس شده و در پایه هایی با قطر کم تر بیش ترین راندمان بدست آمد.

شکست پل ناشی از آبشستگی بستر (شامل پایه و تکیه گاه)، ضرورت مطالعه در مورد پیش بینی عمق آبشستگی و راه های محافظت در برابر آن را کاملاً روشن می سازد. یکی ازراه های کاهش قدرت عوامل فرسایش استفاده از یک صفحه گسترده در اطراف تکیه گاه می باشد که طوقه نام دارد. در تحقیق حاضر در کانالی مرکب (شامل کانال اصلی و سیلاب دشت)، طوقه هایی معمولی ومشبک با درصد بازشدگی 20 ، 33 و 50 درصد با عرض 2 برابر عرض تکیه گاه درمعرض دو دبی 20 و 25 لیتر بر ثانیه قرار داده شد تا تأثیر مشبک بودن طوق بر عمق آبشستگی بررسی شود. عملکرد طوقه ها در سه ارتفاع قرار گیری مختلف: روی بستر، 2 سانتیمتر بالای بستر و 4 سانتیمتر بالای بستر در شرایط آبشستگی آب زلال بررسی شد و نتایج تکیه گاه بدون طوقه با نتایج تکیه گاه با طوقه مقایسه شد. ابتدا تصور می شد طوق مشبک نتواند میزان آبشستگی اطراف تکیه گاه را در مقایسه با طوق معمولی کاهش دهد، اما نتایج نشان داد که استفاده از طوقه مشبک نه تنها میزان آبشستگی را در اطراف تکیه گاه کاهش می دهد، بلکه در بسیاری از موارد عملکرد مناسب تری نسبت به طوق معمولی دارد. در بین طوقه های مشبک، طوقه با درصد بازشدگی 33 درصد بهترین عملکرد را داشت به طوری که میزان کاهش آبشستگی طوقه مشبک نسبت به طوقه معمولی برای دبی 25 لیتر بر ثانیه و در ارتفاع های 4 و 2 سانتیمتر به ترتیب 4/9 و 4/10 درصد بود. همچنین میزان کاهش آبشستگی طوقه با درصد بازشدگی 50 درصد نسبت به طوقه معمولی در ارتفاع 4 سانتیمتر برای دبی های 20 و 25 لیتر بر ثانیه به ترتیب 3/5 و 7/4 درصد بود.

هر ساله مقادیر زیادی از رسوبات ناشی از طغیان رودخانه ها در مواقع سیلابی به مخازن سدها و دریاچه ها وارد می شود، که عمر مفید سدها را کاهش داده و در آبگیری از مخازن مشکلاتی را ایجاد می کند. یکی از مهمترین عوامل انتقال رسوب، جریان های غلیظ رسوبی می باشد. ، بنابراین شناخت آرایه های مختلف این پدیده در بررسی روند فرسایش و رسوب گذاری و مدیریت آن در مخازن سدها ضروری به نظر می رسد. ناحیه ی غوطه وری مهمترین ناحیه از نواحی چهارگانه جریان های غلیظ می باشد. در این تحقیق سعی شد تا با ایجاد شکست شیب بستر در یک مدل فیزیکی(کانالی به طول 25/9 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع 8/0 متر) به بررسی تغییرات ایجاد شده در پروفیل سرعت، شدت اختلاط و مشخصات هندسی ناحیه ی غوطه وری در اثر تغییر در دبی جریان غلیظ ورودی، غلظت آن، شیب کف و ارتفاع آب ساکن پرداخته شود. بررسی پروفیل های بی بعد سرعت نشان داد با افزایش غلظت جریان ورودی و شیب کف، ارتفاع جریان در نقطه غوطه وری و نیز در انتهای ناحیه ی غوطه ورری کاهش می یابد. همچنین با اندازه گیری سرعت متوسط جریان در ابتدا و انتهای ناحیه غوطه وری مشخص شد با وجود کاهش ارتفاع جریان در این ناحیه، دبی جریان افزایش می یابد که می توان آن را ناشی از اختلاط آب ساکن دانست. نتایج نشان داد شدت اختلاط در این ناحیه علاوه بر عدد ریچاردسون رابطه مستقیمی با مقدار شیب کف دارد. همچنین نتایج این تحقیق نشان می دهد نسبت ارتفاع آب مخزن به عمق جریان غلیظ( ) تاثیر چندانی بر میزان اختلاط در ناحیه ی مذکور ندارد. با اندازه گیری مشخصات هندسی ناحیه ی غوطه وری یک رابطه خطی بین طول این ناحیه با عمق غوطه وری به دست آمد. ضمناً مشخص شد این طول دارای رابطه مستقیم با شیب کف است اما رابطه خاصی با غلظت جریان ورودی ندارد. در نهایت با تحلیل آماری توسط نرم افزار spss رابطه ای که در برگیرنده ی اثر مقدار عمق غوطه وری و شیب کف باشد، برای محاسبه ی طول این ناحیه ارائه شد. با مقایسه ارتفاع جریان در ابتدا و انتهای ناحیه ی غوطه وری، مشخص شد ارتفاع جریان در انتهای این ناحیه تابعی از عمق غوطه وری می باشد.

فرآیند آبشستگی نتیجه ای از اثرات خورندگی و فرسایشی جریان آب و در نتیجه حفاری و انتقال مواد در بستر و سواحل آبراهه می باشد . خرابی پل ها نیز حاصل مستقیم فرسایش در پی و فونداسیون پایه ها و تکیه گاههای آنها می باشد . آبشستگی تکیه گاه پل می تواند با ایجاد خرابی و یا آسیب های جدی ، باعث افزایش هزینه ، کاهش دسترسی به مسیرهای مورد نظر و یا حتی باعث مرگ و میر شود . کاهش فرسایش در نزدیکی پل ها در گذشته بسیار مورد توجه قرار گرفته است . سازه های هیدرولیکی که برای کاهش فرسایش در نزدیکی تکیه گاه پل مورد استفاده قرار می گیرند در دو گروه تقسیم بندی می شوند . اول : سازه های که جهت تغییر الگوی جریان مورد استفاده قرار می گیرند . دوم : سازه های که جهت مقاوم سازی بستر در نزدیکی تکیه گاه قرار می گیرند . مولفه هایی مانند محدودیت های طراحی ، نگهداری و نظارت بر حسن اجرای آن و نیز سازگاری با محیط زیست و همچنین سهولت در ساخت ، همگی در انتخاب هر یک از دو روش حفاظتی فوق موثر هستند . در این پژوهش برای کاهش آبشستگی تکیه گاه پل ، در یک فلوم آزمایشگاهی و در شرایط آبشستگی آب زلال ، از دیوارهای موازی استفاده شده است . برای مدل کردن دیوارهای نفوذ ناپذیر (جامد) از یک سری ورقه های فلزی مستقیم مستطیلی که در گوشه بالادست تکیه گاه مستطیلی و به صورت موازی با جریان تعبیه شده اند ، استفاده می گردد . مصالح بستر از جنس ماسه با و انحراف استاندارد26/1 می باشند . نتایج نشان داد که دیوارهای نصب شده در دور کردن چاله فرسایشی از گوشه بالادست تکیه گاه مستطیلی موثر می باشند . هر چه طول دیوار بیشتر می شود میزان فرسایش در کنار تکیه گاه کاهش می یابد و نیز دیوار نصب شده با طول که l’ طول پیش آمده تکیه گاه در جریان می باشد ، بهینه ترین حالت می باشد .

سرریزها از جمله سازه های هیدرولیکی مهم جهت کنترل جریان، تنظیم سطح آب بالادست و اندازه گیری دبی در کانال ها، شبکه های آبیاری و رودخانه ها می باشند. در یک عرض مشخص سرریزهای نوک اردکی و مایل دارای طول موثر بیشتری در مقایسه با سرریزهای معمول می باشند که این مسئله می تواند بر ضریب دبی و راندمان این نوع سرریزها تأثیرگذار باشد. ضریب دبی جریان تابعی از مشخصات هندسی و هیدرولیکی سرریز می باشد، لذا در این تحقیق ضریب دبی جریان برای سرریزهای نوک اردکی برای سه زاویه 45، 60 و 75 درجه و مایل برای سه زاویه 15، 30 و 45 درجه و در سه ارتفاع 15، 20 و 25 سانتی متر تعیین شده و نتایج به دست آمده با ضریب دبی سرریز مستطیلی ساده در هر سه ارتفاع 15، 20 و 25 سانتی متر مقایسه شده است. در نهایت پس از تجزیه و تحلیل داده ها به کمک نرم افزار آماری، سه رابطه ریاضی برای این سه نوع سرریز ارائه شده است، که رابطه بین ضریب دبی و متغیرهای هندسی بدون بعد سرریز را بر پایه شرایط هندسی و هیدرولیکی نشان می دهد. چنین برداشت می شود که برای همه سرریزها ضریب دبی با افزایش دبی یا افزایش انرژی کل بالادست سرریز کاهش می یابد. هرچند این کاهش در سرریزهای با زاویه بیشتر دارای شیب بیشتری می باشد. به این معنی که سرریزهای نوک اردکی و مایل فقط برای ارتفاع آب کم در بالادست راندمان بالاتری دارند، در نتیجه می توانند دبی بیشتری را با ارتفاع کم آب بالادست عبور دهند. اما با افزایش ارتفاع آب بالادست سرریز، کاهش ضریب دبی چشمگیرتر می شود، به طوری که ضریب دبی این سرریزها حتی از ضریب دبی سرریز مستطیلی ساده نیز کم تر می شود. ضمن این که نتایج به دست آمده از این تحقیق با نتایج به دست آمده از تحقیقات گذشته مورد مقایسه قرار گرفته است که به خوبی با این نتایج همخوانی دارد.

فرسایش بستر و حمل مواد جداشده از آن به وسیله ی جریان آبشستگی نامیده می شود. آبشستگی موضعی که نوع خاصی از آبشستگی است یکی از دلایل عدم پایداری پل ها و در نهایت شکست آن ها محسوب می شود. به همین دلیل ارائه روش هایی برای کنترل و کاهش این پدیده، حائز اهمیت می باشد. یکی از روش های کاهش آبشستگی پیرامون پایه و تکیه گاه پل ها، نصب یک صفحه ی صلب تخت کم ضخامت (طوقه) بر روی پایه یا تکیه گاه است. تاکنون مطالعه ی جامعی بر روی استفاده از این روش جهت محافظت تکیه گاه در مقابل آبشستگی صورت نگرفته است و به همین جهت به عنوان محور اصلی این تحقیق مورد توجه قرار گرفت. آزمایشات این تحقیق در فلومی به طول 8 متر و عرض 1 متر و ارتفاع 6/0 متر و شیب ثابت 0003/0 در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران انجام شد. یک نمونه رسوب غیرچسبنده به قطر متوسط 76/0 میلی متر و انحراف معیار هندسی 22/1 در آزمایشات مورد استفاده قرار گرفت. از ورق گالوانیزه برای ساخت تکیه گاه مستطیلی با برابر 6/0، 75/0، 1، 24/1 و 56/1 و از صفحات پلکسی گلاس به ضخامت 3 میلی متر جهت ساخت طوقه استفاده گردید. تعداد 111 آزمایش در تحقیق حاضر در سه محور آزمایشات رسوب، پروفیل سطح آب و تعیین مولفه های سه بعدی سرعت انجام گردید. در هر بخش یک سری آزمایشاتی تحت عنوان شاهد انجام گردید. آزمایشات بخش رسوب در 4 دبی 28، 32، 36 و 40 لیتر بر ثانیه انجام شد. در این شرایط عدد فرود جریان به ترتیب 15/0، 18/0، 20/0 و 22/0 بود. تعداد 34 طوقه در دو گروه طوقه ی متقارن و نامتقارن (تقارن نسبت به محور طولی تکیه گاه) با ابعاد مختلف در چهار عدد فرود ذکر شده مورد آزمایش قرار گرفتند و نمودارهای بدون بعدی در خصوص تاثیر ابعاد هر دو گروه طوقه بر کاهش آبشستگی موضعی پیرامون تکیه گاه پل استخراج گردید. هم چنین عمل کرد (درصد کاهش عمق آبشستگی در گوشه ی بالادست تکیه گاه نسبت به حالت بدون طوقه) این دو گروه نیز مورد مقایسه قرار گرفت. موقعیت های مختلف نصب طوقه نیز در تعدادی از طوقه های متقارن در عدد فرود 22/0 مورد بررسی قرار گرفت و نمودار بدون بعدی جهت تعیین عمل کرد طوقه در ارتفاعات مختلف استخراج گردید. در این بخش یکی از طوقه ها که بهترین عمل کرد را از خود نشان داد و به عنوان طوقه ی بهینه نام گذاری شد، در شرایط مختلف جریان در زمان طولانی مورد ارزیابی قرار گرفت. طوقه ی بهینه بر روی تکیه گاه هایی با ابعاد مختلف نیز ارزیابی گردید، دو آزمایش نیز در خصوص بررسی تاثیر طوقه در پروفیل سطح آب و دو آزمایش هم به منظور تعیین مولفه های سه بعدی سرعت و تعیین الگوی جریان در اعماق مختلف انجام گردید. یکی از دو آزمایش بخش پروفیل سطح آب، مربوط به طوقه ی بهینه و آزمایش دیگر مربوط به آزمایش شاهد (حالت بدون طوقه) بود. نتایج نشان داد، با افزایش ابعاد طوقه در هر دو گروه طوقه های متقارن و نامتقارن، عمل کرد آن بهبود می یابد. عمل کرد طوقه های نامتقارنی که در آن ها پارامتر پیش آمدگی طوقه در عرض در بالادست نسبت به پارامتر پیش آمدگی طوقه در عرض در پایین دست بزرگ تر باشد، از عمل کرد بهتری نسبت به طوقه های متقارن معادل (هم مساحت) خود برخوردارند، و در عکس این وضعیت، نسبت به طوقه های متقارن معادل خود عمل کرد ضعیف تری دارند. طوقه های زیر بستر نسبت به طوقه های بستر و بالای بستر از عمل کرد بهتری از خود نشان دادند. نتایج حاکی از آن بود که طوقه نقش موثری در کندکردن توسعه ی آبشستگی و به تعویق انداختن زمان تعادل دارد. هم چنین نتایج نشان داد که نصب طوقه پیرامون تکیه گاه تغییری در پروفیل سطح آب ایجاد نمی کند. در بخش تعیین مولفه های سه بعدی سرعت نیز نتایج موید این بود که طوقه مانند یک سپری در برابر جریان روبه پایین عمل کرده و ضمن مقاوت در برابر آن، در صورتی که در سطح بستر یا زیر آن نصب شده باشد، به مقدار زیادی گردابه های نعل اسبی پیرامون تکیه گاه را کنترل و مانع از برخورد آن ها به سطح بستر می شود.

اکثر تحقیقات انجام شده در زمینه سرریزهای مستغرق مربوط به هیدرولیک جریان بوده و مطالعات کمتری در زمینه رسوب انجام گرفته است. سرریزهای مستغرق، سازه های سنگی کوتاه هستند که در اکثر اوقات مستغرق بوده و با تغییر جهت جریان از سمت قوس خارجی به سمت مرکز کانال از فرسایش قوس خارجی محافظت می کنند. در تحقیق حاضر سعی گردیده است تا تأثیر زاویه، طول و شیب تاج سرریزهای مستغرق در شرایط مختلف هیدرولیکی بر الگوی جریان و رسوب در پیچان رود بررسی گردد. پارامترهای مورد استفاده جهت انجام آزمایشات شامل: سه نسبت دبی جریان به دبی طراحی سازه ها برابر با 8/0، 1 و 2/1، سه زاویه 60، 75 و 90 درجه، سه نسبت طول شامل 2/0 ، 3/0 و 4/0 و از چهار شیب صفر، 5، 10 و 20 درصد برای تاج سرریزها استفاده گردید. سایر پارامترها از جمله، ارتفاع (33% عمق متوسط آب در دبی طراحی) و فاصله سازه ها (3 برابر طول سرریز) ثابت بودند. نتایج این تحقیق نشان داد علاوه بر اینکه احداث سرریزهای تخت با هر زاویه و طولی، تأثیر قابل توجهی در افزایش تراز آب نداشته (بطوریکه در بیشترین حالت ممکن باعث افزایش 2% تراز آب شده است) بلکه احداث سرریزهای شیب دار باعث کاهش تراز آب نسبت به حالت بدون سازه نیز شده است. بطور متوسط با احداث سرریزهای مستغرق، اندازه سرعت در سمت قوس خارجی و داخلی بترتیب 50% کاهش و 20% افزایش یافت. نتایج مربوط به زاویه انحراف جریان نشان داد که اندازه زاویه مذکور در سمت دیواره (انتهای سازه) بیشتر از سایر قسمتهای آن می باشد و این بدان معنا می باشد که سرریزهای مستغرق در سمت دیواره قوس خارجی، موثرتر از سایر قسمتهای آن بودند. همچنین زاویه 60 درجه، نسبت طول 3/0 و سرریزهای با شیب تاج 20% در انحراف جریان موثرتر بودند. نتایج آزمایشهای رسوب نشان داد که ماکزیمم عمق نسبی آبشستگی در دماغه سرریزها در زاویه 75 درجه اتفاق افتاد. نسبت طول برابر با 3/0 در سرریزهای تخت و شیب دار بترتیب بیشترین و کمترین تأثیر را بر روی عمق نسبی آبشستگی ایجاد کرد. با افزایش شیب تاج سرریزهای مستغرق، عمق نسبی آبشستگی کاهش یافت؛ بطوریکه سرریزهای با شیب 10% و 20% عملکرد یکسانی داشته و عمق آبشستگی در این حالتها یک سوم حالت سرریزهای تخت می-باشد. تنها عامل موثر در کاهش ارتفاع تپه ی رسوبی در قوس داخلی، دبی جریان بود که با احداث سرریزها با هر مشخصاتی در نسبت دبی برابر با 2/1، به طور متوسط ارتفاع تپه ی رسوبی 19% کاهش یافت. همچنین با افزایش زاویه و شیب تاج و کاهش نسبت طول سازه ها، نسبت سطح فرسایش یافته تپه ی رسوبی کاهش یافت.

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.

به دلیل وجود جریان های ثانویه در قوس ها، قوس بیرونی همواره در معرض تخریب و فرسایش می باشد. روش های متعددی جهت مقابله با فرسایش قوس بیرونی وجود دارد که یکی از ساده ترین و در عین حال اقتصادی ترین روش ها استفاده از آبشکن می باشد. آبشکن به عنوان مانعی در مسیر جریان باعث افزایش تنش برشی شده و افزایش فرسایش و آبشستگی در اطراف آبشکن را به همراه خواهد داشت. مطالعات صورت گرفته در زمینه آبشکن ها نشان می دهد که قسمت دماغه آبشکن بیشتر از مناطق دیگر در معرض آبشستگی می باشد. جهت پایداری دماغه در این تحقیق از ریپ رپ استفاده شده است. مطمئنا طراحی ریپ رپ با توجه به اثرات جریان ثانویه و الگوی فرسایش در قوس با کانال مستقیم متفاوت بوده و از نتایج این تحقیق با ضریب اطمینان بیشتری جهت طراحی های کاربردی می توان بهره برد. پارامترهای مورد بررسی در این تحقیق شامل طول آبشکن، قطر ریپ رپ و ابعاد پوشش ریپ رپ می باشد. بر این اساس با توجه به استانداردهای موجود محدوده فرسایش پذیر در قوس تعیین گردید. پس از تعیین این محدوده آبشکن ها با ابعاد مورد نظر در محدوده فرسایش پذیر قوس قرار گرفته و ریپ رپ های مختلف با آرایش های متفاوت در اطراف آبشکن ها قرار گرفتند. پس از تنظیم دبی جریان، عمق به تدریج کاهش یافته تا با افزایش سرعت شرایط شکست ریپ رپ حاصل شود. با آنالیز نتایج آزمایشات، روابط و گرافهایی ارائه گردید که می توان از آن ها جهت طراحی ریپ رپ در اطراف آبشکنها در قوس استفاده نمود. همچنین در این تحقیق معادلات ارایه شده مربوط به دیاگرام شیلدز به گونه‏ای توسعه یافتند تا بتوان از این روابط جهت بررسی پایداری المان‏های ریپ رپ در اطراف آبشکن‏ها در قوس استفاده گردد. جهت بررسی کارآیی روابط ارائه شده در این تحقیق مقایسه ای میان نتایج آزمایشگاهی و تعدادی از معادلات ارائه شده توسط محققین مختلف صورت گرفت. نتایج این مقایسه نشان داد که کلیه روابط ارائه شده توسط محققین دیگر بدلیل در نظر نگرفتن جریان های ثانویه و گردابه های ایجاد شده در اطراف آبشکن ها در قوس، اندازه المان های ریپ رپ را کمتر از مقادیر به دست آمده در آزمایشات محاسبه می کنند. این مقایسه اهمیت تحقیق مورد نظر را نشان می دهد.

تکنیک صفحات مستغرق یکی از روش های موثر مدیریت رسوبات بار بستر در رودخانه ها و مجاری آبرفتی می باشد. صفحات مستغرق به صورت قائم و با زاویه ای کم نسبت به جریان نزدیک شونده، در بستر رودخانه نصب می شوند. یک صفحه ی مستغرق در واقع یک مولد جریان های ثانوی است. جریان های ثانوی در نتیجه ی گرادیان قائم فشار در طرفین صفحه ی مستغرق و توزیع غیریکنواخت سرعت جریان در امتداد قائم به وجود می آیند و موجب شکل گیری یک جریان چرخشی (جریان حلزونی) در پایین دست صفحه می شوند. جریان چرخشی حاصل از صفحه ی مستغرق سبب اصلاح الگوی جریان نزدیک بستر و تنش برشی بستر شده و در نهایت موجب تغییر الگوی توزیع عرضی رسوبات در میدان تحت تأثیر صفحه می گردد. عوامل مختلفی بر عملکرد صفحات مستغرق تأثیر می گذارند که اصلاح و بهینه سازی این عوامل موجب افزایش عملکرد و کارایی صفحات می گردد. شکل صفحات نیز یکی از عواملی است که اصلاح و بهینه سازی آن می تواند موجب افزایش قدرت جریان چرخشی ناشی از صفحات و افزایش عملکرد صفحات و همچنین موجب کاهش محدودیت های استفاده از صفحات گردد. تاکنون در اغلب تحقیقات آزمایشگاهی و میدانی عمدتاً صفحات مستطیلی ساده مورد استفاده قرار گرفته است. تئوری صفحات مستغرق بر تئوری ایرفویل بنا نهاده شده است. بنابراین در تحقیق حاضر با فرض این که کوچک ترین تغییر در شکل ظاهری صفحات موجب تغییر نیروهای هیدرودینامیکی ناشی از صفحات می گردد؛ تأثیر صفحات با شکل های مختلف بر آب شستگی موضعی پیرامون صفحات و رسوب گذاری در پایین دست صفحات، و نیز بر الگوی جریان های ثانوی ناشی از صفحات مورد ارزیابی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر از یک مدل فیزیکی آزمایشگاهی استفاده شده است. رسوبات مورد استفاده، ماسه ی طبیعی با قطر متوسط 5/0 میلی متر و ضخامت بستر رسوبی در فلوم آزمایشگاهی به طور یکنواخت 10 سانتی متر بود. در این تحقیق دو سری از صفحات مورد بررسی قرار گرفتند. صفحات سری a و صفحات سری b. در صفحات سری a، تأثیر ایجاد برش (با زوایای 30، 45 و 60 درجه نسبت به امتداد قائم) در لبه ی ابتدایی صفحات بر آب شستگی موضعی و الگوی رسوب گذاری در پایین دست صفحات مورد بررسی قرار گرفت. در صفحات سری b، اثرات تغییر ضخامت، گردشدگی لبه ی ابتدایی و انحنای لبه ی انتهایی صفحات مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش ها در شدت های جریان (u/uc) 78/0، 93/0، 10/1 و 19/1 انجام شد. در تمام آزمایش ها عمق متوسط جریان در بالادست صفحات 25 سانتی متر، و زاویه ی نصب صفحات در تمام حالات 20 درجه بود. صفحات نوع a به طور منفرد و صفحات نوع b به صورت سیستمی متشکل از سه ردیف با یک صفحه در هر ردیف مورد ارزیابی قرار - چکیده گرفته اند. مقایسه ی عملکرد صفحات با استفاده از داده های توپوگرافی بستر رسوبی و نیز داده های سرعت جریان صورت گرفت. برای برداشت توپوگرافی بستر رسوبی از عمق یاب لیزری (ldm) و برای اندازه گیری مولفه های سه بعدی جریان از سرعت سنج الکترومغناطیس (evm) استفاده شد. به منظور تکمیل نتایج حاصل از مدل فیزیکی، از شبیه سازی عددی با مدل ریاضی flow-3d نیز بهره گرفته شد. نتایج حاصل از تحقیق بر روی صفحات سری a نشان می دهد که برش لبه ی ابتدایی صفحات در کاهش عمق آب شستگی پیرامون صفحات موثر می باشد و با افزایش زاویه ی برش، عمق آب شستگی و ابعاد چاله ی فرسایشی کاهش می یابد. بیش ترین کاهش عمق آبشستگی در لبه ی ابتدایی صفحات، در برش 60 درجه ی صفحات مشاهده شد. مقدار کاهش عمق آب شستگی نسبت به صفحه ی مستطیلی اولیه، به ترتیب 41%، 48%، برای شدت های جریان (u/uc) 78/0، 93/0 حاصل شد. در 19/1 = u/uc عمق آب شستگی در لبه ی ابتدایی صفحه تقریباً به صفر می رسد. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی صفحات سری a نشان می دهد که ایجاد برش در لبه ی ابتدایی صفحات، در کاهش مولفه های منفی سرعت در محل لبه ی ابتدایی صفحات موثر بوده است؛ بر اساس محاسبات گشتاور اندازه ی حرکت، بریدگی های لبه ی ابتدایی صفحات موجب کاهش عملکرد صفحات، و به عبارت دیگر سبب کاهش طول میدان تحت تأثیر صفحات می شود. کاهش عملکرد صفحاتِ برش خورده به اِزای ? = 30، 45 و 60 درجه، به ترتیب به میزان 7/3 درصد، 3/6 درصد، و 1/15 درصد نسبت به صفحه ی مستطیلی پایه می باشد؛ با این وجود محاسبات کمیت کارایی نشان می هد که بازده صفحات برش خورده (نسبت به صفحه ی مستطیلی ساده) به ازای ? = ?30، ?45 و ?60، به ترتیب 4/5 درصد، 2/10 درصد، و 7/14 درصد افزایش یافته است. بنابراین چنان چه از برش لبه ی ابتدایی صفحات به عنوان راهکاری جهت کاهش آب شستگی موضعی پیرامون صفحات استفاده شود، در هنگام طراحی سیستم صفحات، نباید فاصله ی طولی بین ردیف ها (?s) مقادیر بزرگی انتخاب شود تا هم پوشانی جریان های چرخشی ناشی از صفحات حفظ گردد، که این امر در جهت اطمینان می باشد. نتایج حاصل از تحقیق بر روی صفحات سری b نشان می دهد که صفحه با لبه ی ابتدایی گرد شده و ضخامت کاهش یافته در امتداد طول صفحه، نسبت به صفحه ی مستطیلی پایه، بهترین عملکرد را در کاهش آب شستگی موضعی (به میزان 3/17، 3/12، 1/6 و 8/45 درصد به ترتیب در شدت های جریان 78/0، 93/0، 10/1 و 19/1) داشته است. همچنین صفحه ی مذکور بیش ترین رسوب گذاری را نیز در سمت پرفشار صفحات موجب شده است. تأثیر طول نصب صفحات بر قدرت جریان های چرخشی، با استفاده از مدل عددی بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان داد که فاصله ی ho5 = ?s حد پایین فاصله ی طولی نصب صفحات است و در فواصل ho5 ? ?s گشتاور اندازه ی حرکت (mom) جریان چرخشی در حدفاصل بین صفحات صفر می باشد. ho8 = ?s فاصله ی بهینه ای است که به اِزای آن حداکثر هم پوشانی و حداکثر قدرت جریان چرخشی ایجاد می شود. در فواصل بزرگ تر بعدی (ho10، ho12 و ...) mom مجدداً رو به کاهش می گذارد تا جایی که هر صفحه به صورت مستقل عمل می نماید و هم پوشانی بین جریان چرخشی ناشی از صفحات از بین می رود.

آگاهی از وقوع و رخداد پدیده هایی همچون شکست سد می تواند سبب جلوگیری از فجایع بزرگ انسانی و زیست محیطی و ضربه زدن به زیر ساخت های اساسی یک کشور گردد. با توجه به اهداف مورد نظر در این تحقیق که شامل بررسی آزمایشگاهی پدیده شکست سد می باشد، به منظور بررسی تأثیر نسبت ارتفاع آب در پایین دست سد به ارتفاع آب در یالادست آن و نیز تأثیر وجود زبری در کف کانال آزمایشگاهی و بررسی تغییر در آرایش زبری های مثلثی شکل بر روی خصوصیات موج شکل گرفته ناشی از شکست سد، آزمایش هایی صورت گرفت. پس از ثبت نتایج اولیه که بصورت فیلم تهیه شده بود. تبدیل فیلم به تصاویر صورت پذیرفت و پروفیل های پیشروی موج مثبت ایجادشده در پایین دست دریچه پس از پردازش تصاویر استخراج گردید. پس از تجزیه و تحلیل داده های آزمایشگاهی استخراج شده از پروفیل پیشروی موج مثبت، چنین می توان نتیجه گرفت که در آزمایشات با بستر خشک در پایین دست، حالت قارچی و شیرجه ای در موج شکل نمی گیرد بلکه موج از شکلی هموار در بدنه برخوردار است و تنها اغتشاشاتی در پیشانی موج بوجود می آید. اما با افزایش عمق آب در پایین دست دریچه یا به عبارت دیگر با افزایش نسبت عمق آب در پایین دست به عمق آب در بالادست دریچه، موج شکل هموار موجود در بدنه را از دست می دهد و از حالت قارچی بودن جت کاسته می شود و جت حالت شیرجه ای به خود می گیرد. مقایسه نتایج حاصل از این آزمایشات نشان داد که زبری در زمانهای بسیار کوتاه و در حد کمتر از یک دهم ثانیه تأثیر چندانی بر روی شکل موج نداشته اما با گذشت زمان زبری برروی شکل توسعه ی موج و خصوصیات موج شکل گرفته اثرگذار می باشد .

جریان غلیظ، جریانی است که به علت اعمال نیروی ثقل بر روی اختلاف چگالی دو سیال به وجود می آید. در صورتی که این جریان وارد یک سیال دیگر با غلظت پایین تر شود به یک جریان غلیظ زیرگذر تبدیل می شود. یکی از مهمترین پدیده ها در رسوبگذاری مخازن سدها، جریان غلیظ می باشد که در ایران نیز رسوب گذاری در مخازن سدها حائز اهمیت زیادی است. از همین رو باید نقش این جریانها در فرآیند رسوب گذاری مخازن شناسایی شده و با شناخت پارامترهای مختلف این جریان نسبت به مدیریت رسوب مخازن اقدامات موثر را انجام داد. یکی از پارامترهای بسیار موثر در تغییر هیدرولیک جریان غلیظ، تغییرات مقطع رودخانه در مخازن سدها می باشد. بر این اساس در مطالعه حاضر به بررسی آزمایشگاهی خصوصیات جریان غلیظ در مقاطع همگرا پرداخته شده است. آزمایشات با سه دبی (58/0، 98/0 و 28/1 لیتر بر ثانیه) و سه شیب (009/0، 0125/0 و 016/0) و سه غلظت ( 10، 16 و 25 گرم بر لیتر) در فلومی شیب پذیر با سه زاویه همگرایی (8، 16 و 25 درجه) با استفاده از محلول آب و نمک به عنوان ماده غلیظ در آزمایشگاه مدلهای فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام پذیرفت. طول فلوم 6 متر و عرض آن برابر با 5/72 سانتیمتر است که در مقطع تنگ شده به 20 سانتیمتر تبدیل می گردد. برای اندازه گیری سرعت در بدنه جریان از یک دستگاه سرعت سنج اکوستیک پروفایلر (dop 2000) و برای اندازه گیری مشخصه سرعت پیشانی جریان از اندازه گیری مشاهداتی و کنترل با تصاویر ثبت شده توسط دوربین فیلمبرداری استفاده شده است. آزمایشات نشان داد که افزایش شیب کف، دبی جریان و غلظت جریان همگی باعث افزایش سرعت پیشانی و همچنین افزایش سرعت ماکزیمم در پروفیل بدنه جریان غلیظ می شود. همچنین افزایش زاویه همگرایی مقطع باعث کاهش سرعت پیشانی و کاهش سرعت ماکزیمم در بدنه جریان می گردد. رابطه ای جهت پیش بینی مقدار بی بعد سرعت پیشانی با استفاده از دبی بی بعد جریان، شیب کف و زاویه همگرایی ارائه گردید. تأثیر پارامترهای مختلف بر میزان شدت اختلاط نیز بررسی گردید. نتایج آزمایشات نشان داد که افزایش شیب کف فلوم و دبی جریان باعث افزایش میزان شدت اختلاط می گردد. همچنین با افزایش غلظت جریان از میزان شدت اختلاط کاسته می شود. در نهایت رابطه ای برای تخمین میزان شدت اختلاط در کلیه مقاطع ارائه گردید. پروفیل های سرعت برداشت شده در بدنه جریان با معادلات لگاریتمی و گوسین بیان شده در حالت دیواره و جت مقایسه شد و مشخص گردید که توزیع سرعت از روابط ذکر شده تبعیت می کند. همچنین ضرایب در معادله گوسین جت جریان برای هر کدام از زوایای همگرایی بدست آمد.

به دلیل دشواری عملیات اندازه‏گیر‏ی مستقم رسوبات نهشته شده در مخازن و بالا بودن هزینه‏ها‏ی آن و همچنین عدم دقت روش‏ها‏ی تجربی برای کلیه سدها، مدل‏ها‏ی ریاضی و رایانه‏ای‏ به عنوان ابزار بسیار مفید و کار آمد مورد توجه و استفاده قرار گرفته‏ا‏ند. مدل کامپیوتری mtcm که اصلاح شده مدل tcm نوشته شده توسط دکتر قمشی در محیط fortran-77 برای پیش بینی فرآیندهای رسوب همراه با در نظر گرفتن اثرات جریان غلیظ در دراز مدت در مخازن می‏باشد. اگر چه این مدل از لحاظ نظری یک بعدی است، اما برخی از گزینه‏های برای نحوه توزیع رسوب نشسته شده یا فرسایش یافته در مقطع و همچنین توزیع عمودی پروفیل سرعت و غلظت جریان غلیظ که در این مطالعه به آن افزوده شد توانایی آن را ارتقاء داده است در شبیه‏سازی حرکت جریان و رسوب در مخازن سدها بدلیل عدم تغییرات ناگهانی در بالادست می‏توان از مدل‏ها‏ی غیرجفت بهره برد. روش‏ها‏ی ریاضی رسوبگذاری مخازن برپایه سه نظریه معروف یعنی نظریه جت، نظریه‏ی پخشیدگی و نظریه انتقال رسوب استوار است که در مدل حاضر از نظریه انتقال رسوب بدلیل قابلیت‏ها‏ی بهتر برای شبیه‏سازی فرآیند رسوبگذاری استفاده شد. این مدل با روش انتقال غیر یکنواخت وغیر متعادل رسوبات، تغییر بستر و مرتب شدگی بستر هماهنگ می‏باشد و چندین گزینه برای محاسبات فرآیندهای مربوط به انتقال رسوب ذرات چسبنده و غیر چسبنده ایجاد می‏نماید. هچنین در این مدل تاثیر جریان غلیظ بر انتقال رسوب و فرایند رسوب‏گذار‏ی مورد بررسی قرار گرفت. در مدل موجود شرایط انتقال رسوب از روش حجم محدود و جریان غلیظ از روش اختلاف محدود و نتایج پروفیل سرعت و غلظت جریان غلیظ بصورت دو بعدی ارائه گردید..علاوه بر این کاربر می‏تواند یک فرم توزیع رسوب در مقاطع بصورت یکنواخت یا بصورت نسبی متناسب با عمق آب انتخاب کند تا توزیع عرضی تغییرات بستر نیز انجام گردد. برای نشان دادن قابلیت‏های مدل، در پیش بینی پارامتر‏های هیدرولیکی جریان غلیظ، برنامه با داده‏های برداشتی جریان غلیظ از مخزن سد دز در سال‏های آبی 81-82 و 85-86 ارزیابی شد.

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.

برای جلوگیری از ورود رسوبات و تخلیه آنها از مخازن سدها روش های رسوب زدایی مختلفی وجود دارد، اما بدلیل هزینه نسبتا زیاد، در غالب موارد سعی می شود با استفاده از نیروی هیدرودینامیکی آب، رسوبات ریزدانه خارج شوند. یکی از این روش ها، خارج کردن رسوبات حاصل از جریانهای سیلابی، با استفاده از دینامیک جریان غلیظ است. جریانهای غلیظ یکی از مهمترین پدیده ها در ایجاد فرآیندهای رسوبی (انتقال، توزیع و رسوبگذاری ذرات) در مخازن سدها است که شناسایی و بررسی پارامترهای موثر بر این نوع جریان ها بسیار حائز اهمیت است. در این تحقیق به بررسی اثر زبری کف بر روی مشخصه های حرکتی جریان های غلیظ پرداخته شده است. در جریان های غلیظ زبری بستر از ترکیب دو مکانیزم باعث کاهش در سرعت و پخش جریان غلیظ می شود. سیال محیطی بین عناصر زبری نوعی مکانیسم ورود جریان غلیظ ایجاد می کند که باعث کاهش دانسیته و درنتیجه شار شناوری می شود. این کاهش در شار شناوری باعث کاهش سرعت پیشروی جریان غلیظ در مقایسه با سطوح صاف می شود. همچنین وجود زبری در مرز بین بستر و جریان غلیظ باعث افزایش تنش برشی و به طور محسوس کاهش سرعت جریان می شود. در این تحقیق با انجام یک سری آزمایشات جریان غلیظ نمکی در آزمایشگاه مدلهای فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، دینامیک جریان غلیظ بر روی سطوح زبر مورد مطالعه قرار گرفت و اثر توام آن با دیگر خصوصیات جریان بررسی شد. به منظور بررسی اثر زبری کف به عنوان عاملی موثر در برابر سرعت پیشروی جریان و شکل گیری توزیع سرعت در دو بخش جت و دیواره یک سری آزمایشات جریان غلیظ بر روی سطوحی با اندازه زبری 0، 4، 5/7، 12 و 15 میلیمتر انجام شد. جریان غلیظ نمکی با 3 دبی ورودی 7/0، 1 و 3/1 لیتر بر ثانیه و سه غلظت اسمی 10، 16 و 20 گرم بر لیتر ایجاد گردید. همچنین به منظور بررسی تاثیر توام شیب و زبری آزمایشات در محدوده شیب های 0 تا 2/2 درصد صورت پذیرفت. بر اساس نتایج بدست آمده در محدوده شیب کمتر از 2/2 درصد سرعت پیشروی جریان بر روی سطوح زبر به شکل قابل ملاحظه ای کاهش یافته و به طور متوسط حدود 20? کمتر از مقدار آن بر روی سطوح صاف است. در این تحقیق رابطه ای برای تخمین سرعت پیشروی جریان غلیظ براساس پارامترهای بی بعد مورد بررسی ارائه شد. در بررسی توزیع سرعت در بدنه جریان غلیظ نتایج نشان می دهد که ارتفاع محل سرعت حداکثر در پروفیل سرعت در بدنه جریان غلیظ، با افزایش زبری کف افزایش یافته و ضرایب معادلات توزیع سرعت بدنه جریان غلیظ در دو بخش دیواره و جت تغییر می کند. نتایج حاصل از بررسی شدت اختلاط سیال محیطی به بدنه جریان نشان می دهد که، در محدوده اعداد ریچاردسون بالاتر از یک (رژیم جریان زیربحرانی) تاثیر افزایش زبری بر روی شدت اختلاط سیال محیطی به بدنه جریان غلیظ غیرقابل ملاحظه بوده و از روند مشخصی پیروی نمی کند.

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.

آگاهی از وقوع و رخداد پدیده هایی همچون شکست سد می تواند سبب جلوگیری از فجایع بزرگ انسانی و زیست محیطی و ضربه زدن به زیر ساخت های اساسی یک کشور گردد. با توجه به اهداف مورد نظر در این تحقیق که شامل بررسی عددی موج ناشی از پدیده شکست سد می باشد، با به کارگیری نرم افزار flow-3d و مطالع? انواع مدل های آشفتگی آن، بهترین مدل آشفتگی در کنار اعمال بهترین مش بندی انتخاب گردید. بدین صورت که مدل آشفتگی rng به عنوان بهترین مدل آشفتگی در مدلسازی پدیده شکست سد انتخاب شد. همچنین به بررسی نتایج حاصل از مدل سازی جریان ناشی از شکست سد، پارامتر های هیدرولیکی و هندسی موثر بر موج پیشرونده از جمله وجود زبری، نحوه آرایش زبری های مثلثی شکل در کف، تغییرات نسبت عمق بالادست به عمق پایین دست نیز پرداخته شد. پس از تجزیه و تحلیل داده های استخراج شده از خروجی نرم افزار برای پروفیل موج مثبت حاصل از شکست سد، چنین نتیجه گرفته شد که وجود زبری و نحوه ی آرایش قرارگیری آن در کف بر پروفیل های پیشروی جریان تأثیر می گذارد و زبری با آرایش زیگزاگی بیشترین تأثیر را در کاهش سرعت پیشانی موج داراست. از طرفی در آزمایشات با بستر خشک در پایین دست، حالت قارچی در موج تشکیل نمی شود بلکه موج از شکلی هموار در بدنه برخوردار است و تنها اغتشاشاتی در پیشانی موج بوجود می آید. اما با افزایش عمق آب در پایین دست دریچه یا به عبارت دیگر با افزایش نسبت عمق آب در پایین دست به عمق آب در بالادست دریچه، موج شکل هموار موجود در بدنه را از دست می دهد و از حالت قارچی بودن موج کاسته می شود

در مطالعات انجام شده در مورد تخریب پل ها، سیلی که منتج به آبشستگی می شود به عنوان یکی از اصلی-ترین دلایل شکست پل ها شناخته شده است. یک روش مهندسی پذیرفته شده برای برخورد با مساله آبشستگی پایه پل، قرار دادن قطعات سنگچین در اطراف پای پل می باشد . تجربه صحرایی نشان داده است که ذرات سنگچین غالباً با گذشت زمان توسط جریان های سیلابی تخریب می شود. بنابراین توجه به افزایش پایداری سنگچین، امری ضروری به نظر می رسد و به عنوان هدف اصلی این تحقیق، مد نظر قرار گرفته است. به منظور کاهش اندازه سنگ ها و یا افزایش پایداری سنگچین در این مطالعه از زبری نصب شده بر روی پایه پل استفاده شده است. ابتدا دو آزمایش برای بدست آوردن حداکثر عمق آبشستگی برای پایه بدون زبری و با زبری انجام شد تا اثر زبری بر کاهش عمق آبشستگی مشخص شود، نتایج نشان داد که زبری مورد استفاده حداکثر تا 40 درصد عمق آبشستگی را کاهش می دهد. سپس آزمایش های لازم بر روی پایه مستطیلی پوشیده از زبری و پنج اندازه مختلف سنگ از دو جنس رودخانه ای تیز گوشه و پوکه معدنی تیز گوشه در دو دبی (lit/s)30و (lit/s)35 انجام شد و عمق آب در حالت گسیختگی اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که وجود زبری باعث مقاوم تر شدن و افزایش پایداری سنگ چین می گردد، همچنین سنگ چین با جنس رودخانه ای در جریان با سرعت بیشتری نسبت به سنگ چین با جنس پوکه معدنی گسیخته می شود. نتایج موید این است که در شرایط ترکیب دو روش زبری و سنگ چین، اندازه سنگ های مورد نیاز با جنس رودخانه ای و پوکه به ترتیب حدود 19 و 11 درصد کاهش می یابد.

مدیریت رسوب در مخازن سدها هم از لحاظ اقتصادی و هم از لحاظ زیست محیطی دارای اهمیت ویژه ای است. جریان های غلیظ از مهم ترین عوامل رسوبگذاری و کاهش عمر مفید سدها میباشند. اگر سیالی با جرم مخصوص معلوم وارد یک سیال تقریباً ساکن با جرم مخصوص متفاوت گردد، جریان غلیظ ایجاد می شود. جریان غلیظ به وسیله رأس خود وارد سیال پیرامون می شود. طول رأس نسبتاً کوتاه است و ویژگی هایی از قبیل وجود دماغه ای در جلو ، طول کمتر و ارتفاع بیشتر آن را از بدنه جدا می کند. بعداز عبور رأس، بدنه جریان غلیظ تشکیل می شود. برخلاف رأس، جریان در بدنه دائمی است. یکی از روش های موثر در تغییر هیدرولیک جریان غلیظ، ایجاد زبری روی بستر می باشد. بنابراین در مطالعه آزمایشگاهی حاضر سعی شده است سرعت رأس و پروفیل سرعت بدنه جریان غلیظ در حین حرکت بر روی زبریهای استوانه ای مورد بررسی قرار گیرد. آزمایشها در فلومی با عرض 35 سانتیمتر، ارتفاع 70 سانتیمتر و طول 9 متر، با جریان غلیظ نمکی به سه غلظت 10، 15 و 20 گرم بر لیتر و سه شیب 5/0، 25/1 و 2 درصد انجام شد. جهت ایجاد زبری از استوانه های پلاستیکی با قطر یک سانتیمتر و سه ارتفاع 5/2، 4 و 5/5 سانتیمتر استفاده شد. نتایج نشان میدهد افزایش شیب و غلظت جریان ورودی رابطه مستقیم با سرعت رأس و سرعت بیشینه بدنه جریان غلیظ دارند. افزایش ارتفاع زبری تا حد مشخصی باعث کاهش سرعت رأس و سرعت بیشینه بدنه جریان غلیظ میشوند و از آن به بعد جریان دچار برخاستگی میشود و افزایش ارتفاع تأثیری در کاهش سرعت ندارد

هر ساله با وقوع سیلاب در هر رودخانه تعداد زیادی از پل ها درست زمانی که بیشترین نیاز به آن ها وجود دارد، تخریب می شوند. یکی از موثرترین عوامل این تخریب ها آب شستگی موضعی اطراف پایه ها می باشد. دو عامل مهم باعث ایجاد آب شستگی در اطراف پایه های پل می شوند، یکی برخورد جریان با پایه و دیگری جدا شدن جریان از پایه. یکی از روش های کاهش آب شستگی اطراف پایه های پل، نصب طوقه محافظ روی پایه است. طوقه ها بستر را در مقابل جریان های گردابه ای اطراف پایه محافظت می کنند. در این تحقیق از دو پایه مکعبی و استوانه ای به ترتیب با طول ضلع (b) و قطر (d) برابر 4 سانتی متر استفاده شد. برای شبیه سازی طوقه از صفحه های پلکسی مربعی و با طول ضلع b3 و دایره ای با قطر d3 استفاده شد. آزمایش ها تحت سه عدد فرود 19/0، 16/0 و 13/0 و شرایط آب زلال انجام گرفتند. تغییرات حفره آب شستگی پیرامون پایه با قراردادن طوقه در سه ارتفاع b5/0، b25/0 و روی سطح بستر برای پایه مکعبی و ارتفاع b25/0 برای پایه استوانه ای، بررسی شد. به طور کلی در این پژوهش عملکرد چهار طوقه ساده، 15% مشبک، 30% مشبک و 40% مشبک در تغییرات حفره آب شستگی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد، با نصب طوقه روی پایه، سطح طوقه همانند سدی در مقابل عبور جریان پایین رونده عمل کرده و در نتیجه از قدرت جریانات نعل اسبی کاسته می شد. در نتیجه در کلیه آزمایشات نسبت به آزمایشات شاهد (حالت پایه بدون طوقه) کاهش آب شستگی مشاهده شد. در عدد فرود 19/0، برای پایه مکعبی طوقه 30% مشبک بالاترین راندمان در کاهش آب شستگی را دارد، درصورتی که برای پایه استوانه ای در همین عدد فرود طوقه 40% مشبک بالاترین راندمان را با 34% کاهش در میزان آب شستگی نسبت به سایر طوقه های مشبک دارد. در پایه مکعبی، طوقه ساده در سطح بستر با راندمان 100% در کاهش آب-شستگی بهترین نتیجه را نشان داد.

در بسیاری از مواقع مجموعه ای از موانع در مسیر حرکت آب قرار می گیرند. باعبور آب از بین این موانع در لبه ابتدایی موانع لایه مرزی و در لبه انتهایی آن جداشدگی خطوط جریان اتفاق می افتد که سبب تشکیل ورتکس می شود؛ از هم پوشانی ورتکس ایجاد شده ناشی از موانع ممکن است امواج عمود بر جریان که عرضی، خطی و ایستا می باشند، تشکیل گردد. هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر موج عمود بر جریان بر پروفیل سرعت و غلظت رسوبات معلق در مجاری رو باز می باشد، بدین منظور هر یک از آزمایشات مربوط به آن در یک فلوم آزمایشگاهی مستطیلی مستقیم به طول 8 متر، عرض 1متر و ارتفاع 70 سانتیمتر و شیب تقریبی صفر در دو مرحله ی با و بدون حضور موج عمود بر جریان انجام شده است. یک دیواره جداکننده به ارتفاع 60سانتیمتر از جنس پلاکسی گلاس که عرض فلوم را در 4متر انتهایی طول آن به دوقسمت مساوی تقسیم میکند در نظر گرفته شده است.در این آزمایشات فواصل طولی و عرضی، دبی و عمق جریان متغیر بوده واز موانع استوانه ای به قطر 25میلیمتر استفاده شده است. آزمایشات مربوط به اندازه گیری پروفیل غلظت رسوبات معلق از جنس سیلیس با دو دانه بندی 52/347=d50 میکرومتر و 67/127=d50 میکرومتر صورت گرفته است. مجموعه آزمایش های مربوط به پروفیل سرعت و غلظت به ترتیب 6 و 36 آزمایش بوده است. اندازه گیری ها نشان می دهد میزان دبی جریان عبوری از سمت بدون مانع دیواره جداکننده بیشتر از سمت موانع بوده است و این اختلاف دبی عبوری از دو طرف دیواره جداکننده با کاهش عمق افزیش می یابد. بیشترین میزان دبی جریان عبوری از سمت بدون مانع نسبت به کل دبی ورودی 81 درصد و کمترین این نسبت، 52 درصد است. توزیع عمقی سرعت در پایین دست موانع در حالت با و بدون حضور موج عمود بر جریان به صورت یکنواخت و یکسان صورت گرفته و از توزیع لگاریتمی سرعت در مجاری رو باز تبعیت نمی کند، همچنین موج عمود بر جریان نوع 1 و 2 سبب می شود که غلظت رسوبات معلق با دانه بندی درشت تر از سطح جریان تا کف تغییر چندانی نداشته باشد. میزان این تغییرات در پایین دست موانع در حالت عدم حضور موج عمود بر جریان حداقل 9 و حداکثر 30 درصد، در حالت حضور موج عمود بر جریان نوع 1 حداقل 2 و حداکثر 17درصد و در حضور موج نوع 2 حداقل 4 و حداکثر24 درصد بوده است. مقایسه پروفیل های غلظت در حالت حضور موج عمود بر جریان نوع 1 ونوع 2 نشان می دهد که میزان اثر گذاری موج نوع 1 بر یکنواختی توزیع غلظت از سطح جریان تا کف کانال بیشتر از موج نوع 2 می باشد

پرش هیدرولیکی پدیده ای است که در آن عمق جریان در مسیر نسبتاً کوتاه‏‏ به میزان قابل ملاحظه ای افزایش یافته و نتیجتاً ضمن ایجاد افت انرژی محسوس، از میزان سرعت جریان به اندازه قابل توجهی کاسته می گردد. یکی از روش های کنترل پرش هیدرولیکی در پائین دست سازه های هیدرولیکی وقوع پرش در حوضچه آرامش می باشد که ابعاد آن بسته به مشخصات پرش متفاوت است. عملکرد بهینه و موثر حوضچه آرامش کلاسیک نیازمند تامین عمق آب مناسب در پایین دست آن می باشد. اگر به هر دلیلی تامین عمق مورد نیاز برای وقوع جهش هیدرولیکی کلاسیک میسر ویا مقرون به صرفه نباشد در این صورت واگرایی ناگهانی در مقطع جریان می تواند یک راه حل مناسب برای کاهش عمق مورد نیاز برای وقوع پرش باشد که در عین حال باعث کاهش هزینه احداث حوضچه آرامش گردد. حوضچه های آرامش با بازشدگی ناگهانی از جمله سازه های مستهلک کننده انرژی هستند که با ایجاد پرش هیدرولیکی بخش مهمی از انرژی آب را با عمق مزدوج کمتر اما با طول بیش تر نسبت به پرش کلاسیک مستهلک می کنند.. از سوی دیگر زبر نمودن بستر راهکاری برای کاهش عمق مزدوج و طول پرش است. وجود زبری های کف باعث می شود که در یک حجم کنترل مقدار مومنتم ورودی و خروجی برابر نبوده و مومنتم خروجی به اندازه نیروی مقاومتی زبری ها، کمتر از مومنتم ورودی شود لذا زبری می تواند در کاهش مشخصات پرش موءثر باشد. بنابراین در این مطالعه هدف بررسی اثر توام واگرایی حوضچه آرامش و زبری بستر بر خصوصیات پرش می باشد. برای این منظور آزمایشاتی در فلومی به عرض 8/0 و طول 12متر تاثیر زبریهای بستر بر مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با واگرایی ناگهانی با چهار نسبت بازشدگی (b) 33/0‏ 50/0 67/0 و 1 در محدوده اعداد فرود بالادست بین 2 تا 9 مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه با درنظرگرفتن نیروهای برشی و معادله مومنتم در پرش واگرای ناگهانی با بستر زبر رابطه جدیدی برای محاسبه ضریب تنش برشی ارائه گردید. همچنین نتایج نشان داد که حوضچه آرامش واگرای ناگهانی زبر، تنش برشی بستر را تا 8/29 درصد نسبت به پرش با بستر صاف افزایش می دهد. عمق مزدوج پرش بر بستر زبر پرش نوع s، تا 10 درصد نسبت به همان نوع پرش با بستر صاف کاهش می یابد. حضور زبری بستر در پرش واگرای ناگهانی راندمان پرش را نسبت به پرش واگرای ناگهانی صاف 10 درصد و نسبت به پرش کلاسیک تا 20 درصد افزایش می دهد. علاوه بر آن زبری ها طول پرش را نسبت به پرش واگرای ناگهانی صاف تا 24 درصد کاهش داده و از نظر عملکرد، در نسبتهای بازشدگی کم مشابه حوضچه usbr-? و با افزایش نسبت بازشدگی مشابه حوضچه usbr-type?i می باشد.

زمانی که مجموعه ای از موانع در مسیـر حرکت سیال قرار گیرد در اثر عبـور جریان از میان این موانع در لبه بالادسـت مانـع لایه مـرزی شکل می گیـرد ودر لبـه پاییـن دست مانـع جداشدگـی جریـان اتفاق می افتد.این جداشدگی بسته به رینالدز موانع سبب ورتکس های نوسانی پشت موانع می گردد که دارای فرکانس و طول موج های منظمی هستند. در کانال های روباز در حالاتی که عرض کانال بر مشخصات طول موج ورتکس های ناشی از موانع منطبق گردد پدیده تشدید شکل گرفته و موج های سطحی روی سطح آب عبوری ایجاد می شود. این موج ها از نوع عرضی بوده و دامنه آنها ممکن است تا 40 در صد عمق جریان نیز برسد. در این مطالعه اثر این امواج بر رسوب دهانه آبگیرهای رودخانه مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش ها در یک کانال آزمایشگاهی با عرض 120 سانتی متر که کانال آبگیر به عرض 68 سانتی متر به آن وصل شده انجام شده است. آبگیر با زاویه 90 درجه به کانال اصلی وصل شده و موانع در ابتدای کانال آبگیر و در محور اصلی آن نصب شدند. قطر موانع 30 میلی متر و فواصل آنها از یکدیگر متفاوت در نظر گرفته شد. تعداد 25 آزمایش در شرایط مختلف انجام گردید. رسوبات در نظر گرفته شده ذرات ماسه طبیعی با قطر متوسط 0.7 میلی متر بودند. رسوبات به عنوان ذرات بستر در کانال اصلی قرار داده شدند. آزمایش ها در دو حالت بدون حضور موج های عرضی و با حضور موج های عرضی انجام گردیدند. مدت انجام آزمایش ها تا زمان تعادل کامل شرایط بستر در دهانه آبگیر ادامه داشت. در تمام آزمایش ها بستر رسوبی در محوطه دهانه آبگیر با استفاده از دستگاه لیزری برداشت گردید. نتایج حالات مختلف بستر در دو حالت با و بدون موج های عرضی با هم مقایسه شدند. نتایج نشان دهنده اثر چشمگیر موج های عرضی در الگوی رسوبگذاری بستر در دهانه ورودی آبگیر دارد. آنالیز آماری اثر موج های عرضی بر الگوی رسوبگذاری را به اثبات رسانده است.

در جریان کانالهای روباز مواقعی پیش می آید که مجموعه ای از موانع در مسیر حرکت آب قرار می گیرند. به عنوان نمونه هایی از این موانع می توان به پایه های پل در مسیر رودخانه، پایه های اسکله در دریا، رشد گیاهان و درختان در بستر رودخانه و پایه های هر سازه هیدرولیکی دیگر در یک مجرای روباز اشاره نمود. با عبور آب از بین این موانع، در لبه ابتدایی موانع لایه مرزی و در لبه انتهایی آن جداشدگی خطوط جریان اتفاق می افتد که سبب تشکیل ورتکس نوسانی در پایین دست موانع می شود؛ نوسان های ورتکس دارای فرکانس و طول موجی منظم می باشند که همین نوسان را به جداره کانال نیز انتقال می دهند. از همپوشانی نیروهای نوسانی ایجاد شده ناشی از هر کدام از موانع، امواج سطحی که راستای انتشارشان عمود بر جهت جریان آب است، تشکیل می شود. این امواج عمود بر جریان، به صورت امواج عرضی، خطی (با دامنه کم) و ایستا (که توسط دیواره های قائم فلوم آزمایشگاهی به طور کامل بازتاب می شود و انتقال جرمی را موجب نمی شود) طبقه بندی می شوند. این امواج با حداکثر دامنه، زمانی شکل می گیرند که فرکانس ورتکس با فرکانس طبیعی مجرای حرکت آب تطبیق یافته و تشدید صورت پذیرد. در این حالت تعداد صحیحی از گره ها در عرض مجرا جا می گیرند که تعداد آن ها، همان نوع موج می باشد. به دلیل اهمیت ویژه انتقال رسوبات در پروژه های آبی و ارتباط تنگاتنگ با مسائل اقتصادی تا کنون تحقیقات فراوانی در زمینه تأثیر عوامل مختلف بر روی میزان رسوبات، انجام گرفته است و با توجه به اینکه در حدود 70 تا 90 درصد کل بار رسوبی رودخانه ها را بار معلق تشکیل می دهد، این سهم بالا، اهمیت بار معلق را به عنوان بخش تعیین کننده ای از بار کل رسوب روشن تر می سازد. لذا ارائه ی راهکارهای نوین در جهت کنترل بار معلق عبوری از مقاطع مختلف رودخانه ها و کاهش میزان رسوبات معلق منتقل شده به پایین دست کانالهای اصلی و همچنین به درون آبگیرها جهت بهینه کردن آبگیری نقش بسزایی در پیشبرد مطالعات مهندسی رودخانه خواهد داشت. به دلیل جدید بودن بررسی تأثیر امواج عمود بر جریان بر حرکت رسوبات معلق در مجاری روباز تا کنون کارهای تحقیقاتی جامعی صورت نگرفته، بنابراین شناخت چگونگی این مسئله می تواند گامی مهم در جهت کنترل انتقال رسوبات در مجاری روباز باشد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تأثیر امواج عمود بر جریان بر غلظت رسوبات معلق بوده است. در این تحقیق در مجموع 108 آزمایش صورت پذیرفت که بر حسب قطر متوسط ذرات مورد استفاده، به دو بخش تقسیم شد. بخش اول آزمایشات برای قطر متوسط ذرات 127/0 میلی متر و بخش دوم برای قطر متوسط ذرات 345/0 میلی متر بود و آزمایشات در یک فلوم آزمایشگاهی مستطیلی مستقیم به طول 8 متر، عرض 1 متر و ارتفاع 60/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران انجام شده است و یک دیواره جداکننده به ارتفاع 60 سانتیمتر از جنس پلاکسی گلاس که عرض فلوم را در 4 متر انتهایی طول آن به دو قسمت مساوی تقسیم می کند استفاده شد. در این آزمایشات فواصل طولی، عرضی و آرایش موانع، تراکم ، قطر، دبی، عمق و سرعت جریان متغیر بوده و در هر نوع آزمایش، با تغییر عمق و سرعت جریان به وسیله دریچه انتهایی فلوم، امواج مختلفی در یک قسمت از دو قسمت عرض فلوم تشکیل شد که حداکثر دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات 44 درصد عمق متوسط جریان بوده است. در تحقیق حاضر با توجه به استفاده از قطرهای مختلف در دبی های متغیر، چهار نوع موج عرضی در فلوم مشاهده شد. قطر موانع از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار بر روی چگونگی شکل گیری امواج عمود بر جریان در کانالهای روباز و تأثیر آن ها بر غلظت رسوبات معلق تشخیص داده شد، به همین منظور در آزمایشات صورت گرفته در تحقیق، موانع استوانه ای با سه قطر مختلف به اندازه های 12، 25 و 42 میلیمتر مورد استفاده قرار گرفت و همین امر از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار بر روی شکل گیری چهار نوع موج عرضی در فلوم و تأثیر آن ها بوده است. اندازه گیری ها نشان داد که بطور کلی میزان دبی جریان آب عبوری از بازه بدون مانع بیشتر از بازه موانع می باشد و این اختلاف دبی عبوری از دو طرف دیواره جداکننده با کاهش عمق و یا به عبارتی در موج های نوع 2، 3 و 4، افزایش می یابد. بیشترین میزان دبی جریان عبوری از بازه بدون مانع نسبت به کل دبی ورودی 90 درصد و کمترین این نسبت، 54 درصد بوده است. نتایج رسوبی آزمایشات نشان داد که در شرایط عدم وجود موج در فلوم، غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع نسبت به بازه بدون مانع برابر یا بیشتر می باشد اما در شرایط حضور موج در فلوم، غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع نسبت به بازه بدون مانع کاهش می یابد و رسوبات معلق بیشتری تحت اثر موج به بازه بدون مانع انتقال می-یابند و از میان نوع موج ها، موج نوع 1 بیشترین تأثیر را بر کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع و همچنین افزایش انتقال ذرات به بازه بدون مانع داشته است. لذا پس از انجام آنالیز ابعادی و انجام تجزیه و تحلیل های آماری با استفاده از نرم افزار spss پارامترهای بدون بعد موثر بر کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع نسبت به بازه بدون مانع تحت اثر امواج عمود بر جریان برای هر دانه بندی به طور جداگانه مشخص شد و تأثیر هر یک از آن ها مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت رابطه ای کلی جهت محاسبه درصد کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع تحت اثر امواج عرضی در کانالهای روباز برای هر دو نوع دانه بندی بدست آمده است. روابط ریاضی ارائه شده در تحقیق برای پیش بینی درصد کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع تحت اثر امواج عرضی، با استفاده از بخش دیگری از اندازه گیری های انجام شده در تحقیق حاضر که در استخراج روابط دخالت نداشته-اند، مورد صحت سنجی قرار گرفت، نتیجه آن نشان داد که روابط ریاضی ارائه شده پیش بینی نسبتاً خوبی را داشته اند.

وجود موانعی همچون پایه و کوله های پُل، پایه و شمع های اسکله های ساحلی، بارج های دریایی، گیاهان آبزی و پوشش گیاهی ساحلی یا تالاب ها در مسیر یک جریان و یا جریان های چند شاخه ای هنگام جریان سیلابی و همچنین تغییر شکل های ناگهانی دیواره های جانبی، می تواند در جریان ایجاد اغتشاش نموده و شکل و مسیر طبیعی آن را برهم زند. با عبور جریان از این موانع در پایین دست آنها اغتشاشی موسوم به ورتکس و در بالادست آنها امواجی موسوم به نعل اسبی ایجاد می شود. فرض بر این است که با برهم نهی امواج حاصل از این اغتشاش یا به بیان دگر با هم فرکانس شدن این ریز موج ها با فرکانس طبیعی جریان آب، پدیده ی تشدید حادث می شود. اگر دیواره های جریان مانند یک فلوم آزمایشگاهی بسته و ثابت باشد، این پدیده ی تشدید را می توان به صورت یک موج مکانیکی عرضی کامل و ایستا(عمود بر مسیر اصلی جریان) در مُدهای مختلف مشاهده نمود. در مطالعه ی حاضر، آزمایشات با موانع استوانه ای به قطر 25 میلی متر و ارتفاع 30 سانتی متر در یک فلوم آزمایشگاهی به عرض 5/72 سانتی متر و 6متر طول هدایت گردیدند. شرایط آزمایشات به نحوی بوده که در ابتدا به عنوان یک آزمایش مرجع مشخصات موج و جریان را در مرحله ای که موج عرضی با حداکثر دامنه ی خود تشکیل می گردید، ثبت شده و در مراحل بعدی با مستغرق نمودن استوانه ها به میزان درصدی از ارتفاع جریان آزمایش مرجع، خصوصیات موج عرضی ایجاد شده بررسی شد. در انتها روابطی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی جهت پیش بینی دامنه و سایر خصوصیات موج عرضی تشکیل شده در اثر برخورد جریان با موانع استوانه ای ارائه گردید.

پل¬ها از جمله مهم¬ترین و پرکاربردترین سازه¬های رودخانه¬ای هستند که در راه¬سازی از اهمیت زیادی برخوردارند. یکی از مواردی که تحت تأثیر ایجاد سازه¬های آبی در فرآیند طبیعی سیستم¬های آبی ظهور پیدا می¬کند، انواع مختلفی از فرسایش¬های القایی است که می¬توان آن را ناشی از دخالت بشر در یک نظام هماهنگ تلقی¬کرد. این تغییرات معمولاً باعث افزایش ظرفیت انتقال رسوب در سیال شده و درنهایت منجر به ایجاد پدیده آبشستگی خواهد¬ شد. دو عامل مهم باعث ایجاد آبشستگی در اطراف پایه¬های پل می¬شوند، یکی برخورد جریان با پایه و دیگری جدا شدن جریان از پایه. این تحقیق، با هدف بررسی تأثیر مقیاس پایه¬های پل در آزمایش¬های آبشستگی موضعی مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، آزمایش¬ها برای 6 پایه پل استوانه¬ای به قطر¬های 10، 20، 30، 40، 60 و 100 میلی¬متر با برقراری شرایط آب زلال در اعداد فرود 16/0، 14/0، 12/0 و 11/0 در یک کانال آزمایشگاهی با بستری از ذرات رسوبی به اندازه¬ی متوسط 5/0 میلی¬متر و اعداد فرود 17/0، 15/0، 14/0 و 12/0 برای رسوب بستر با اندازه¬ی متوسط 7/0 میلی¬متر انجام گردید. نتایج نشان داد در تمامی قطر پایه¬ها با افزایش عدد فرود میزان آبشستگی افزایش می¬یابد. با افزایش 45/45 درصدی عدد فرود جریان از 11/0 به 16/0 برای پایه 60 میلی¬متری عمق آبشستگی به میزان 6/66 درصد افزایش می¬یابد. در شرایط هیدرولیکی ثابت با افزایش قطر پایه، عمق آبشستگی افزایش می¬یابد. با افزایش 20درصدی قطر پایه از 50 به 60 میلی¬متر در عدد فرود 16/0 عمق آبشستگی 34/10 درصد افزایش داشته است. همچنین با تحلیل آزمایش¬ها پایه¬ی 30 میلی¬متری، پایه¬¬ای با قطر مناسب برای انجام سایر کارهای آزمایشگاهی مشابه جهت تطبیق بیشتر نتایج با واقعیت پیشنهاد گردیده است. همچنین در مورد اثر قطر پایه و تطابق با شرایط صحرائی، پایه پل¬های کوچک¬تر از 30 میلی¬متر عمق آبشستگی نسبی آ¬ن¬ها نزدیک به پایه¬ پل¬های نادری و پنجم 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.

در سرتاسر دنیا بخش عظیمی از حجم مفید مخازن سدها به واسطه رسوبگذاری از بین می رود .عامل اصلی حرکت رسوبات در مخازن سد پدیده ای به نام جریان غلیظ می باشد، لذا تحقیق در خصوص شناخت این پدیده از اهمیت بسیاری برخوردار است. جریان غلیظ، جریانی با چگالی بیشتر از سیال پیرامون می باشد که این اختلاف در چگالی منجر به کاهش شتاب ثقل می شود. جریان غلیظ باعث انتقال رسوبات به نزدیکی بدنه سد و ایجاد خطر برای تأسیسات جانبی می گردد. لذا ارائه راهکارهایی به منظور کنترل آن در مخازن سدها بسیار مهم می باشد. از جمله راهکارهایی که تا کنون در مورد کنترل جریان غلیظ در مخازن سدها ارائه شده، می توان به ایجاد مانع، پرده حباب یا صفحات نفوذپذیر اشاره نمود. با توجه به مطالعات انجام شده ارتفاع لازم مانع جهت بلوک کامل جریان غلیظ بین 5/1 تا 5/2 برابر ارتفاع بدنه جریان غلیظ می¬باشد. بنابراین اگر ارتفاع جریان غلیظ زیاد باشد جهت مهار کامل آن نیاز به مانع با ارتفاع زیادی خواهد بود که بسیار پر هزینه است. استفاده از زبری در اطراف مانع به منظور کاهش ارتفاع آن می¬تواند به عنوان یک ایده در نظر گرفته شود. اما موقعیت زبری¬ نسبت به مانع (بالادست، پایین دست یا در هر دو طرف) می¬تواند تأثیرات متفاوتی در کنترل جریان غلیظ داشته باشد. لذا هدف از تحقیق حاضر بررسی تأثیر استفاده از زبری به همراه مانع بر روی کنترل جریان غلیظ می باشد. در ابتدا آزمایش هایی در خصوص تأثیر زبری بر روی مشخصات جریان غلیظ با در نظر گرفتن 4 ارتفاع زبری، 4 شیب و 2 غلظت از جریان غلیظ صورت پذیرفت. در مجموع تعداد 32 سری آزمایش برای این قسمت انجام شد. سپس تأثیر زبری به همراه مانع بر روی کنترل جریان غلیظ مورد بررسی قرار گرفت. ارتفاع مانع در طول آزمایش ها ثابت و برابر ارتفاع بدنه جریان غلیظ در نظر گرفته شد. در این قسمت آزمایش ها با در نظر گرفتن 2 شیب، 2 غلظت، 3 ارتفاع زبری، 3 طول کارگذاری زبری و 3 موقعیت کارگذاری زبری نسبت به مانع (بالادست، پایین دست و دو طرف مانع) و 4 آزمایش بدون در نظر گرفتن زبری صورت پذیرفت. در مجموع تعداد 112 آزمایش برای این قسمت انجام شد. در کلیه آزمایش ها دبی جریان غلیظ ثابت در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده نشان داد در صورتی که ارتفاع مانع برابر ارتفاع بدنه جریان غلیظ باشد، میزان مهار جریان غلیظ به میزان قابل توجهی نسبت به ارتفاع مورد نظر برای مهار کامل جریان (ارتفاع مانع 2برابر ارتفاع بدنه جریان غلیظ) کاهش می یابد. به عنوان مثال برای شیب صفر درصد و غلظت 10 گرم بر لیتر از جریان غلیظ تنها حدود 36 درصد از جریان غلیظ کنترل گردید. همچنین مشخص گردید به کار بردن زبری به همراه مانع با ارتفاع برابر با ارتفاع بدنه جریان غلیظ به طور کلی تأثیر زیادی بر روی مهار جریان غلیظ دارد. به عنوان مثال برای آزمایش با شیب صفر درصد، غلظت 10 گرم بر لیتر و کارگذاری زبری با طول 5/1 متر در دو طرف مانع، میزان کنترل جریان غلیظ تقریباً 100 درصد حاصل شد. در مورد تأثیر موقعیت کارگذاری زبری نسبت به مانع مشخص گردید که تأثیر کارگذاری زبری در بالادست مانع بر روی کنترل جریان غلیظ نسبت به حالتی که در پایین دست کارگذاری شود، نسبتاً بیشتر خواهد بود (حدود 7 درصد). همچنین نتایج حاصل نشان داد که با افزایش ارتفاع زبری سرعت پیشانی و بدنه جریان غلیظ کاهش می یابد. از طرفی کاهش غلظت جریان غلیظ در اثر ورود سیال پیرامون به آن در طول مسیر باعث کاهش اختلاف بین چگالی سیال غلیظ و سیال پیرامون شده که این نیز کاهش سرعت پیشانی و بدنه جریان غلیظ را به دنبال دارد. ضریب کولگان با در نظر گرفتن زبری برای تحقیق حاضر در حدود 4/0 برای پیشانی و در حدود 6/0 برای بدنه جریان غلیظ برآورد گردید. نتایج در خصصوص تأثیر زبری بر روی ضریب اشدت اختلاط ( ) نشان داد که در عدد ریچاردسون ( ) یکسان، با افزایش ارتفاع زبری ضریب شدت اختلاط افزایش می یابد. به عنوان مثال در عدد ریچاردسون 3، با افزایش زبری از 5/0 سانتیمتر تا 1 سانتیمتر ضریب شدت اختلاط به میزان 20 درصد و با افزایش زبری از 1 سانتیمتر تا 5/1 سانتیمتر ضریب شدت اختلاط به میزان 34 درصد افزایش می یابد. همچنین یک معادله تجربی برای به صورت تابعی از و ( : ارتفاع زبری، : اندازه متوسط بدنه جریان غلیظ و : زبری نسبی) ارائه گردید. با انجام آنالیز حساسیت با استفاده از روش ضریب کشش برای این معادله مشخص گردید که تأثیر عدد ریچاردسون در برآورد ضریب شدت اختلاط در حدود 4 برابر تأثیر می باشد. نتایج حاصل درخصوص تأثیر زبری بر روی پروفیل های سرعت نشان داد که وجود زبری بر روی شکل عمومی پروفیل سرعت به خصوص در ناحیه دیواره تأثیر قابل توجهی دارد. همچنین با افزایش ارتفاع زبری کاهش یافته که به نظر می رسد این موضوع منجر به کاهش فرسایش بستر می شود. بر اساس پروفیل های غلظت، زبری به دلیل کاهش سرعت جریان غلیظ باعث ته نشینی رسوبات و کاهش غلظت در عمق می شود.

آبشکن ها سازه هائی هستند که معمولا به شکل مستطیلی و عمود بر ساحل احداث می شوند و نقش موثری در ساماندهی رودخانه دارند ولی ایجاد حفره آبشستگی موضعی در دماغه و گسترش آن باعث می شود تا پایداری و ایمنی آبشکن های رودخانه ای به مخاطره بفتد. در سال های اخیر آبشکن هایی به شکل صفحات مثلثی که با زاویه 20 تا 30 درجه نسبت به ساحل احداث می شوند در مجاری سینوسی و یا قوس 90 درجه مورد مطالعه قرارگرفته و تاثیر مفید آن در ساماندهی رودخانه نیز تایید شده است ضمن اینکه ابعاد حفره آبشستگی اطراف دماغه کمتر هم شده است. از آنجا که چنین اطلاعاتی در مسیرهای مستقیم با کاربد آبشکنهای مثلثی وجود ندارد این تحقیق انجام شده است. برای رسیده به اهداف این تحقیق دو سری آزمایش با صفحات مستطیلی و مثلثی انجام گرفت. آزمایش ها در شرایط آب زلال و با صفحات مثلثی در فواصل le 3و le 4و le 5وle6 درون فلومی به عرض 56/0 متر و طول 3/7 متر و ارتفاع 6/0 متر برای چهار عدد فرود و عمق ثابت16/0 متر انجام شد. برای رسوبات بستر نیز از ماسه طبیعی با دانه بندی یکنواختmm 7/0 استفاده شد. با استفاده از آنالیز ابعادی عوامل بی بعد استخراج شد. نتایج این تحقیق نشان داد با افزایش عدد فرود جریان، در فواصل le 3و le 4و le 5وle6 ابعاد چاله فرسایشی در جهت طول، به ترتیب44% ،40% ،48% و 43% ،عمق به ترتیب 46% ،41% ،44%، 40%و عرض چاله آبشستگی در همه فواصل به میزان 33% افزایش یافته است. حداکثر عمق آبشستگی برای صفحات مستطیلی، به میزان بیش36% بیشتر از حداکثر عمق آبشستگی صفحات مثلثی اندازه گیری شده است.. همچنین در هر عدد فرود ثابت با افزایش فاصله ، ابعاد چاله آبشستگی اطراف دو ردیف اول و دوم صفحات کاهش یافت.

سرریزها از سازه های مهم حفاظتی یک سد محسوب می شوند. هنگام بروز سیلاب، جریان اضافی از روی این سازه عبور داده می شود تا به سد و تاسیسات وابسته ی آن خسارت وارد نشود. کاویتاسیون یک پدیده ی مخرب است که باعث آسیب رساندن به این سازه می شود. یکی از روش های کاهش خسارت ناشی از کاویتاسیون، هوادهی به جریان می باشد. نکته اصلی در طراحی هواده ها، تعیین میزان جریان هوای مورد نیاز آن ها می باشد. در این پژوهش جهت برآورد جریان هوای مورد نیاز هواده سرریز از روش های تجربی، رگرسیون خطی چند متغیره، شبکه عصبی، سیستم های فازی و عصبی- فازی تطبیقی استفاده شد. به منظور انجام مدل سازی با استفاده از روش های یاد شده از 914 داده مربوط به آزمایش های انجام شده روی مدل هیدرولیکی سرریز سد کلاید دم و 12 داده مربوط به آزمایش های صورت گرفته توسط مرکز تحقیقات آب تهران روی مدل هیدرولیکی سد مخزنی آزاد، استفاده شد. جهت بررسی عملکرد روش های مختلف از آزمون های آماری ریشه میانگین مربعات خطای استاندارد شده (nrmse)، میانگین خطای مطلق استاندارد شده (nmae) و ضریب همبستگی استفاده شد. نتایج نشان داد روش عصبی- فازی تطبیقی با داشتن کمترین ریشه میانگین مربعات خطای استاندارد (nrmse = 0.263) و میانگین خطای مطلق استاندارد (nmae = 0.143) و بیشترین ضریب همبستگی (r = 0.97 بهترین عملکرد را دارد. روش تجربی فیشر در میان روش های استفاده شده در این پژوهش ضعیف ترین عملکرد را دارد (nrmse = 26.786). نتایج تحلیل حساسیت نشان داد برای هر دو روش شبکه عصبی و عصبی- فازی تطبیقی پارامتر اختلاف فشار بین اتمسفر و فشار زیر جت جریان عبوری از سیستم هواده بیشترین تاثیر را در مدل سازی جریان هوای هواده دارد. با حذف شدن این پارامتر از مدل سازی ریشه میانگین مربعات خطای استاندارد برای روش های شبکه عصبی و عصبی- فازی به ترتیب 0.964 و 0.860 بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که پارامتر ارتفاع پله کم ترین تاثیر را در مدل سازی با استفاده از هر دو روش عصبی و عصبی- فازی تطبیقی دارد. ریشه میانگین مربعات خطای استاندارد با حذف این پارامتر از مدل سازی برای روش های عصبی و عصبی- فازی تطبیقی به ترتیب 0.668 و 0.305 محاسبه شد.

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.

در قوس رودخانه، نیروهای هیدرودینامیکی جریانهای ثانوی را بوجود می آورند که خطوط جریان سطحی را به سمت ساحل بیرونی و خطوط جریان نزدیک به بستر را به سمت ساحل داخلی منحرف می سازند. در مقطع جریان درامتداد قائم، خطوط جریان مجاور ساحل بیرونی بطرف پایین و خطوط جریان پشته متمرکز داخلی به طرف بالا هستند در نتیجه پایداری ذره در نزدیکی ساحل خارجی بهم می خورد و بستر رودخانه گود می شود و از طرف دیگر در مجاورت پشته متمرکز داخلی به پایداری ذره اضلافه می شود و تراز بستر افزایش پدا می کند. آبشستگی در پنجه ساحل خارجی، خط القعر را به سمت ساحل بیرونی قوس جابجا می کند و شیب ساحل را افزایش می دهد که در نهایت به شکست ساحل منتهی می شود. با توجه به مطالب بیان شده در خصوص هیدرولیک جریان در خم رودخانه ها، قوس خارجی همواره تحت تاثیر بردارهای شدید سرعت بوده و دچار فرسایش می گردد و در قوس داخلی رسوبگذاری ایجاد می گردد همچنین از آنجا که تخریب ساحل در قوس خارجی می تواند ضررهای زیادی را به همراه داشته باشد، حفاظت از این قسمت از ساحل بخش مهمی از مهندسی رودخانه را تشکیل می-دهد. یکی از راهکارهای محافظت از سواحل استفاده از آبشکن میباشد. استفاده از آبشکن یا اپی از جمله بهترین و اقتصادی ترین روش جهت محافظت سواحل در اغلب شرایط بوده و در اکثر نقاط دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. است. « bankheed ،groin ،groyne» کلمه ای فرانسوی است. معادل آن در زبان انگلیسی «epi» که در زیان فارسی آب شکن ترجمه شده است. نقش آن این است که جریان آب کناره رودخانه را به طرف وسط رودخانه هدایت میکند و سرعت آب درکناره ها را کاهش میدهد و نیز قسمتی از آب رودخانه را بین اپی ها به حالت سکون باقی میگذارد. در نتیجه، مواد محموله آب ته نشین می شود و رودخانه حالت پس رفتگی پیدا می کند و کناره بتدریج تثبیت می شود. جهت مقابله با آبشستگی ایجاد شده در اطراف پایه ها، دیواره ها و آبشکن ها روش های متعددی ارائه شده که یکی از ساده ترین و در عین حال اقتصادی ترین روشها، استفاده از ریپ رپ می باشد. ریپ رپ لایه ای از سنگ یا مواد دیگر بوده که در کانال و به ویژه در اطراف ساز ه ها جهت کاهش اثرات فرسایش مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از ریپ رپ به دلیل در دسترس بودن مصالح، سادگی اجرا و هزینه های کم بسیار متداول است. علی رغم مزایای عنوان شده در فوق، چنانچه طراحی ریپ رپ به دقت صورت نگیرد، پس از مدتی به تدریج تخریب شده و اثر خود را از دست خواهد داد.

در فصول سیلابی، جریان ورودی به مخزن دارای غلظت بالایی از مواد رسوبی بوده و چون در کف دریاچه پخش می‎شود، سرعت آن کم شده و در طول حرکت، ذرات معلق به تدریج ته‎نشین شده و به شکل یک جریان گل آلود به سمت بدنه سد، جریان می‎یابد.در این تحقیق مخزن سد توسط یک مدل فیزیکی، شبیه سازی می‎شود به این صورت که کانال اصلی به طول 6 و عرض 1/44 متر به کمک یک دیواره ساخته شده از جنس شیشه، به دو بخش مجزا می‎گردد، که قسمت کوچکتر برای ذخیره سیال غلیظ و قسمت بزرگتر به عنوان مخزن سد که حاوی آب زلال است، مورد استفاده قرار می‎گیرد. همچنین این دو بخش توسط یک دریچه کشویی برای ورود جریان غلیظ مرتبط می‎شوند. با تغییر در هندسه کف مخزن و ایجاد کانال با مقاطع ثابت و همگرا در بخش ورودی جریان غلیظ به مخزن آب صاف، سعی می شود تا ضمن کاهش پخش شدگی جریان غلیظ، باعث افزایش سرعت جریان و در نتیجه کاهش ته نشینی ذرات رسوبی شود. برای این تحقیق 12 سری آزمایش در نظر گرفته شد. پارامترهای متغیر در انجام آزمایش‎ها دو غلظت 3 و 6 گرم بر لیتر، دو دبی 2 و 3/5 مترمکعب بر ساعت و سه حالت برای تغییر هندسه کف کانال شامل بدون کانال ورودی، کانال ورودی با مقطع ثابت و کانال ورودی با مقطع همگرا در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که سرعت و ارتفاع پیشانی در طول حرکت و حین پخش شدگی کاهش می یابد و با افزایش غلظت و دبی اولیه سرعت زیاد می شود. همچنین مشاهده شد هرچه دبی کمتر باشد ایجاد کانال هدایت کننده در ورودی جریان غلیظ باعث افزایش سرعت و غلظت پیشانی شده و تأثیر کانال با مقطع ثابت نسبت به مقطع همگرا، روی افزایش سرعت و غلظت بهتر است.

امروزه مدیریت سیلاب به منظور کاهش خسارات جانی و مالی ناشی از آن از حائز اهمیت ترین مباحث در علم مهندسی رودخانه می باشد. مدل های هیدرودینامیکی متعدد یک، دو، سه بعدی و کوپل در زمینه شبیه سازی هیدرولیکی سیل در دنیا توسعه یافته اند. مدل های یک بعدی به زمان محاسباتی محدودی نیاز دارند و فقط امکان بررسی پارامترهای جریان در کانال رودخانه را در اختیار کاربر قرار می دهند. این مدل ها جزئیاتی از پخش سیلاب و تغییرات جریان میان کانال رودخانه و سیلاب دشت ها را ارائه نمی دهند. دشت های پیرامون رودخانه دز در استان خوزستان (محدوده مطالعاتی) وسیع و کم ارتفاع هستند. به دلیل پست بودن سیلاب دشت ها نسبت به کانال رودخانه، هنگام خروج سیلاب از مقطع رودخانه، دو جریان با عمق و سرعت متفاوت، در کانال رودخانه و سیلاب دشت ها ایجاد می گردد. در این مطالعه چهار شیوه شبیه سازی سیلاب، شامل مدلسازی یک بعدی با مقاطع موجود، مدلسازی یک بعدی با استفاده از مقاطع عریض شده، مدل شبه دو بعدی mike 11 با استفاده از قابلیت link channels و مدل یک بعدی-دوبعدی mike flood بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد که مدل شبه دوبعدی با وجود زمان اجرای بسیار کوتاه تر نسبت به مدل کوپل، دقت قابل قبولی در ارزیابی دبی، عمق جریان، شبیه سازی روند پخش و کاهش حجم سیلاب دارد، که با واقعیت ذخیره شدن بخشی از سیلاب در سیلاب دشت ها انطباق دارد و قادر است مشخصات جریان را در کانال اصلی رودخانه و سیلاب دشت ها به تفکیک ارائه دهد. در حالی که برای مدل یک بعدی با مقاطع موجود و گسترش یافته، امکان شبیه سازی پخش، تخفیف دبی و کاهش حجم سیلاب در اثر پخش وجود ندارد. این مدل پارامترهای هیدرولیکی جریان را به طور متوسط در کل مقطع ارائه می دهد. همچنین روندیابی سیلاب در این مدل قابل بررسی نیست.

افزایش جمعیت در سرتاسر جهان و نیاز به ایجاد رفاه نسبی، تغییر و تحولات در طبیعت را سرعت بخشیده است. مهار آب های سطحی بوسیله انواع سدها و به خصوص سدهای مخزنی در جهان از جمله این تغییرات می باشد. این سدها پیوسته توسط رسوبات انتقالی از حوضه های آبریز مورد تهدید واقع می شوند. یکی از عوامل موثر در عمر مفید سدها، پدیده رسوبگذاری و انباشت رسوب در مخازن آنها است. از مهمترین عوامل انتقال رسوب، جریان غلیظ می باشد. با توجه به این که آگاهی درست از شروع نقطه غوطه وری جریان غلیظ در مصب رودخانه هنگام مد دریا و همچنین در سدهای کوچک بعلت بالا آمدن سریع آب که باعث حرکت جریان زلال میگردد، در کنترل و مهار جریان های غلیظ و جلوگیری از خسارات و مشکلات ناشی از این جریان ها به ما کمک زیادی بنماید; بنـابراین در ایـن تحقیق، وضعیـت نقطه غوطه وری جریـان غلیظ در سیال پیرامونی در حال حرکت در قالب مدل فیزیکی مورد بررسی قرار گرفت.

در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی تخلیه سیال چگال، تحت جت هیدرولیکی سطحی پرداخته شد، هدف از این تحقیق محاسبه میزان ترقیق سیال چگال در محیط پذیرنده کم عمق متحرک وثابت، طول پیشروی هسته جت و ضریب انتشار در محیط ثابت میباشد. پارامترهای مورد بررسی شامل، عمق و سرعت محیط پذیرنده، دبی و غلظت جت چگال سطحی میباشد. برای بررسی چگونگی ارتباط بین این پارامترها، آزمایشها در یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز انجام گردید؛ نتایج آزمایشها نشان داد، افزایش عمق آب سبب کاهش مرزهای محیط پذیرنده شده و میزان رقت افزایش مییابد. افزایش غلظت سیال جت سبب کاهش رقت در طول پیشروی میشود. با افزایش سرعت سیال محیط پذیرنده، میزان رقت در ابتدا کم و با طی مسیر به سمت پاییندست، میزان رقت افزایش به x/d= 4 و در غلظتهای 30 ،15 و 60 گرم بر لیتر مقدار تغییرات رقت در 5 cm/s مییابد. در سرعت سیال پذیرنده 74 و 73 درصد میباشد؛ این در حالی است /18 ،81/ به ترتیب برابر 4 x/d= 9 درصد و در 20 / 11 ،12 و 1 / ترتیب برابر 7 به x/d= به ترتیب برابر 6 ،7 و 5 درصد و در 20 x/d= 8 در همین غلظتها، تغییرات غلظت در 5 cm/s که برای سرعت 77 درصد میباشد. همچنین رابطهای برای تغییرات رقیقشدگی بر حسب متغیرهای مورد / 80 و 53 / ترتیب برابر 21 ،82 0 میباشد. نتایج آزمایشها نشان داد که طول پیشرونده هسته جت، با عدد / برابر 95 r بررسی استخراج شد که دارای 2 فرود سیال چگال نسبت مستقیم و با غلظت سیال چگال نسبت عکس دارد؛ همچنین با افزایش عمق محیط پذیرنده طول پیشرونده هسته جت افزایش مییابد.؛این افزایش طول به دلیل کاهش مرزهای محیط پذیرنده میباشد. همچنین 0 میباشد. نتایج آزمایشها نشان داد، که / برابر 941 r رابطهی بدست آمده برای طول پیشرونده هسته جت دارای 2 ضریب انتشار تابعی از غلظت آلاینده و عمق محیط پذیرنده میباشد؛ بهطوری که با افزایش غلظت، در محیط پذیرندهی عمیق ضریب انتشار افزایش مییابد؛ از طرفی در محیط پذیرندهی عمیق مشخص شد که افزایش عدد فرود چگال تا 0 میل مینماید. همچنین / حدود 30 باعث کاهش ضریب انتشار میگردد و پس از آن این ضریب به مقدار ثابت حدود 1 نتایج نشان داد که در محیط پذیرندهی کمعمق، مرزهای حرکتی به صورت غیرخطی با معادلهی درجهی دوم توسعه 0 بدست آمد. در محیط کم عمق / 0 و حداقل آن برابر با 95 / مییابند. در این حالت حداکثر ضریب انتشار برابر با 2 مشخص شد که در یک عمق نسبی ثابت، با افزایش عدد فرود چگال از حدود 52 به 120 مقدار ضریب انتشار تا 7 برابر کاهش مییابد. این در حالی است که برای یک عدد فرود چگال ثابت، به طور متوسط با افزایش عمق نسبی از 5 به 16 درصد افزایش مییابد. / 15 مقدار ضریب انتشار در حدود

یکی از مهم ترین عوامل موثر رسوب گذاری در مخازن سدها، جریان غلیظ می باشد. به طور ساده، پدیده جریان غلیظ زمانی شکل میگیرد که سیالی با چگالی ( ) درون سیالی با چگالی ( ) جریان یابد. جریام غلیظ باعث انتقال رسوبات به نزدیکی بدنه سد و ایجاد خطر برای برای تأسیسات جانبی میگردد. لذا تحقیق در زمینه کنترل جریان غلیظ در مخازن سدها بسیار مهم میباشد. در این تحقیق به بررسی تأثیر شیب، دبی و ارتفاع زبری بر روی خصوصیات جریان غلیظ نمکی از جمله پروفیلهای سرعت و غلظت بدنه، میزان اختلاط و سرعت پیشانی جریان پرداخته شده است. آزمایشها در آزمایشگاه مدل های فیزیکی و هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. آزمایش ها با سه دبی (6/0 تا 2/1 لیتر بر ثانیه)، سه شیب (%0 تا %4/3) و یک غلظت (20 گرم در لیتر) در چهار بستر با ارتفاع زبری (0 تا 15 میلی متر) در فلومی به طول 8/7 متر و عرض cm35 با ارتفاع cm70 با استفاده از محلول آب ونمک و ماده رنگی که در مجموع 36 آزمایش میباشند، انجام گرفت. آرایش زبریها زیگزاگی بوده و از فاصله 5/1 تا 5/4 متری از بستر، پوشانیده شده است. موارد اندازه گیری شده شامل غلظت بدنه، سرعت و ارتفاع پیشانی و پروفیل های سرعت در بدنه جریان غلیظ می باشند. وسایل اندازه گیری مورد استفاده شامل سرعت سنج آکوستیک (dop2000) جهت اندازه گیری پروفیل های سرعت در بدنه جریان غلیظ، دوربین دیجیتالی و اشل برای اندازه گیری سرعت و ارتفاع پیشانی جریان غلیظ، ec سنج به منظور تعیین میزان غلظت نمونهها و دبی سنج برای اندازه گیری دبی جریان غلیظ می باشند. با بررسی نتایج پروفیل غلظت بدنه جریان مشاهده گردید که با افزایش ارتفاع زبری، ضخامت بدنه جریان غلیظ افزایش یافته و غلظت جریان غلیظ در عمق اندکی کاهش می یابد، همچنین با افزایش شیب، ضخامت بدنه و همچنین غلظت جریان غلیظ کاهش می یابد. در بررسی سرعت پیشانی مشاهده گردید که با افزایش شیب و دبی و کاهش ارتفاع زبری، سرعت پیشانی افزایش می یابد. در بررسی حساسیت سرعت پیشانی مشاهده شد که با افزایش دبی و ارتفاع زبری ، میزان حساسیت سرعت پیشانی به تغییر شیب کم تر شده و همچنین با افزایش شیب و کاهش ارتفاع زبری، میزان حساسیت سرعت پیشانی به تغییر دبی کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان میدهد که با حرکت جریان در طول بستر، سرعت پیشانی کاهش می یابد. در بررسی پروفیل سرعت بدنه جریان مشاهده گردید که با افزایش شیب سرعت ماکزیمم افزایش یافته و ارتفاع نقطه صفر (ارتفاعی که در آن سرعت صفر است) و ارتفاع سرعت ماکزیمم کاهش یافته و پروفیل سرعت کشیده تر می شود در حالی که با افزایش دبی، سرعت ماکزیمم، ارتفاع نقطه صفر و ارتفاع سرعت ماکزیمم افزایش می یابد. از طرفی با افزایش ارتفاع زبری، ضخامت پروفیل سرعت و ارتفاع نقطه صفر سرعت افزایش یافته و از سرعت جریان غلیظ کاسته می گردد، به عنوان مثال میزان سرعت در بستر صاف نسبت به بستر با ارتفاع زبری 15 میلی متر، به طور میانگین 3/35 درصد افزایش مییابد. همچنین با حرکت جریان در طول بستر از مقدار سرعت ماکزیمم کاسته شده و فاصله آن از کف افزایش می یابد. از طرفی ضریب کولگان برای این تحقیق، به طور میانگین برابر 34/0 حاصل شد. در بررسی ضریب شدت اختلاط مشاهده گردید با افزایش شیب ، دبی و ارتفاع زبری، ضریب شدت اختلاط افزایش مییابد. به طور میانگین ضریب شدت اختلاط به ازای افزایش شیب از صفر به 4/3 درصد، حدودا 36 درصد، به ازای افزایش دبی از 6/0 به 2/1 لیتر در ثانیه، به مقدار 51 درصد و به ازای افزایش ارتفاع زبری از صفر به 15 میلیمتر، تقریبا 42 درصد افزایش مییابد.

رشد روزافزون استفاده از آب و غذا در سرتاسر دنیا و در مناطق خشک، فقط با ساختن مخازن مصنوعی جهت ذخیره آب برای آشامیدن و آبیاری امکان پذیر است. یکی ازعمده ترین پدیده ها در مخازن آب، پدیده جریان غلیظ می باشد. اهمیت بررسی وتجزیه و تحلیل رفتار هیدرولیکی جریانهای غلیظ زمانی مشخص می شود که بدانیم وقوع این جریانها بدلیل قابلیت فرسایش و رسوبگذاری در منابع آب چه پیامدهایی در بر خواهد داشت. این جریان های غلیظ با غلظت بالایی از رسوبات معلق با عبور از عمیق ترین قسمت دریاچه سد به نزدیک دیواره سد می رسند و در آن جا رسوبگذاری می کنند. در نتیجه می توانند خروجی های زیرین سد را بپوشانند، عمل آبگیر های نیروگاهی را تحت تاثیر قرار دهند و در نهایت منجر به کاهش حجم ذخیره مخزن شوند. به منظور کنترل رسوبگذاری مخازن، تاثیر مانع بر روی جریان غلیظ رسوبی به وسیله مدل آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. مشاهدات آزمایشگاهی در یک فلوم به طول 8 متر، عرض 0/35 متر، و عمق 0/65متر انجام شد. درمطالعه آزمایشگاهی حاضر از مخلوط آب و رسوب با غلظتهای متفاوت به عنوان جریان غلیظ( تحتانی) استفاده شد. بدین منظور در مجموع تعداد 30 آزمایش برروی فلوم با دو شیب صفر و 3/85 درصد انجام گردید. تعداد 9 آزمایش بدون وجود مانع و بقیه با قرار دادن مانع در فلوم و با سه دبی 0/5، 1و 1/5 لیتر بر ثانیه انجام شد. ارتفاع موانع به کار رفته در آزمایشات 11، 16 و 21 سانتیمتر بود. نتایج نشان داد که رسوبگذاری در طول فلوم بدون حضور مانع به صورت نمایی با فاصله از دریچه ورودی تغییر می کند. همچنین استفاده از مانع تاثیر قابل ملاحظه ای در کاهش چگالی جریان عبوری از روی آن دارد به طوری که با افزایش ارتفاع مانع، جریان عبوری رقیق تر شده و به عبارتی راندمان تله اندازی مانع بیشتر می شود. روند کلی آزمایشات در دو شیب شبیه به هم بودند با این تفاوت که در شیب تند اثر مانع کمتر می شود.

چکیده: برداشت شن و ماسه از بستر رودخانه ها از قدیم الایام جهت استفاده در کارهای عمرانی امری متداول بوده است. این مسئله نه تنها در کشور ما بلکه در سایر کشورها نیز انجام می شود و آنچه امروزه به عنوان مشکل و معضل می توان از آن نام برد، برداشت غیر اصولی و بی رویه مصالح از کف رودخانه ها و سیلاب دشت ها می باشد که آثار سوء آن بر مورفولوژی رودخانه و همچنین بر محیط زیست همه ساله باعث خسارت زیادی می گردد. این امر ضرورت توجه جدی به سامان بخشی برداشت شن و ماسه را بیش از پیش نمایان می سازد. در این تحقیق تغییرات مرفولوژیکی و هیدرولیکی رودخانه کرخه پس از بهره برداری سد مخزنی کرخه در سالهای 86-82 توسط نرم افزار hec-ras v.4 مورد بررسی قرار گرفته است. قبل از بهره برداری از سد آورد رسوبی حدود 48/4 میلیون تن یعنی حدود (7/1 میلیون متر مکعب) بوده است. در سال 82 تا 86 حدود340542 متر مکعب آورد رسوبی مشاهده می شود پس با احتساب 28 % برداشت مجاز، به طور میانگین حدود 95351 متر مکعب یعنی حدود (252682) تن، میزان مجاز برداشت است. در مجموع 11 نقطه پتانسیل دار برای برداشت مصالح مشاهده می شود که میانگین طول هر معدن 400 متر و عرض آنها حدودا 70 متر است. از طرفی با محاسبه 11 پتانسیل مجاز برداشت چیزی حدود m)31/0( یعنی 31 سانتیمتر به طور میانگین نشست رسوب داریم. (به طور میانگین cm31 است در صورتیکه در بعضی نقاطcm 42 و در بعضی دیگر cm22 است که حدود 50 % آورد رسوب در دو سال آخر رخ داده است). در چند نقطه حوالی اندیمشک دو کیلومتر بالاتر از دو معدن متروکه قبلی (کیلومتر 163 از محور سد حمیدیه) حدود 09/0 متر کف کنی(فرسایش) به چشم می خورد که احتمالا برداشت های غیر مجاز در آن منطقه بخاطر معادن قبلی وجود دارد. همچنین از محور سد حمیدیه تا کیلومتر 84 آن، به مقدار 06/0 متر رسوبگذاری محاسبه شده است.

هر ساله مقادیر زیادی از رسوبات ناشی از طغیان رودخانه ها در مواقع سیلابی به مخازن سدها و دریاچه ها وارد می شود، که عمر مفید سدها را کاهش داده و در آبگیری از مخازن مشکلاتی را ایجاد می کند. یکی از مهمترین عوامل انتقال رسوب، جریان های غلیظ رسوبی می باشد. از مهمترین عوامل موثر بر قدرت تخریب جریان های غلیظ مقدار غلظت رأس و شدت اختلاط و حمل رسوبات در بدنه و پیشانی جریان های غلیظ می باشد. به منظور بررسی غلظت رسوب در رأس جریان های غلیظ و مقایسه ضریب حمل رسوب پیشانی با بدنه جریان آزمایش هایی در قالب مدل فیزیکی انجام شد. آزمایش ها در یک فلوم به طول 25/9 متر، عرض 50 سانتی متر و عمق 75 سانتی متر در آزمایشگاه مدل های فیزیکی و هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. در این مطالعه از مخلوط آب و رسوب با غلظت های مختلف به عنوان جریان غلیظ رسوبی استفاده شد. در هر آزمایش از 6 نقطه مختلف در طول فلوم از بدنه و پیشانی جریان نمونه گیری می شد، و در مجموع تعداد 54 نمونه غلظت از بدنه و 54 نمونه غلظت از پیشانی جریان برداشت شد. محدوده تغییرات غلظت اولیه جریان در این آزمایش ها از 04/7 تا 98/23گرم بر لیتر و محدوده تغییرات دبی جریان284/0 تا 236/1 لیتر بر ثانیه بود. نتایج نشان داد که نسبت سرعت پیشانی به بدنه با عدد ریچاردسون بدنه به صورت لگاریتمی تغییر می کند و با افزایش عدد ریچاردسون بدنه این نسبت نیز افزایش می یابد. همچنین شدت حمل رسوبات بدنه به پارامتر z وابسته بوده و با افزایش این پارامتر، به شکل خطی افزایش می یابد. شدت حمل رسوبات پیشانی نیز به پارامتر z وابسته بوده و با افزایش آن به صورت خطی افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که در شرایط یکسان مقدار ضریب حمل رسوب پیشانی بیشتر از ضریب حمل رسوبات بدنه بوده و می توان گفت تقریبا دو برابر آن است.

محاسبه مقدار و شکل و شرایط سیلاب همواره یکی از اهداف علم هیدرولوژی بوده که نتایج آن در دیگر شاخه های علوم آب دارای اهمیت حیاتی است. با توجه به این موضوع که اکثر روان آب ها بر اثر بارندگی به وجود می آیند و گستردگی شبکه باران سنجی در کشور، روش های روندیابی روان آب سطحی به ما این فرصت را می دهند که با هزینه کمتر در ابتدای مسیر رودخانه قبل از هر ایستگاه آب سنجی یا مخزن هر سد، در حین بارندگی، اقدام به روندیابی روان آب سطحی کرده و میزان سیلاب محتمل را قبل از وقوع پیش بینی کرده از خسارات احتمالی پیشگیری کنیم. در این زمینه، محقق پیشنهاد اصلاح روش روندیابی روان آب سطحی روندیابی تأخیری را دارد. به این صورت که در این روش و برای محاسبه زمان تأخیر هر زیرحوضه، به نمایندگی از سطح زیرحوضه، به جای استفاده از طول آبراهه زیرحوضه از جذر مساحت استفاده شود. با توجه به بارش باران بر سطح حوضه این پیشنهاد منطقی تر از فرض فعلی به نظر می رسد. برای این منظور روی حوضه تحقیقاتی eastern creek به مساحت 24/9 کیلومتر مربع با 15 رخداد روش پیشنهادی با روش مبنا مقایسه شد. برای از بین بردن تأثیرات دیگر عوامل سعی شد با مهندسی معکوس تأثیر خطا در محاسبه باران مازاد به حداقل برسد. برای مقایسه این دو روش از مقایسه دبی های اوج و زمان وقوع دبی اوج و شکل آبنمود محاسباتی با مقادیر مشاهداتی، توسط توابع آماری متوسط خطای پیش بینی، شیب خط برازش، ضریب همبستگی و متوسط جذر میانگین مربعات خطا استفاده شد. در تمام موارد مقایسه ای کیفی و کمی روش پیشنهادی نتیجه بهتری نسبت به روش اصلی داشت. به جز متوسط جذر میانگین مربعات خطای دبی های هم عرض که تفاوت معنی داری بین خروجی دو روش وجود نداشت. در کل در حوضه مورد بررسی روش پیشنهادی به روش روندیابی تأخیری ارجحیت داشت.

احداث سد بر روی رودخانه باعث تله اندازی حجم زیادی از رسوبات همراه جریان در مخزن سد می گردد. در اغلب موارد آب خروجی از سد عاری از رسوب می باشد که این آب قابلیت حمل بالایی داشته و بسته به شرایط هیدرولیکی و دانه بندی مواد بستر باعث ایجاد پدیده کف کنی در پاین دست سد می گردد. در این تحقیق فرآیند کف کنی در پایین دست سد مخزنی کرخه که پس از احداث حجمی معادل 7 میلیارد مترمکعب آب را در خود ذخیره می سازد و یکی از بزرگترین سدهای جهان و بزرگترین سد ایران محسوب می شود مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از مدل hec-6 این پدیده و نیز پدیده رسوبگذاری در مخزن سد تنظیمی واقع در 11 کیلومتری پایین دست این سد شبیه سازی گردیده است . جهت مدل کردن رودخانه در پایین دست سد، از اطلاعات زیادی شامل ژئومتری مقاطع بستر، آمار دبی جریان و دبی رسوب ورودی و خروجی از مخزن سد، آمار مربوط به دانه بندی مواد معلق و دانه بندی مواد بستر و همچنین شرایط مرزی شامل سطح آب در دبی ها و ماههای مختلف در مقطع کنترل (سد تنظیمی پایین دست) استفاده گردیده است . در این بررسی عوامل موثر و روشهای محاسبه میزان کف کنی ارائه شده و سپس با استفاده از اطلاعات هیدرولیکی و هیدرولوژیکی ورودی و خروجی سد کرخه و مدل hec-6 به پیش بینی میزان کف کنی در پایین دست این سد پرداخته شده است . با استفاده از نتایج حاصل از اجرای مدل و بکارگیری توابع مختلف انتقال رسوب و دوره های زمانی مختلف ، میزان کف کنی و تغییرات بوجود آمده در بستر و سطح آب در پایاب سد، همچنین تغییرات ایجاد شده در دانه بندی مواد بستر، حجم رسوبات منتقل شده بر اثر پدیده کف کنی به مخزن سد تنظیمی پایین دست ، مورد بررسی قرار گرفته است . براساس نتایج محاسبه شده فرآیند کف کنی در یک دوره زمانی حدودا 30 تا 40 ساله بعد از بهره برداری از سد مخزنی متوقف خواهد شد. عمق کف کنی بستر در پایاب سد حدود 3 متر و بطول 2000 متر پیش بینی شده است . در این عمق و بازه مذکور پدیده جوشنی شدن بستر (با روش که مانع فرسایش بیشتر می شود، اتفاق می افتد. حجم رسوبات منتقل شده به مخزن سد تنظیمی بدلیل پدیده کف کنی بالا دست در حدود 1/2 میلیون مترمکعب پیش بینی شده است .

سد شهید عباس پور (کانون) در 490 کیلومتری مصب رودخانه کارون و در 50 کیلومتری شمال مسجدسلیمان با مختصات جغرافیایی 32 درجه و 15 دقیقه عرض شمالی و 42 درجه 42 دقیقه طول شرقی احداث گردیده است . سطح حوضه آبریز سد 27092 کیلومتر مربع و حجم دریاچه آن حدود 3 میلیارد مترمکعب می باشد. این تحقیق با هدف بررسی روند رسوبگذاری در مخزن سد شهید عباس پور ضمن بهره گیری از مدل ریاضی hec-6 و استفاده از مجموعه اطلاعات مرتبط با ژئومتری، هیدروگرافی و رژیم جریان آب و روسوب ورودی پس از یک دوره بهره برداری 20 ساله ابتدا به بررسی کارآیی و کالیبراسیون مدل آب پرداخته سپس ارزیابی هندسه اولیه مخزن پیش دید میزان ته نشست رسوبات و هندسه مخزن در دوره های زمانی آتی مورد توجه قرار گرفته است . مفاد تحقیق شامل کلیاتی راجع به هیدرولوژی رودخانه کارون، مروری بر تحقیقات مرتبط با شبیه سازی روند رسوبگذاری در مخازن، مبانی تئوری مدل hec-6، چگونگی آماده سازی اطلاعات مورد نیاز مدل، مراحل کالیبراسیون مدل و ارائه نتایج می باشد. از نتایج حاصل از کالیبراسیون مدل در این تحقیق ضریب زبری مانینگ (n) بین 0/023 - 0/025 در طول مخزن بدست آمده است . ضرایب افت تنگ شدگی و باز شدگی مقاطع بترتیب برابر 0/1 و 0/3 حاصل شد، همچنین از بین توابع انتقال رسوب مختلف ، تابع انتقال رسوب یانگ (1973) بهترین تابع و از معادلات سرعت سقوط، معادله توفالتی بعنوان معادله برتر برگزیده شد. از بررسی وضعیت تغییرات حجم رسوبات نسبت به زمان چنین استنباط گردید که در فاصله زمانی حدود 90 سال از عمر بهره برداری سد کارون، حجم رسوب ته نشین شده در مخزن حدود 52 درصد حجم اولیه می باشد به عبارتی دیگر سالیانه بطور متوسط 0/58 درصد حجم اولیه مخرن کاسته می شود. چنانچه تمهیداتی برای خروج یا کنترل رسوبات مخزن صورت نگیرد سد کارون تا 75 سال بعد از بهره برداری به وظایف خود برای تولید انرژی ادامه خواهد داد.