آبشکن ها با هدایت جریان به سمت محور رودخانه، باعث تغییر در الگوی جریان و رسوب شده و نقش بسزایی را در حفاظت از کناره ها ایفا می کنند. این موضوع در قوس رودخانه اهمیت بیشتری پیدا می کند؛ چرا که با توجه به اثر جریان-های ثانویه در قوس، میزان فرسایش و محدوده آن افزایش می یابد. در این تحقیق، ابتدا با استفاده از مدل عددی cche2d، الگوی جریان و رسوب حول آبشکن در قوس 180 درجه شبیه سازی عددی شده است و در نهایت نتایج با استفاده از مدل فیزیکی صحت سنجی شده اند. شبیه سازی ها در یک فلوم با r/b=4.7 از جنس پلاکسی گلاس انجام شده است. طول آبشکن ها 8، 10 و 12 سانتی متر و موقعیت قرارگیری آن ها در زوایای 30، 90 و 170 درجه قوس می باشد. دبی های به کار رفته در این پروژه 20، 24 و 28 لیتر بر ثانیه است. برای شبیه سازی جریان از مدل های آشفتگی k-?، طول اختلاط و لزجت گردابی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مدل طول اختلاط نسبت به مدل لزجت گردابی دارای توانایی بیشتری در شبیه سازی جریان در قوس می باشد. طبق نتایج به دست آمده، بیشترین فرسایش مربوط به موقعیت 170 درجه قوس می باشد. ناحیه گردابی پایین دست آبشکن نیز به خوبی شبیه سازی شد. حداکثر سرعت در راستای آبشکن، در یک سوم میانی فلوم می باشد و بحرانی ترین موقعیت قوس نیز در حالت بدون آبشکن، در محدوده 160 تا 180 درجه مشاهده شد که بیشترین فرسایش و رسوب گذاری در این ناحیه رخ می دهد. با مشاهده تمام نتایج به دست آمده از cche2d مربوط به عمق حداکثر آبشستگی و مقایسه آن با نتایج مدل فیزیکی، می توان دریافت که cche2d برای تخمین عمق چاله آبشستگی در پروفیل عرضی بستر در راستای آبشکن، مناسب می باشد.

تحقیق حاضر بمنظور بررسی آزمایشگاهی و تعیین میزان سهم هر یک از تنش های برشی کف و جداره و همچنین تعیین ضریب مقاومت هیدرولیکی جریان در یک مجرای مستطیلی با استفاده از روش های اندازه گیری ممنتم 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 (kef ) نامگذاری شده است. جهت تعیین تغییرات تنش برشی موضعی از لوله 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 از منحنی کالیبراسیون پتل استفاده گردیده است. نتایج حاصل از معادلات پیشنهادی به روش انرژی با نتایج نظیر حاصل از محققین قبلی مطابقت دارد. شیب خط رگرسیون عبوری از میان مقادیر ضریب دارسی ویسباخ و(log(re*f^0.5 حاصل از اندازه گیری به روش ممنتم در بسترهای صاف و زبر هیدرولیکی نسبت به شیب خط معادله پرانتل موازی می باشد در صورتی که استفاده از روش انرژی نشانگر واگرایی در مقایسه ای مشابه بوده است. ضریب زبری دارسی اندازه گیری شده به روش ممنتم در مقایسه با مقادیر نظیر حاصله از معادله کلبروک-وایت از مقادیر بیشتری برخوردار است. این موضوع توسط محققین قبلی که از روش انرژی بهره گیری نموده اند نیز تایید گردیده است. از انطباق نتایج حاصل از اندازه گیری ضریب زبری به روش های انرژی و ممنتم در بسترهای صاف و زبر هیدرولیکی نشان می دهد که خط رگرسیون عبوری از میان نتایج حاصل از روش ممنتم با خط رگرسیون عبوری از میان مقادیرحاصل از روش انرژی در طول از مبداء واحدی یکدیگر را قطع می نمایند. با افزایش مقادیر (log(re*f^0.5 بزرگتر از 4.56 ، مقادیر ضریب زبری دارسی حاصل از روش ممنتم نسبت به روش انرژی کاهش می یابد. از دست آوردهای مهم این تحقیق اندازه گیری دقیق تنش برشی کل وارده بر محیط مرطوب و همچنین اصلاح اثر زبری بر روی میزان افت اصطکاک مبتنی بر اندازه گیری مستقیم ضریب زبری دارسی-ویسباخ می باشد.

حوضچه های ترسیب یکی از مهم ترین و عمومی ترین روشهای حذف رسوبات معلق اضافی در ابتدای شبکه های آبیاری ، تاسیسات تصفیه آب و فاضلاب و کانالهای منتهی به توربین های تولید برق است. طراحی این سازه بر مبنای افزایش مساحت سطحی برای کاهش سرعت جریان و ترسیب رسوبات با نیروی ثقل می باشد. طراحی مناسب این سازه با توجه به هزینه های بالای لایروبی ، کاهش ظرفیت انتقال آب کانالهای شبکه آبیاری در اثر رسوبگذاری و همچنین هزینه بالای احداث این سازه در تاسیسات تصفیه آب و فاضلاب ضروری است. اهداف این مطالعه شامل بررسی اصلاح پیکربندی حوضچه های ترسیب با بکارگیری صفحات کفی آرام کننده ی جریان با استفاده از مدل فیزیکی ، ارزیابی روشهای کاربردی طراحی حوضچه های ترسیب با روشهای آماری و مطالعه عملکرد تکنیک روندیابی ذرات در پیش بینی راندمان حذف با مدل ریاضی fluent می باشد. اندازه گیری های آزمایشگاهی در فلومی مستطیلی به طول m 8 ، عرض 0.3 و ارتفاع 0.4 متر و با ایجاد ترکیبی از سه تعداد و سه ارتفاع صفحات کفی و تغییرات دبی جریان ، غلظت ورودی و عمق آب صورت پذیرفت. نتایج این مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهد که : - ارتفاع بهینه صفحات کفی آرام کننده ی جریان برابر با 20 درصد عمق آب در حوضچه ترسیب است. - آرایش 11 تایی صفحات کفی آرام کننده ی جریان عملکرد بهتری نسبت به تعداد کمتر این صفحات دارد. - عملکرد صفحات کفی آرام کننده ی جریان با افزایش دبی جریان و غلظت ورودی محسوس تر و باعث افزایش بیشتر راندمان حذف می گردد. همچنین مقایسه روشهای کاربردی طراحی حوضچه های رسوبگیر با داده های آزمایشگاهی مطالعه حاضر و داده های صحرایی مطالعات قبلی بر مبنای خط بهترین تطابق و خطای استاندارد نشان می دهد که روشهای جین و همکاران (2005) و کاوشنیکو (1997) تخمین های مناسبی از راندمان حذف ارائه و برای طراحی این سازه توصیه می شوند. شبیه سازی ریاضی میدان جریان در حوضچه های ترسیب با استفاده از نرم افزار fluent بصورت دو و سه بعدی و با لحاظ مدل تلاطم انجام شد. پس از صحت سنجی میدان سرعت محاسباتی با مقادیر اندازه گیری شده آزمایشگاهی ، راندمان حذف با تکنیک روندیابی ذرات محاسبه و حساسیت این روش به پارامتر های ورودی وحل کنترل گردید. نتایج این ارزیابی نشان می دهد که : - بکارگیری قطر متوسط برای معرفی ذرات ورودی در روش روندیابی ذرات ، باعث تخمین های بالا و غیر واقعی از راندمان حذف می شود ولی استفاده از روش توزیع ذرات رازن – راملر برای معرفی ذرات باعث پیش بینی های مناسب راندمان حذف می گردد. - با توجه به تصادفی بودن روش روندیابی ذرات ، تعداد حداقل مناسب تکرار اجراها برای متوسط گیری 50 بار می باشد. - در شبیه سازی سه بعدی منا سب ترین محل برای تزریق رسوبات در تکنیک روندیابی ذرات ، خط وسط عمودی در ابتدای حوضچه رسوبگیر می باشد. همچنین بررسی معیارهای تعلیق دوباره ذرات و تنش برشی بحرانی محاسباتی با شبیه سازی سه بعدی جریان مشخص می کند که معیار عمومی مساحت سطحی به تنهایی برای طراحی این سازه کافی نیست ، زیرا در بعضی موارد با کاهش عرض حوضچه ترسیب برای یک مساحت سطحی ثابت، فرسایش رسوبات و تعلیق دوباره ذرات ایجاد می شود.

با توجه به اهمیت فوق العاده آب در پروژه های صنعتی، عمرانی، کشاورزی، تولیدات برق آبی، خانگی و غیره همواره ذخیره ، توزیع و مصرف این نعمت خدادادی مورد توجه ارگان ها ، نهادها و افراد مختلف قرار گرفته است . مدیریت استفاده از منابع آب و افزایش بازدهی کاربرد استفاده آب به صورت گسترده به اندازه گیری جریان آب وابسته می باشد . این سازه ها باعث شناخت هیدرولیک جریان و رفتار آب می شوند. سرریز و دریچه از جمله سازه هایی هستند که برای اندازه گیری میزان جریان آب، به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. ولی برای اندازه گیری دقیق تر جریان آب، همواره سعی شده است تا حد امکان، سازه های با نقص کمتر و دقت بالاتر طراحی شود. به همین دلیل مدلی که در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است، مدل سرریز–دریچه می باشد، که غالب نواقص سرریز و دریچه به صورت جداگانه را برطرف می کند. این تحقیق در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام پذیرفته است. کلیه آزمایشات در شیب صفر انجام شد. جنس مدل های ساخته شده از نوع پلکسی گلاس بوده است. هر کدام از مدل ها با ابعاد مختلفی ساخته شدند که انتخاب این ابعاد بستگی به شرایط کانال از لحاظ هندسی و میزان ظرفیت آن داشت. در این تحقیق 21 نوع مدل ترکیبی سرریز- دریچه که تمام آنها با فشردگی جانبی بودند، بررسی شدند. برای تحلیل و بررسی بیشتر نتایج، 6 مدل دریچه و 5 مدل سرریز نیز ساخته شد. عوامل موثر در هیدرولیک جریان مدل سرریز-دریچه عبارتند از : عرض سرریز ( b )، عرض دریچه ( b )، فاصـله بالای دریچه تا کف سرریز ( y ) و بازشدگی دریچه ( d ). این آزمایشات برای نسبت های بدون بعد b/b درحدود 0/24 تا 0/72،b/d در حدود 0/46 تا 5 و y/d حدود 0/61 تا 4/8 تکرار شدند. لازم به ذکر است، در تمام آزمایشات عرض سرریز و دریچه یکسان انتخاب گردید. اندازه گیری عمق جریان در فاصله 1 متری از بالادست مدل و در فاصله 3 متری در پائین دست مدل در شرایطی که جریان آرام برقرار بود، انجام شد. همچنین در هر مدل، دبی های مختلفی با توجه به شرایـط کانال انتخاب می شد و در کلیه آزمایشات عرض سرریز و عرض دریچه مساوی انتخاب گردید. در نهایت با استفاده از اطلاعات برداشت شده در آزمایشگاه و آنالیز ابعادی روابطی برای تخمین دبی در این مدل بدست آمد. بوسیله یکی از روابط بدست آمده می توان دبی عبوری از سازه سرریز-دریچه را مجزا کرد و درصد دبی عبوری از دریچه و یا سرریز این مدل ترکیبی را بدست آورد.

از آنجا که برآورد دقیق حجم رسوبات، مهم ترین عامل در ساماندهی رودخانه ها ، بهره برداری از منابع آب و تعیین عمر مفید سدها می باشد، لذا، استفاده از روش هائی با دقت و مناسب جهت محاسبه بار رسوب از مهم ترین اهداف پروژه های مرتبط با رسوب محسوب می شود. با توجه به این مسئله روش های هوشمند مصنوعی نظیر شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک به عنوان گزینه هایی مناسب جهت حل مسائل مختلف (به خصوص پیچیده با دامنه تغییرات زیاد) پیشنهاد می شوند. شبکه های عصبی مصنوعی روشی هوشمند است که در آن یک سری از داده های ورودی و خروجی به شبکه معرفی شده و شبکه رابطه بین آنها را کشف کرده و از طریق آن با سعی و خطا بهترین ترکیب برای حل آن مسئله را به خود می گیرد.با توجه به ماهیت غیر خطی داده ها والگوریتم آموزش شبکه تعیین جواب های بهینه مشکل می باشدو در موارد زیادی در مینیمم های محلی گیر می افتند. الگوریتم ژنتیک نیز روشی هوشمند از بهینه سازی است که با الهام از ژنتکیک طبیعی و طبیعت فعالیت می کند ، که با استفاده از این روش بهینه سازی می توان از مشکل مذکور در شبکه های عصبی مصنوعی جلوگیری کرد. در این تحقیق از ترکیب توام شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک جهت برآورد بار معلق رسوبات رودخانه کارون حد فاصل ایستگاه ملاثانی تا ایستگاه اهواز استفاده شده است. از الگوریتم ژنتیک برای بخش آموزش شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده است که نتایج حاصل از آن با شبکه عصبی مصنوعی که با الگوریتم پس انتشار آموزش داده شده است، مقایسه گردید. در این تحقیق از پارامترهای بی بعد بعد عنوان ورودی به شبکه های عصبی مصنوعی استفاده گردیده است که جهت استخراج این پارامترهای بی بعد بعد از داده های اندازه گیری شده و نرم افزار mike 11 استفاده شده است ، که در نهایت 5 حالت مختلف جهت ورودی و خروجی به مدل تعیین گردید. از طرفی نتایج حاصل از این شبیه سازی برای هر 5 حالت مورد تحلیل و بررسی قرار داده شد و با روش های تجربی معروف و روش منحنی سنجه مقایسه گردید که نشان دهنده تاثیر چشمگیر استفاده از الگوریتم ژنتیک در کاهش خطا می باشد.و در نهایت رابطه ای بین موثرترین پارامترهای بی بعد در انتقال بار معلق رسوب رودخانه کارون( با میزان بار رسوب)بدست آمد.

چکیده:یکی از مهمترین و موثرترین مباحث در پروژه های عمرانی رودخانه ای تخمین مقاومت جریان می باشد. مهمترین مسئله در استفاده از روابط مقاومت جریان تعیین ضرائب زبری این روابط می باشد. در مورد اثر شکل ذرات رسوبی بر ضریب زبری تاکنون مطالعه ای صورت نگرفته است. در این تحقیق با استفاده از سه نوع رسوب مختلف شکل که مجموعاً 11 دانه بندی می باشند ضریب مقاومت جریان برای شرایط هیدرولیکی مختلف در فلومی به طول 10 متر و عرض 25 سانتیمتر و ارتفاع 50 سانتیمتر با شیب کف ثابت 0005/0 تعیین شد. نتایج نشان می دهند که با بزرگتر شدن اندازه رسوبات بستر مقادیر فاکتور اصطکاکی ( ) رسوبات با اشکال مختلف به یکدیگر نزدیکتر می شوند و اثر شکل ذرات رسوبی بر روی ضریب زبری در اندازه های کوچکتر، نمایان تر و قابل توجه تر است.

در راستای طرح توسعه منابع آب و با هدف جلوگیری از خسارات ناشی از سیلاب های نسبتاً پر حجم و مخرب رودخانه بالارود و همچنین تامین آب مورد نیاز 9480 هکتار از اراضی زیر کشت پایین دست، سد مخزنی بالارود پیش بینی و طراحی گردیده است. سد مخزنی بالارود از نوع سنگریزه ای با هسته رسی به همراه تاسیسات جانبی آن در استان خوزستان در فاصله 27 کیلومتری شمال شهرستان اندیمشک پیش بینی شده است. جهت دفع و استهلاک انرژی سیلاب های سد بالارود پس از بررسی و مطالعه ی گزینه های مختلف در نهایت سرریز اوجی از نوع دریچه دار انتخاب گردیده است. هدف اصلی این تحقیق مدلسازی و مطالعه اثر مقیاس برای جرین آب در تنداب ها ، جهت حصول اطمینان از عملکرد مطلوب آن در دوران بهره برداری می باشد. برای تحقیق این هدف، مدل فیزیکی با مقیاس 1:40 ساخته و در فلوم آزمایشگاه مدل های هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز نصب گردید. سپس با برقراری 6 دبی مختلف و متناسب با سیلاب های منطقه ی مورد بحث، اندازه گیری پارامترهای مختلف جریان از جمله: عمق و تراز سطح آب، سرعت جریان، فشارهای پیزومتریک و نوسانات فشارهای دینامیکی جریان در مقاطع تعیین شده، صورت پذیرفت و پارامترهای مهم جریان از دیوارهای تنداب می باشد همچنین آزمایشات در 6 دبی با دوره های بازگشت مختلف سیلاب انجام گرفت و نتایج بدست آمده با نتایچ مدل با مقیاس 1:110 برداشت شده توسط مهری بررسی شد.

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.

پل ها از جمله مهمترین سازه های رودخانه ای هستند. یکی از موثرترین عوامل تخریب پل ها، آبشستگی موضعی اطراف پایه پل می باشد. همه ساله پل های زیادی در سراسر جهان به دلیل در نظر نگرفتن نقش عوامل هیدرولیکی تخریب می شوند. بر این اساس برای یک طراحی مطمئن، تخمین دقیق عمق آبشستگی در اطراف پایه های پل ضروری به نظر می رسد. این مطالعه به منظور برآورد عمق آبشستگی در محل پایه های پل مشراگه صورت گرفت. پل فلزی مشراگه در نزدیکی شهرستان رامشیر بر روی رودخانه جراحی احداث گردیده است. ابتدا معادلات هیدرودینامیک جریان در رودخانه (معادلات سنت-ونانت) با استفاده از مدلfaster بصورت عددی حل شدند. داده های مورد نیاز برای مدلسازی دینامیک جریان شامل مقاطع عرضی، تعداد مقاطع، فاصله مقاطع از یکدیگر به صورت تجمعی، هیدروگراف سیل در بالادست، منحنی دبی- اشل در پایین دست و ضریب زبری منطقه می باشد. فرض بر این است که جریان در رودخانه زیربحرانی بوده و کلیه محاسبات از پایین دست به بالا دست انجام می شود. مهمترین خروجی های این بخش شامل دبی جریان، سرعت متوسط جریان و تراز سطح آب می باشد. روابط تجربی محاسبه عمق آبشستگی نیز به صورت زیر برنامه برای مدل تعریف شده اند. با استفاده از داده های شرایط هیدرولیکی، مشخصات هندسی پایه پل و مشخصات مربوط به مواد بستر، عمق آبشستگی در محل پایه ها بوسیله فرمول های معرفی شده و به ازای دبی های مختلف برآورد گردید. میزان عمق آبشستگی به ازای دبی با دوره بازگشت های 2 ساله، 5 ساله، 10ساله، 25 ساله، 100 ساله محاسبه شد. از آن جایی که دوره بازگشت متوسط سیل سالیانه 33/2 ساله است (گرید و همکاران، 1998) و آبشستگی محلی پیرامون پایه های پل نیز فرآیند نسبتاً سریعی است، بنابراین برای برآورد عمق آبشستگی در محل پایه های پل معمولاً دبی سیل با دوره بازگشت 2 ساله مد نظر قرار می گیرد. عمق اندازه گیری شده ی آبشستگی در محل پایه حدود 2 متر می باشد. مقایسه نتایج حاصل از روابط تجربی و مقدار واقعی اندازه گیری شده نشان می دهد روابط فروهلیچ (1996) و جانسون (1995) نتایج قابل قبولی را ارائه می-دهند و روابط جین – فیشر (1977)، ملویل- ساترلند (1988) و ملویل (1997) عمق آبشستگی را بیشتر از مقدار واقعی برآورد می کنند. نتایج بدست آمده از این تحقیق با نتایج بدست آمده از جانسون (1995)، گرید و همکاران (1998) و احمد و همکاران (2005) مطابقت دارد.

آبشستگی پایه های پل یکی از مهمترین عوامل تهدید کننده پایداری پل های احداث شده بر روی رودخانه ها می باشد. در اثر آبشستگی حفره هایی در اطراف پایه بوجود آمده و موجب می شود که پل در اثر یک سیل بزرگ ویران گردد.تا کنون مطالعات زیادی جهت تخمین عمق آبشستگی اطراف پایه های پل انجام پذیرفته است، که به علت پیچیدگی پدیده، هنوز راه حل واحدی که بتواند طراحان را قادر به تخمین عمق آبشستگی نماید ارائه نشده است. محققانی جون لارسون،گارد،نیل،شن،هانکو، بروزرز، ا لیوت و بیکر، رادکیوی و اتما، ملویل و ساترلند، چیو و جانسون هر کدام تحقیقات با ارزشی انجام داده و روی عوامل موثر بر عمق آبشستگی مطالعه نموده اند. خصوصیات جریان، شکل هندسی آبراهه و پایه و خصوصیات رسوب عوامل می باشند که توسط محققان فوق مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدل سازی پارامترهای هیدرودینامیکی جریان (y,v…) در این تحقیق از اصل 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 شده و در این پروژه نیز با تلفیق مدل های تجربی آبشستگی قادر به شبیه سازی فرآیند آبشستگی و محاسبه عمق گودال شده است.مدل یک بعدی faster قادر به شبیه سازی جریان و انتقال املاح و رسوب در سیستم های رودخانه ای و خلیج در شرایط غیردائمی و زیر بحرانی می باشد.در این مدل می توان برای شرایطی که رودخانه تحت تاثیر جزرومد باشد استفاده کرد. برای شبیه سازی شرایط هیدرو دینامیکی جریان معادلات سنت ونان بصورت عددی حل شده اند. برای حل عددی معادلات پیوستگی و مومنتوم از الگوی کرانک نیکلسون به همرا روش staggered با اندازه شبکه متغییر استفاده شده است.بعد از حل عددی از معادلات حاکم بر جریان و کار کردن مدل با استفاده از خروحی های مدل که همان عمق و سرعت می باشد به محاسبه پارامترهای مجهول مدل های تجربی آبشستگی (ds) پرداخته می شود. در این تحقیق از مدل های برای محاسبه عمق آبشستگی استفاده شده که هرکدام براساس شرایط محلی که این فرمول در آنجا مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته،پارامترهای متفاوتی دارند ولی با پارامترهای که در همه ی این مدل ها موثر و ثابت می باشد پارامتر های هیدرودینامیکی جریان مثل yو vو سرایط فیزیکی پل و بستر جریان(شکل پایه ،دانه بندی کف) می باشد. در انتها با مقایسه خروجی های هر کدام از این مدل های تجربی تحت شرایط کاملا یکسان با هم وبا شرایط واقعی، به انتخاب فرمول مناسب طرح اقدام نموده ایم که در اینجا رابطه فروهلیچ بیش از همه به واقعیت نزدیک بود.

از جمله روش های جدید کنترل فرسایش ساحل در خم خارجی رودخانه ها استفاده ازسرریز bendway می باشد. این سازه الگوی عمومی جریان در خم را تغییر داده، که در نتیجه آن سرعت جریان در نزدیک ساحل خارجی کاهش می یابد. توزیع مجدد سرعت باعث خواهد شد تا خط القعر رودخانه ازمحل پنجه ساحل به وسط رودخانه منتقل شود. به طور کلی سرریز bendway جهت فراهم آوردن شرایطی چون کنترل فرسایش درخم خارجی، بهبود کشتیرانی، بهبود زیستگاه آبزیان و ... به صورت سری و زاویه دار نسبت به ساحل بالادست ساخته می شود. تاکنون برای تعیین معیارهای طراحی سرریز bendway در قوس های تند مطالعه ای انجام نشده است. از این رو مطالعه حاضر روی تاثیر فاصله بین سازه ها یbendway بر وضعیت فرسایش ساحل خارجی قوس 90 درجه تند متمرکز شده است. در این مطالعه سرریز های bendway با زاویه ثابت 30 درجه نسبت به خط عمود بر ساحل ، طول ثابت (یک پنجم عرض ) 8 سانتی متر، ارتفاع ( یک سوم عمق) 5 سانتی متر ، با فواصل متغیر (3l,4l,5l) به ترتیب 24 ،32 ،40 سانتی متر در سرتاسر دیواره ی قوس بیرونی نصب گردید و در 4 حالت جریان ورودی 10 ، 14 ، 18 ،22 لیتر بر ثانیه (14/0 ، 19/0 ، 25/0 ، 3/0=fr) آزمایش ها انجام گرفت . با بررسی توپوگرافی بستر و سایر نمودار های رسم شده ، معلوم گردید به طور کلی در هر حالت عمق چاله آب شستگی اطراف هر سازه ، در ساحل خارجی کمتر ازدماغه ی سازه می باشد . با توجه به پیچیدگی زیاد جریان در خم های تند ، این مزیت ، استفاده از این سازه را در برخی طرح ها به عنوان یکی از گزینه های مورد توجه مطرح می سازد.

یکی از مهمترین معضلاتی که مهندسی رودخانه با آن مواجه است، مسئله فرسایش بستر و سواحل رودخانه ها می باشد. این پدیده در رودخانه های آبرفتی، عمیق و کم عرض دائمی به شکل پیچانرودی و در رودخانه عریض و فصلی و کم عمق به صورت شریانی شدن بروز پیدا می کند و در مسیر قوس ها، به علت جریان های ثانویه و حلزونی شدت خواهد یافت. بطوریکه فرسایش پنجه قوس خارجی باعث فرسایش های توده ای ساحلی بیرونی می گردد. به منظور کنترل این پدیده، روش های مختلفی از قبیل صفحات مستغرق، اپی، سرریزهای bendway، اسکله، دیواره قائم و روش های پوششی نظیرسنگ فرش گابیون و لحاف بتنی بکارمی رود. سرریزهای bendway سازه هایی هستند که به صورت عرضی از ساحل رودخانه به طرف محور آن و با زوایای مختلف نسبت به کناره رودخانه تا فاصله ای به سمت درون بستر جریان، امتداد می یابند. این سازه از مصالح سنگی، کیسه سیمان، بلوک بتنی، کیسه های پر شده با شن و ماسه بستر رودخانه و الوار چوبی ساخته می شود. در طی این تحقیق تعداد 7 سرریز bendway در طول قوس با فاصله ثابت (l4) 32 سانتیمتر، طول ثابت (w/5) 8 سانتیمتر، ارتفاع (do/3) 5 سانتیمتر در زوایای متغیر (°30و°15،°0=a) نصب گردید و در 4 حالت دبی جریان (22 و 18 ، 14 ، 10q=) آزمایش ها انجام گرفت. (l طول سرریز bendway ، w عرض فلوم، do عمق آب در فلوم) نتایج این تحقیق نشان می دهد که در خم 90 درجه تند، زاویه 30 درجه نصب سرریزهای bendway کمترین عمق و حجم آبشستگی و زاویه 15 درجه نصب سرریزهای bendway بیشترین عمق و حجم آبشستگی را ایجاد کرده است.

سازه آبگیر جانبی از جمله سازه هایی است که باید به گونه ای طراحی گرددکه در شرایط بار آبی یکسان، بیشترین دبی با کمترین رسوب را وارد آبگیر نماید. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه آبگیرهای انحرافی از کانال مستطیلی انجام شده است و معیارهایی نیز ارائه گردیده است. هدف اصلی این مطالعه که برای اولین بار انجام می شود در خصوص آبگیری از کانال ذوزنقه ای است و پاسخ به این سوال مهم که اصولاً شیب دیواره کانال اصلی چقدر می تواند باعث افزایش دبی جریان و کاهش رسوب ورودی به آبگیر گردد. برای رسیدن به این هدف آزمایش های متعدد هیدرولیک جریان و رسوب در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران صورت گرفت. در آزمایش های جریان، مولفه های سه بعدی سرعت جریان اندازه گیری گردید. با کمک این داده ها مدل سه بعدی ssiim ابتدا واسنجی و سپس صحت سنجی گردید. با استفاده از این مدل، داده های بیشتری بدست آمد. با تحلیل این داده ها روابطی برای تعیین ابعاد مجرای جریان بدست آمد. نتایج این بخش نشان داد که افزایش شیب دیواره کانال اصلی باعث اصلاح الگوی جریان می شود به نحوی که عرض مجرای جریان در کف کاهش و در سطح آب افزایش می یابد. سری دوم آزمایش های این تحقیق با استفاده از بار رسوبی معلق انجام شد.در این آزمایشات ذرات پلاستیک فشرده بعنوان رسوب معلق استفاده گردید. بطور خلاصه نتایج کاربردی مهمی که از این تحقیق گرفته می شود این است که اصولاً بهتر است دیواره کانال اصلی از بالادست آبگیرها مایل باشد. شیب دیواره باعث می شود تا عرض مجرای جریان در کف کمتر و در سطح بیشتر گردد. این تغییرات تابع شرایط هیدرولیکی جریان است. به طور مثال عرض مجرای جریان در کف و در 36% عمق در شیب 5/1:1 در مقایسه با حالت دیواره قائم به ترتیب حدود 45% و 80% کاهش می یابد. به علت غلظت بیشتر رسوب در کف انتظار می رود رسوب معلق کمتری وارد آبگیر شود که نتایج آزمایشات رسوب نیز این مطلب را تأیید می نماید. در یک نسبت آبگیری، رسوب ورودی در شیب 5/1:1 نسبت به دیواره قائم به طور متوسط در تمام اعماق حدود 65% کاهش می یابد. نتیجه کاربردی دیگر که از این تحقیق استخراج شده است این موضوع می باشد که در تمام آزمایش ها وقتی عدد فرود جریان در بالادست کانال اصلی به 36/0 می رسد، نسبت رسوب ورودی به نسبت دبی ورودی کمترین مقدار را دارد همچنین با مایل شدن دیواره، قدرت جریان گردابی در آبگیر که باعث شکل گیری تپه های رسوبی می شود کاهش می یابد و از مسدود شدن دهانه آبگیر و کاهش میزان دبی ورودی به آبگیر جلوگیری می نماید. در یک دبی یکسان میزان دبی ورودی به آبگیر در شیب 5/1:1 نسبت به دیواره قائم تقریباً به میزان 60% افزایش نشان می دهد

چکیده از دیرباز مسئله انتقال آب و انحراف آن از رودخانه ها برای مقاصد کشاورزی و شرب و بعدها به منظور استفاده در صنعت و نیز تأمین انرژی مطرح بوده است و می توان گفت قدمت آن به قدمت تمدن بشر می باشد. یکی از مسائل اولیه و عمده هنگام انحراف آب از رودخانه های آبرفتی کنترل رسوبات وارده به سیستم های انتقال می باشد، زیرا همواره در کنار مو ضوع انحراف آب ، مشکل رسوبات وارده به کانالها و سیستم های انتقال نیز وجود داشته که پیامدهای بسیاری را به همراه دارد. ظرفیت انتقال کانالهای آبگیر (انحرافی ) به مراتب کمتر از رودخانه می باشد در نتیجه تجمع مقدارزیادی رسوب منجر به کاهش عمده در ظرفیت کانالها شده ، بدین ترتیب انتقال آب مورد نیاز یاپیش بینی شده در طراحی با مشکل مواجه خواهد شد. تجمع رسوبات در کانالها، همچنین سبب رشدعلفهای هرز در کانالها شده و هزینه های سنگین لایروبی و تخلیه رسوبات از آنها را به دنبال خواهدداشت و در بدترین حالت ممکن است کل سیستم آبیاری را غیرقابل استفاده نماید. زیانهای اقتصادی ناشی از این مسائل بر دو اساس ارزیابی می شود. - سرمایه گذاری لازم برای بازگرداندن سیستم به وضعیت بهره برداری مطلوب که البته ممکن است همواره امکان پذیر نباشد، زیرا حجم رسوباتی که باید تخلیه شود غالباًً بسیار زیاد بوده و یا تخلیه رسوبات بی فایده است ، زیرا این پدیده در سالهای متمادی تکرار می شود. - عامل دوم که دارای اهمیت بیشتری است خسارات وارده به محصولات کشاورزی به دلیل نقایص سیستم های آبیاری است که زیانهای وارده در این مورد قابل ملاحظه است البته علاوه بر جنبه های اقتصادی ، مسائل اجتماعی نیز باید مورد توجه قرار گیرد. چنین مسائلی درآینده جدی تر می شوند زیرا سیستم های آبیاری بارانی و نیز کنترل های اتوماتیک بیشتر متداول خواهندشد. با وجود اینکه مسائل ناشی از ورود رسوبات به سیستم های انتقال و پیامدهای آن حالت عمومی دارند ولی راه حل عامی برای این مسائل وجود ندارد.به همین دلیل هنگام انحراف آب ، در احداث آبگیرها که جزء اصلی هر سیستم انحراف از رودخانه می باشد سعی می شود طراحی هیدرولیکی آنها به نحوی انجام شود که حتی المقدور رسوب کمتری به کانالها هدایت شود. روشهای دستیابی به هدف فوق تحت عنوان کنترل رسوب فعال و غیرفعال تقسیم بندی می شود. کنترل غیرفعال شامل قرار دادن آبگیر در بهترین محل ممکن و نیز استفاده از بهترین نوع و اندازه دریچه در شرایط مورد نظر می باشد. هدف اصلی این مطالعه بررسی و تعیین همزمان اثر برخی از پارامترهای موثر در انتقال رسوبات به آبگیرهای جانبی و اقع در قوس رودخانه می با شد. برای دستیابی به اهداف مورد نظر یک مدل فیزیکی در مرکز تحقیقات آب وزارت نیرو احداث ویک تحقیق آزمایشگاهی با تغییر پارامترهای مورد نظر انجام گردید. در هر آزمایش با تزریق رسوب در بالادست آبگیر و اندازه گیری میزان رسوب در بلافاصله بالادست و بلافاصله پایین دست محل آبگیر و نیز در محل خروجی آبگیر به کمک تله اندازی و در یک زمان معین میزان رسوب منحرف شده به آبگیر تعیین شده و با اعمال گزینه های مختلف نسبت دبی ، زاویه انحراف ، محل نصب آبگیر وعرض های مختلف کانال انحرافی ضوابطی جهت طراحی مناسب آبگیرها ارائه شده است . این عمل با قراردادن کانالهای آبگیر مستطیل شکل بارتفاع وطول ثابت بترتیب??? و ?? و در عرضهای ?? ،?? و ?? سانتی متر در نقاط مختلف یک قوس ??° باعرض??? سانتی متر انجام شده است. بدین ترتیب که در هر سری از آزمایشها آبگیری باعرض ثابت بر یکی از زوایای انحراف مورد نظر (?) و در یک موقعیت معیین روی مدل رودخانه نصب می شد. هرسری آزمایش شامل چهار دبی مختلف و در هر دبی سه درصد انحراف متفاوت مورد بررسی قرارگرفت . در کلیه آزمایش ها وزن ثابتی از رسوب با سرعت یکسان در مدل تزریق گردید. رسوب انتقال یافته در انتهای آبگیر و مدل رودخانه توسط تله های رسوب گیر نصب شده جذب گردید . سپس در محلهای نصب تله های رسوب گیر، رسوبات انتقال یافته جمع آوری شده و خشک و وزن می گردید. در نهایت ازبین زوایای انحراف مورد مطالعه مناسب ترین زاویه انحراف ونیزبهترین محل قرارگیری آبگیر و درصد انحراف مناسب درآزمایش ها ی انجام شده تو صیه گردیده است.

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.

احداث سازه های آبگیرکه به منظور انحراف بخشی از جریان عبوری از رودخانه صورت می گیرد، موجب بوجودآمدن تغییراتی درشرایط هیدرولیکی درمقابل دهانه آبگیر می شود که سبب ایجاد و تقویت جریان های ثانویه و رسوبگذاری در دهانه آبگیر می شود. یکی از روش های موثر برای کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی، کاربرد صفحات مستغرق می باشد. مطالعات قبلی انجام شده بیشتر کاربرد این صفحات را در بازه مستقیم از کانال ها با مقطع مستطیلی مورد بررسی قرار داده است. این در حالی است که شکل مقطع بیشتر کانال ها ذوزنقه ای می باشد. از این رو هدف این مطالعه کنترل رسوب ورودی به کانال فرعی در آبگیری از کانال ذوزنقه ای با استفاده از صفحات مستغرق می باشد. برای این منظور سه فاصله طولی بین صفحاتh 4، h6 ، h8 و h10 درنظر گرفته شد وآزمایش ها با چهار عددفرود 45/0، 55/0،60/0 و 66/0 در کانال اصلی به طول 2/8 متر با مقطع ذوزنقه با شیب جانبی 5/1 و کانال آبگیر به طول 6/2 متر و زاویه آبگیری 60 درجه در فاصله 13/4 متری از ابتدای کانال اصلی انجام شد. در تمام آزمایش ها نسبت دبی آبگیری ثابت و برابر 5/7 درصد بوده است. نتایج نشان داد که حضور صفحات مستغرق به طور متوسط 11تا 31 درصد نسبت دبی رسوب ورودی به آبگیر جانبی کانال ذوزنقه ای را کاهش می دهد. از دیگر نتایج بدست آمده از این مطالعه آن است که مناسب ترین فاصله بین صفحات، ضمن در نظر گرفتن صرفه اقتصادی h -8 می باشد

تحقیق حاضر به بررسی تاثیر زبری جداره کانال روی الگوی حاکم بر جریان در قوس 90 درجه تند پرداخته است. برای تحقق هدف فوق آزمایشها در سه زبری مختلف 5/0و 2و 5 میلیمتر و سه فرود 17/0(دبی15لیتربرثانیه)و 28/0(دبی25لیتربرثانیه)و 4/0(دبی 35لیتربرثانیه) انجام شد.در هر آزمایش مولفه های سه بعدی سرعت با استفاده از سرعت سنج jfe alecدر 1824 گره برداشت و نتایج با استفاده از نرم افزار های tec plot و surfer تحلیل شد. نتایج نشان داد تا موقعیت 70 درجه ناحیه پر تنش نزدیک جداره داخلی و از 70 به بعد به جداره خارجی کشیده می شود. همچنین افزایش زبری باعث افزایش تنش برشی ماکزیمم و کاهش تنش برشی مینیمم به ترتیب در دو موقعیت 20 درجه و 90 درجه شده است. به ازای افزایش زبری در همه آزمایش ها خیزاب افزایش یافته است. در ناحیه پرسرعت با افزایش زبری سرعت افزایش یافته است. با ورود جریان به قوس، تا موقعیت 10 درجه قوس قدرت جریان ثانویه روندی کاهشی و از 10 درجه به بعد افزایش پیدا کرده که معمولا ماکزیمم قدرت جریان ثانویه در دو بازه 40 تا 50 درجه و 80 تا 90 درجه قوس اتفاق افتاد. معمولا ماکزیمم مطلق قدرت جریان ثانویه در بازه 80 تا90 درجه قوس اتفاق افتاد.

جریان در قوس رودخانه های طبیعی آشفته و بسیار پیچیده بوده که بر نحوه ی فرسایش و رسوبگذاری تاثیر گذاشته و توپوگرافی نامنظمی را موجب می شود، بطوریکه فرسایش در قوس خارجی و رسوگذاری در قوس داخلی صورت می گیرد.از جمله مشخصات بارز جریان در قوس ها وجود جریان ثانویه بوده که از اندر کنش نیروی گریز از مرکز و گرادیان فشار بوجود می آید. لذا لازم است هیدرولیک جریان و عوامل موثر بر آن در قوس ها بررسی شود. در این تحقیق که در قالب آزمایشگاهی انجام شده، به بررسی اثر زبری کف(با ایجاد سه زبری 5/0، 2 و 5 میلی متر در کف و دیواره های صاف) بر الگوی جریان در سه دبی 15، 25 و 35 لیتر بر ثانیه با عمق ثابت 17 سانتی متر که معادل سه عدد فرود 17/0، 28/0 و 4/0 می باشد، در یک قوس 90 درجه تند با عرض ثابت 40 سانتی متر و نسبت شعاع انحنا به عرض 2، پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش زبری تنش برشی بستر افزایش یافته و تنش برشی ماکزیمم در تمامی حالات از موقعیت 10 تا 65 درجه نزدیک دیوار داخلی و از موقعیت 90 درجه به بعد نزدیک دیوار خارجی می باشد و همچنین تغییرات قدرت گردابه در طول کانال دارای یک ماکزیمم مطلق و یک ماکزیمم نسبی در موقعیت 50 درجه و 80 درجه می باشدکه افزایش زبری باعث می شود ماکزیمم مطلق در رأس قوس (50 درجه) تشکیل شده و همچنین شرایط هیدرولیکی بستر از نظر صاف و یا زبر بودن عامل موثر بر قدرت گردابه می باشد. بر اساس نتایج کلی تغییرات تنش برشی بستر و قدرت گردابه موقعیت 80 درجه قوس به عنوان منطقه فرسایش پذیر پیش بینی گردید.

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.

چکیده در سازه های اندازه گیری جریان با مقطع کنترل، بین عمق و دبی رابطه ای ایجاد می شود که این رابطه مبنای محاسبه دبی است. به دلیل انحنای خطوط جریان در سازه های اندازه گیری، و ایجاد ناحیه جدایی در برخی از این سازه ها، در این سازه ها افت انرژی وجود دارد. بنابراین افت انرژی سازه های اندازه گیری جریان آب یکی از محدودیت های طراحی آنها به شمار می رود. یکی از سازه های ساده ای که برای اندازه گیری جریان پیشنهاد گردیده است سرریز های لبه پهن مستطیلی می باشند. ساختار ساده، نصب آسان و هزینه ساخت اندک از مزایای این مدل ها محسوب می شود. همانطور که گفته شد یکی از مسائل عمده ای که باعث ایجاد افت در اینگونه سرریز ها می شود ایجاد منطقه جداشد گی در اثر آستانه ورودی قائم در روی تاج سرریز است. بررسی تحقیقات انجام شده نشان می دهد که تا کنون کمتر به بررسی اثر پارامترهای موثر در از بین بردن این ناحیه صورت گرفته است. یکی از راه هایی که می تواند جهت مقابله با این مشکل بکار رود ایجاد زبری بر روی سطح این سازه است. لذا به منظور بررسی اثر زبری سرریز بر ضریب دبی عبوری آزمایشات متعددی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز صورت پذیرفت. در این تحقیق 7 مدل فیزیکی متفاوت که دارای تعداد ردیفهای زبری متفاوت و یک مدل بدون زبری به عنوان مدل شاهد مورد آزمایش قرار می گیرد.مدل سرریز به کار رفته از جنس پلکسی گلاس و ابعاد10×30×35سانتی متر بوده واز بلوکهایی سنگی به صورت ذوزنقه ای با ابعاد2×5/2×2 سانتی متربه عنوان زبری مصنوعی استفاده شده است.از هر مدل 3 دبی از 15 ،21و27 لیتر بر ثانیه عبور داده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که وجود زبری منجر به کاهش ضریب دبی و ابعاد ناحیه جداشدگی جریان بر روی سرریز میشود.

محل تلاقی رودخانه ها از اجزاء مهم مورفولوژیکی در سیستم های رودخانه ای می باشد. این مکان به عنوان ناحیه ای با الگوهای پیچیده از جریان شناخته شده است. به دلیل تغییر در مقدار و جهت سرعت، مقدار دبی جریان و دبی رسوب، پدیده هایی چون فرسایش عمیق در بستر، فرسایش سواحل و رسوبگذاری در پائین دست محل تلاقی اتفاق می افتد. این امر باعث ایجاد خسارت به ابنیه مجاور و از همه مهمتر تغییر مورفولوژی رودخانه می شود. یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در الگوی رسوب در تلاقی رودخانه ها، بار زنده یا آورد رسوب می باشد که تا کنون کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا با آنالیز ابعادی پارامترهای بی بعد موثر استخراج شده اند و سپس با ساخت و طراحی مدل فیزیکی و دستگاه تزریق رسوب، تاثیر آورد رسوب در شاخه اصلی بر الگوی رسوب در محل تلاقی رودخانه ها مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور با برقرای شرایط خاص هیدرولیکی جهت ایجاد بار زنده، تاثیر عواملی چون نسبت دبی شاخه فرعی به دبی کل جریان (qr)، عدد فرود ذره پایین دست تلاقی (fg) و نسبت آورد رسوب شاخه اصلی به دبی جریان شاخه اصلی (qb/q1) بر حداکثر عمق آبشستگی (ds) در یک تلاقی 60 درجه مورد بررسی قرار گرفت. در مجموع تعداد 54 آزمایش انجام شد. نتایج آزمایش های انجام شده نشان داد که هم در شرایط بستر متحرک و هم در شرایط آب زلال با افزایش نسبت دبی و عدد فرود ذره پایاب حداکثر عمق فرسایش افزایش می یابد. همچنین با افزایش آورد رسوب بالادست شاخه اصلی حداکثر عمق آبشستگی از صفر تا 35 درصد کاهش می یابد و توپوگرافی بستر نیز کاملا دچار تغییر می گردد. همچنین در این تحقیق خلاف سایر تحقیقات تپه رسوبگذاری مشاهده نگردید. در ادامه نیز رابطه ای جهت پیش بینی حداکثر عمق آبشستگی در شرایط بار زنده ارائه و آنالیز حساسیت آن نیز انجام شده است. در نهایت برای درک بهتر الگوی جریان و تاثیر الگوی رسوب بر روی الگوی جریان با استفاده از سرعت سنج الکترومغناطیس، مولفه های سه بعدی سرعت در 2 آزمایش با آورد رسوب متفاوت اندازه گیری شدند و جریان های ثانویه نیز با استفاده از نرم افزار tecplot نشان داده شدند.

سازه ی کنترل شیب از جمله سازه های هیدرولیکی می باشد که به منظور تثبیت بستر رودخانه های با شیب تند با هدف کاهش انتقال رسوب بستر و یا در بستر کانال های خاکی، نظیر زهکش ها، کاربرد زیادی دارد. از جمله مسئله مهمی که عامل ناپایداری سازه می شود، آبشستگی موضعی پایین دست آن می باشد. از این رو مطالعات زیادی، عمدتاً در فلوم های کوچک، صورت گرفته است که منجر به ایجاد روابط متعددی برای پیش بینی عمق حفره فرسایشی شده است. با توجه به نتایج مختلف بدست آمده همواره برای طراحان این نگرانی وجود دارد که کدام رابطه برای طراحی از دقت بیشتری برخوردار است. ازطرفی در طول سالیان گذشته متغییرهای تاثیر گذار بیشتری بر پدیده آبشستگی شناسائی که به تدریج مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از متغییرهای بسیار مهم که هنوز تاثیر آن بر میزان آبشستگی بررسی نشده است، تاثیر نشت روبه بالا است. لذا در این تحقیق از طریق ساخت مدل فیزیکی سازه کنترل شیب با مقیاس نسبتا بزرگ و انجام آزمایش های متعدد در این مدل ابتدا با استفاده از سه نوع اندازه رسوب بستر و برقراری سه مقدار دبی مختلف وتحت شرایط سه عمق مختلف پایاب، پروفیل حفره آب شستگی، بدون منظور کردن نشت از بستر، اندازه گیری گردید. سپس با استفاده از داده های اندازه گیری تعدادی از روابط موجود مورد مقایسه قرار گرفت و مناسب ترین این روابط معرفی شدند. در سری دوم، آزمایش های فوق با منظور نمودن نشت از بستر(با تعداد پنج دبی) تکرار شد. هدف این سری از آزمایش ها بررسی تاثیر نشت آب از بستر می باشد که برای اولین بار در پائین دست جت های عمودی مورد بررسی قرار می گیرد. نشت از بستر معمولا در این سازه ها به دلیل اختلاف تراز سطح آب دو طرف سازه کنترل شیب و یا به دلیل اختلاف تراز سطح آب زیرزمینی اطراف رودخانه با سطح آب درون رودخانه بوجود می آید. نتایج این تحقیق نشان داد که میزان نشت از بستر بطور قابل ملاحظه ای باعث کاهش حداکثر عمق آبشستگی می شود در حالیکه ابعاد حفره آبشستگی بخصوص طول آن افزایش می یابد. نتایج این بخش از تحقیق نیز با نتایج تحقیقی که بر روی جت های افقی قبلا انجام شده است مقایسه گردید و نشان داده شد که نتایج این تحقیق با نتایج بر روی جت افقی بدون کف بند افقی منطبق ولی با نتایج بر روی جت افقی با کف بند متفاوت است. به منظور بررسی علل نتایج حاصله، اندازه گیری مولفه های سه بعدی سرعت در شرایط با و بدون نشت رو به بالا درون حفره آبشستگی انجام گردید. نتایج نشان داد که مولفه رو به پائین سرعت در نزدیکی بستر در شرایط نشت کاهش می یابد و این باعث کاهش نیروی بالابرنده و در نتیجه کاهش ابعاد حفره آبشستگی می گردد. دراین تحقیق روابطی برای ابعاد حفره آبشستگی در شرایط با وجود نشت رو به بالا ارائه گردیده است

با توجه به هزینه بالای پروژه های تهیه و توزیع آب، ضرورت و اهمیت طراحی اقتصادی و بهینه نمودن اینگونه شبکه ها به گونه ای که بتوان با صرف حداقل هزینه ها، کلیه محدودیت های مورد نظر در شبکه را ارضا نمود کاملاً روشن و آشکار بوده، از طرفی کارهای انجام شده قبلی در این زمینه هر کدام دارای مشکلات و نواقص خاص خود می باشد، لذا در این تحقیق جهت طراحی بهینه سیستم های شاخه ای تحت فشار روش برنامه ریزی خطی مختلط ارائه گردید. تابع هدف که باید کمینه گردد، شامل هزینه های خرید لوله ها و کارگذاری آنها در شبکه، تأسیسات ایجاد فشار و بهره-برداری سالانه می باشد. محدودیت های هیدرولیکی حاکم بر شبکه از قبیل محدودیت های سرعت در لوله ها و فشار در گره ها در بهینه-سازی شبکه اعمال گردیدند. علاوه بر موارد فوق، یکی از عوامل مخرب که گاهاً منجر به وقوع خسارت و تخریب یک سیستم انتقال و توزیع می شود، پدیده ضربه قوچ در خطوط لوله می باشد، لذا بررسی پدیده ضربه قوچ تحت عنوان یک محدودیت به مدل اضافه گردید. داده های ورودی مورد استفاده در مدل بهینه سازی شامل اطلاعات آرایش لوله ها در شبکه، افت هیدرولیکی برای هر لوله به ازای قطرهای موجود در بازار، قیمت واحد طول هر قطر لوله و هزینه ایستگاه پمپاژ بوده و داده های خروجی از مدل قطرهای بهینه برای خطوط لوله، هد فشاری مورد نیاز در ابتدای سیستم و هزینه کلی شبکه می باشند. برای ارزیابی رفتار مدل از چند مساله طراحی استفاده شد. مقایسه نتایج طراحی بهینه بدست آمده از روش برنامه ریزی خطی مختلط با جواب های حاصل از سایر روش ها نظیر روش تحلیلی، روش برنامه ریزی خطی، روش عددی و غیره، دقت و رفتار مناسب مدل پیشنهادی را نشان داد. پس از بررسی و ارزیابی مدل در مقیاس کوچک، از آن برای طراحی بهینه خطوط اصلی و نیمه اصلی یک شبکه آبیاری و زهکشی واقعی استفاده گردید. در سناریوی اول بهینه سازی شبکه بدون در نظر گرفته پدیده ضربه قوچ یک کاهش 12 درصدی در هزینه های خرید را نشان داد. در سناریوی دوم بهینه سازی بر اساس جریانات میرا و لحاظ نمودن فشار مازاد ناشی از پدیده ضربه قوچ انجام گرفت، در این حالت نیز یک کاهش 9 درصدی در هزینه های خرید بدست آمد.

کنترل انرژی در جریان های با سرعت بالا، یکی از چالش های طراحی سازه های هیدرولیکی می باشد. این جریان ها برای مثال در جاهایی مانند سازه سرریز سدها، سیستم های زهکشی مناطق شهری و رودخانه های کوهستانی با شیب تند اتفاق می افتند. انرژی اضافی این جریان ها می تواند باعث خسارات جدی به سطوح سازه ها و همچنین آبشستگی پایین دست این سازه ها گردد. استهلاک انرژی سرریز سدها معمولاً توسط حوضچه ها ی آرامش، سرریز های پلکانی و پرش اسکی انجام می شود. از اقدامات دیگری که می تواند برای استهلاک انرژی به کار رود، قرار دادن موانع و زبری در بستر تندآب ها می باشد. استفاده از موانع با ابعاد بزرگ می تواند باعث جدایی جریان از روی تندآب، تشکیل جریان آشفته و در نتیجه کاهش انرژی جنبشی جریان گردد. از مشکلات استفاده از موانع، هزینه ی بالای ساخت و خطر کاویتاسیون آن ها می باشد. استفاده از زبری به صورت پیوسته در بستر تندآب ممکن است بتواند در شرایطی برابر با دیگر روش ها، روشی کارآمد برای افت انرژی باشد. تندآب های ساخته شده از گابیون ها یک مثال از تندآب های با بستر زبر می باشند، که مورد استفاده قرار گرفته اند. بنابراین اخیراً این سازه ها به خاطر اجرای آسان، صرفه اقتصادی و از همه مهم تر به دلیل سازگار بودنشان با محیط زیست ، مورد توجه خاصی قرار گرفته اند. در این تحقیق تأثیر اندازه زبری بستر تندآب بر میزان استهلاک انرژی جنبشی آب، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور در ابتدا پس از شناسائی پارامترهای موثر، رابطه ی عمومی بدون بعد ی توسعه داده شد. سپس آزمایش هائی بر روی مدل های فیزیکی در 3 شیب مختلف (15، 5/22و30 درجه) با قرار دادن 3 نوع زبری با اندازه های متفاوت (1/1، 43/1و 1/2 سانتی متر) و دانه بندی تقریباً یکنواخت بر روی بستر آن ها انجام شد. میزان استهلاک انرژی سازه در این نوع تندآب با انجام 48 آزمایش مختلف با دبی های بین 15 تا 45 لیتر بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که با وجود زبری بستر تندآب، میزان استهلاک انرژی از 12 تا 48 درصد نسبت به مدل با بستر صاف افزایش می یابد. همچنین نتایج حاوی این مطلب است، که به طور کلی شیب 5/22 درجه حداکثر و شیب 30 درجه حداقل میزان افت را در محدوده ی آزمایشات این تحقیق دارا می باشند. در نهایت نیز رابطه ای کلی جهت پیش بینی میزان افت انرژی در این نوع تندآب ارائه و با نتایج سایر محققین و همچنین سرریز های پلکانی، مقایسه شده 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.

پرش هیدرولیکی از جمله پدیده های هیدرولیکی شگفت آوری است که موجب استهلاک انرژی جنبشی آب می گردد. سازه های هیدرولیکی نظیر حوضچه های آرامش عمدتاً به منظور استهلاک انرژی در پائین دست سرریزها، تندآبها و دریچه ها از این خاصیت مهم پرش هیدرولیکی استفاده می نمایند. ابعاد این سازه ها بستگی مستقیم به مشخصات پرش هیدرولیکی دارد از این رو برای اقتصادی کردن این سازه ها، از دیرباز مطالعات گسترده ای به منظور مطالعه مشخصات پرش هیدرولیکی و چگونگی کنترل آن و یا به حداقل رساندن ابعاد آن صورت گرفته است. از جمله در سالهای اخیر مشخص گردیده است که زبری بستر حوضچه های آرامش می تواند در کاهش ابعاد پرش موثر باشد. با چنین فرضیه ای تحقیق حاضر انجام گرفته است تا با انجام آزمایشهای سیستماتیکی بتوان میزان و نحوه تأثیر آن را مشخص نمود. با این هدف ابتدا آزمایشهای متعددی برای اعداد فرود ورودی در محدوده 98/2 تا 81/11 در فلوم به عرض 80 سانتی متر انجام گرفت و پارامترهایی چون پروفیل سطح آب در طول پرش، پروفیل قائم سرعت در طول پرش با دقت اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل داده های حاصل از این آزمایشها نشان دادند که زبری ها باعث کاهش طول پرش و عمق پایاب مورد نیاز نسبت به حالت کلاسیک کاهش می‎گردد. علت این کاهش را می توان افزایش میزان نوسانات و توربولانس سرعت در روی زبریها دانست که باعث افزایش تنشهای رینولدز به میزان حدود 5 برابر می گردد. بررسی پروفیل های سرعت در پرش هیدرولیکی ایجاد شده بر روی بستر زبر و مقایسه آن با پروفیل های سرعت نازل دیواری نشان می دهد که سرعت ماکزیمم در هر مقطع از پرش بر روی بستر زبر سریعتر از بستر صاف کاهش می یابد. چنین نتایجی می تواند باعث کاهش شدید هزینه های سازه های مستهلک کننده انرژی گردد که از طرفی این سوال مطرح می شود که آیا کاهش طول حوضچه باعث افزایش نوسانات زیر فشار و در نتیجه ضخامت دال کف می شود یا خیر؟ تجزیه و تحلیل داده های حاصل از این آزمایشها نشان داد که مقادیر ماکزیمم نوسانات زیر فشار در مقایسه با همین مقادیر در پرش کلاسیک تفاوت چندانی نداشته و در نتیجه ضخامت دال کف حوضچه افزایش نمی یابد.

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.

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.

کف بند افقی از جمله سازه های هیدرولیکی است که در پائین دست دریچه ها، تندآبها و حوضچه های آرامش احداث می گردند. در بسیاری از مواقع جنس مصالح کف بند با مصالح رودخانه ی پائین دست متفاوت است و بنابراین دارای دو زبری متفاوت می باشند. معمولا این کف بندها یا از بتن و یا از سنگ چین ساخته می شوند. هرچند که از نظر هیدرولیکی تفاوت بار آبی بین دو بستر کف بند و بستر رودخانه وجود ندارد(چرا که هردو در یک تراز احداث می شوند) با این وجود در عمل در پائین دست کف بند، بستر رودخانه دچار آبشستگی شده که عمیق شدن آن باعث تخریب کف بند می گردد. بدین ترتیب، پیش بینی ابعاد آبشستگی برای مهندسین هیدرولیک بسیار با اهمیت می باشد. در این مطالعه به منظور بررسی اثر زبری کف بند افقی و رسوبات بستر پایین دست بر ابعاد آبشستگی، در مجموع 24 آزمایش با چهار نوع کف بند با زبری های به ارتفاع 2، 5، 10 و 28/14 میلیمتر در دو بستر با زبری های 8/0 میلیمتر و 4/1 میلیمتر و در فلومی به طول 15 متر، عرض 3/0 متر و ارتفاع 5/0 متر انجام شد. شرایط جریان بگونه ای تغیییر کرد که عدد فرود ذره در محدوده 91/3- 37/2 قرار داشت. حداکثر عمق آبشستگی در زمان های مختلف ثبت شد و مشاهده شد که سرعت آبشستگی در ابتدا بالا بوده و با گذشت زمان از سرعت آن کاسته می شود. آزمایش ها نشان داد که افزایش عدد فرود ذره باعث افزایش ابعاد آبشستگی می شود و اندازه دانه بندی رسوبات بستر با ابعاد چاله فرسایشی رابطه معکوس دارد. همچنین مشاهده شد که افزایش ارتفاع زبری کف بند افقی تاثیر بسزایی در کاهش ابعاد چاله آبشستگی دارد. در این تحقیق رابطه ای برای پیش بینی حداکثر عمق آبشستگی ارائه شد که به کمک آن می توان حداکثر عمق آبشستگی بدون بعد را برای زبری های نسبی و اعداد فرود ذره متفاوت محاسبه نمود.

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.

کنترل آب شستگی تکیه گاه پل از دیرباز مورد مطالعه محققین قرار داشته است که روشهای مختلفی همچون سنگ فرش، بلوک بتنی، گابیون یا توری سنگی، کیسه های ماسه ای، لحاف بتنی، دیواره موازی، طوقه تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است. صفحات مستغرق نیز از جمله روشهایی است که در سایر کارهای مهندسی رودخانه از جمله کنترل فرسایش ساحل، کنترل رسوب ورود به آبگیر، عمیق کردن بستر رودخانه، تغییر جهت و الگوی جریان و کاهش فرسایش در محل پایه های پل مورد مطالعه قرار گرفته است. در خصوص استفاده از صفحات مستغرق برای تکیه گاه مستطیلی کوتاه تاکنون مطالعه ای منتشر شده است که هدف اصلی این پایان نامه است. در این پایان نامه ضمن مروری بر منابع، اقدام به ساخت مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران گردید تا بتوان با آزمایشهای متعددی معیارهای طراحی صفحات مستغرق استخراج گردد. فلوم مورد استفاده دارای طول 8 متر، عرض یک متر، ارتفاع 6/0 متر و شیب ثابت 0003/0 می باشد. از تکیه گاه مستطیلی کوتاه به طول پیشروی 20 سانتی متر در کناره فلوم استفاده شد و در محدوده ای از بستر فلوم رسوب یکنواخت با اندازه متوسط 76/0 میلیمتر استفاده شد. صفحات مستغرق از جنس ورق گالوانیزه به ضخامت یک میلیمتر به شکل مستطیلی و به ارتفاع و طول برابر 5، 10 سانتی متر مطابق با توصیه ادگارد انتخاب گردید. عمق آب در تمام آزمایشها برابر 15 سانتی متر ثابت نگه داشته شد تا معیار ادگارد رعایت گردد. در این مطالعه ابتدا آزمایشهای شاهد بدون حضور صفحه برای چهار عدد فرود مختلف به مدت طولانی 13 ساعت انجام گرفت. نتایج این آزمایشها نشان داد که نزدیک به 83 درصد آب شستگی پس از زمان 2 ساعت از شروع آزمایش انجام می شود، از این رو برای کوتاه کردن زمان آزمایشها و با توجه به اینکه هدف اصلی تحقیق مقایسه گزینه های مختلف بوده است و نه استخراج رابطه ای، برای سایر آزمایشها از جمله آزمایش های شاهد، زمان دو ساعت منظور شد.. پس از انجام آزمایش های شاهد، گزینه های مختلفی از نحوه قرارگیری صفحات و تعداد آن ها مورد آزمایش قرار گرفت. میزان درصد کاهش عمق آب شستگی نسبت به آزمایش شاهد محاسبه شد. نتایج نشان داد که تعداد صفحات تأثیری بر کاهش عمق آب شستگی ندارد و تک صفحه متصل به دیواره بالادست تکیه گاه بیشترین کاهش را دارد. آزمایشهای با صفحه به طول 2h و تغییر دادن زاویه نصب آن انجام و بهترین زاویه 40 درجه انتخاب گردید. همچنین آزمایشهایی با افزایش طول صفحه به سه برابر ارتفاع آن انجام گردید که نشان داد این صفحه تا 89 درصد عمق آبشستگی را کاهش می دهد. آزمایشها نیز با تغییر ابعاد صفحات نیز به عمل آمد و در نهایت صفحه بهینه به ارتفاع یک سوم عمق آب، طول سه برابر ارتفاع صفحه و زاویه 40 درجه نسبت به جهت جریان نصب شده در محل گوشه بالادست تکیه گاه تعیین گردید. آزمایشهای تکمیلی نیز نشان داد که صفحه نصب شده باعث تغییر ناچیزی در پروفیل سطح آب بالادست ایجاد می کند. برداشت الگوی سه بعدی سرعت نیز نشان داد که صفحات باعث جابجایی خطوط جریان از محل تکیه گاه به وسط رودخانه می شود به طوری که ناحیه سکونی در بالادست تکیه گاه و پایین دست صفحه شکل می گیرد که عامل اصلی کاهش عمق آب شستگی 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.

با ورود جریان به قوس، جریان تحت تاثیر دو نیروی گرادیان عرضی فشار و گریز از مرکز قرار می گیرد که باعث به وجود آمدن جریان های حلزونی می شود. چنین الگوئی عامل عمده ی فرسایش در قوس خارجی و رسوبگذاری در قوس داخلی است و اصلاح این الگو با هدف کاهش فرسایش با روش های مختلفی امکان پذیر است که از جمله می توان به نصب سرریز w اشاره کرد. در تحقیق حاضر با اندازه گیری مولفه های سه بعدی سرعت در دو شرایط با و بدون حضور سرریز w، تغییر الگوی جریان و بخصوص سرعت های عرضی و تنش برشی درقوس 90 درجه تند بررسی شده است. سرعت های طولی و عرضی جریان برای دبی های مختلف با استفاده از سرعت سنج سه بعدیjfe alec اندازه گیری شد. آزمایش ها درسه دبی15، 25 و 35 لیتر در ثانیه و در عمق ثابت 17 سانتیمتر صورت گرفت. کف فلوم دارای زبری 5 میلیمتر بود که با چسب آهن بر روی کفپوش چسبانده شده است. به منظور تعیین گره های اندازه گیری سه مولفه سرعت قوس کانال به 10 مقطع عرضی به ترتیب مقاطع واقع در زوایای صفر، 10، 20، ... و90 درجه تقسیم و در هرمقطع نیز 12 خط قائم در نظر گرفته شد. هر خط قائم نیز به 4 لایه به ترتیب از کف 3، 7، 11و 15 سانتیمتر تقسیم گردید. علاوه براین، انداره گیری ها درمسیر مستقیم به فاصله 30 سانتیمتری بالا دست و 80 سانتیمتری پائین دست فلوم بعمل آمد. بدین ترتیب در هر آزمایش تعداد 336 گره برای اندازه گیری مولفه های سرعت منظور شد. نتایج مورد مطالعه نشان می دهد که حضور سرریز w باعث می شود تا در بالادست محل نصب توزیع عمقی جریان یکنواخت تر و اثر دو نیروی گرادیان عرضی فشار و گریز از مرکز بگونه ای اصلاح می شود که جریان های ثانویه تشکیل نمی شود. هم چنین در بالا دست محل نصب توزیع عرضی تنش برشی بی بعد بستر با حضور سرریز w نسبت به قبل از نصب سرریز یکنواخت تر می شود، بطوریکه در ساحل خارجی کاهش و در ساحل داخلی افزایش یافته است.

در مدل سازی کیفیت آب، غلظت رسوبات چسبنده از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. غلظت رسوبات چسبنده در آب، عمدتا توسط پدیده های فرسایش و رسوبگذاری کنترل می شود. فرمول ها و مدل های فرسایش و رسوبگذاری موجود فاقد مبانی و مفاهیم فیزیکی بوده و قابل استفاده برای مدل سازی بلند مدت کیفیت آب نمی باشند. لذا نیاز به رویکرد و فرمول و الگوریتم مدل سازی جدیدی می باشد که هم سریع و هم دقیق باشد. مدل پیشنهادی این رساله فقط مختص بستر با رسوبات چسبنده با درصد رس حداقل ده درصد و با ماسه بسیار اندک و غلظت پائین رسوبات معلق می باشد. در مدل، پتانسیل نرخ فرسایش معادل نرخ اختلاط از روی گل روان در نظر گرفته شده است. تنش برشی بستر نیز به صورت یک متغیر احتمالاتی در نظر گرفته شده و فرسایش تحت تاثیر دنباله انتهایی یک توزیع احتمالاتی تک متغیری برای تنش برشی لحظه ای قرار دارد. تنش برشی بحرانی را نیز که در مدل، معادل مقاومت برشی واقعی بستر در نظر گرفته می شود، به چگالی خشک رسوبات بستر و چسبندگی ارتباط داده شده است. در این رساله، برای یافتن تغییرات چگالی خشک در عمق و در دوره های مختلف تحکیم، از آزمایش استوانه تحکیم استفاده شده است. لایه بندی بستر در مدل ضروری است. مدل پیشنهادی نیاز به هشت متغیر فیزیکی دارد که هفت متغیر آن را با کمک آزمایش می توان اندازه گیری کرده و به برآوردهای اولیه ای از آنها دست پیدا کرد. تنها متغیری که قابل اندازه گیری نیست و باید در مراحل واسنجی مورد ارزیابی و تخمین قرار گیرد، ضریب مربوط به توزیع احتمال تنش برشی می باشد. نمونه برداری آب و رسوب از مصب سد سفید رود و آزمایش های فرسایش در یک فلوم مستقیم با امکان گردش آب و رسوب انجام شده است. مدل به خوبی ظرفیت کالیبره شدن دارد و نتایج شبیه سازی توسط آن، مشخصات استهلاکی نمایی نرخ فرسایش را به خوبی شبیه سازی کرده است.

وقوع و پدیده آبشستگی در اطراف پایه پل یکی از عمده ترین دلایل تخریب پل ها می باشد. آبشستگی پایه پلها به دلیل وجود جریان های رو به پایین و برگشت آنها پس از برخورد به بستر اطراف پایه پل ها، است. افزایش و کاهش قدرت این جریانها منجر به کاهش یا افزایش عمق آبشستگی می گردد. روش های مهار و جلوگیری از آبشستگی بر اساس مطالعات انجام شده بر روی مکانیزم آبشستگی بنیاد گذاشته شده است. راه کارهای کاهش آبشستگی در پایه پل ها را می توان به دو دسته کلی روش های پوششی همراه با مقاوم سازی بستر رودخانه و استفاده از وسایل دگرگون کننده جریان دسته بندی نمود. در این تحقیق با فرض اینکه زبری می تواند باعث کاهش قدرت جریان های رو به پایین و درنتیجه کاهش عمق آبشستگی گردد آزمایش هائی با ابعاد زبری و شرایط جریان متفاوت انجام گرفت. این زبری ها زائدهایی هستند که بر سرتاسر پایه و با فواصل مختلف در اطراف پایه نصب می گردند. زبری های نصب شده بر روی بدنه پایه پل، به دو ناحیه بالای بستر و زیر بستر تقسیم می شوند. ناحیه بالای بستر به عنوان یک مانع در مقابل جریانهای رو به پائین عمل کرده و قدرت جریانهای رو به پائین را در اثر برخورد با زبری ها کاهش می دهند و ناحیه زیر بستر ، قدرت جریان های رو به پائین و خصوصا فعالیت گرداب های نعل اسبی را کاهش می دهند. به همین منظور در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی اثر زبری های مستطیلی شکل بر کاهش میزان عمق آبشستگی موضعی پایه پل، پرداخته شد. آزمایشات در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز که به یک کانال مستطیلی مستقیم مجهز بود، انجام شد. با توجه به محدودیت های فلوم، از پایه مربعی به ضلع 4 سانتیمتر جهت انجام آزمایشات استفاده شد. زبری ها نیز با ارتفاع های (1/8)d ، (2/8)d و (3/8)d و عرض های (1/16)d ، (2/16)d و (4/16)d و با فواصل قرارگیری هر ردیف زبری در طول پایه، به میزان (1/4)d ، (2/4)d و (3/4)d ، (d عرض پایه می باشد)، نسبت به هم، موردآزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که استفاده از زبری ها در اطراف پایه پل، باعث کاهش میزان عمق آبشستگی موضعی خواهد شد. میزان کاهش به نحوه چیدمان زبری، ابعاد و شرایط جریان بستگی دارد. در ادامه، نتایج در غالب نمودارهایی ارائه شد که حاکی از تاثیر کاهنده عمق آبشستگی تا حداکثر 70 درصد می باشد.

یکی از راه های کنترل فرسایش قوس خارجی استفاده ازآبشکن ها می باشد.از آنجا که آبشکن ها مانعی در برابر جریان می باشند، خود تحت فرسایش قرار می گیرند. یکی از روش های حفاطت آبشکن ها استفاده از سنگ چین می باشد. در این تحقیق هدف بررسی اثر هندسه آبشکن های t و l شکل و قطرسنگ چین بر پایداری سنگ چین پیرامون آبشکن هامی باشد. بر این اساس فلومی با قوس 90 درجه انتخاب گردید. ابتدا آزمایش هایی به منظور تعیین محدوده فرسایش پذیر انجام شد. پس از این مرحله آبشکن ها در محدوده مورد نظر نصب شدند. در هر کدام از آبشکن ها چهار زاویه دماغه، سه طول دماغه و سه قطر سنگ چین در نطر گرفته شده بود. با انجام آزمایش ها مشخص گردید با افزایش زاویه دماغه در آبشکن های tوl شکل پایداری سنگ چین ها کاهش می یابد. همچنین مشخص گردید با افزایش طول دماغه در آبشکن هایt و l شکل پایداری سنگ چین ها نیز کاهش می یابد. نتایج تحقیق حاضر با نتایج آبشکن های مستقیم در قوس مقایسه گردید و مشخص شد سنگ چین پیرامون آبشکن هایt وl شکل پایداری بیشتری دارد. همچنین مشخص گردید آبشکن t شکل عملکرد بهتری نسبت به آبشکن l شکل دارد. بر این اساس آبشکن tشکل با طول دماغه 50 درصد طول جان و زاویه دماغه 90 درجه به عنوان آبشکنی که بهترین عملکرد را از نظر پایداری سنگ چین پیرامون دارد، معرفی گردید. در نهایت روابطی بر اساس عدد فرود و عدد پایداری به منظور طراحی سنگ چین پیرامون آبشکن هایt و l شکل ارائه گردید.

یکی از روش های تخلیه رسوب حوضچه های ترسیب در ابتدای شبکه های آبیاری زهکشی، لایروبی هیدرولیکی است که با ایجاد موج ناگهانی و یا برقراری سرعت زیاد در حوضچه، رسوبات تخلیه می شوند. این روش هرچند مزایای زیادی دارد ولی برای تخلیه رسوب باید بخشی از جریان آب مجدداً به رودخانه برگشت داده شود. از آنجاکه بخشی از رسوب نهشته شده در حوضچه رسوبات چسبنده هستند، باعث تحکیم رسوبات نهشته شده می گردد و برای تخلیه کامل رسوبات باید زمان تخلیه طولانی تر گردد که این مستلزم تلفات آب بیشتر نیز می باشد. از طرفی در زمان تخلیه رسوب عملاً جریان آب به سمت کانال انتقال و شبکه قطع می گردد. از این رو روش هایی که بتواند زمان تخلیه را کوتاه تر نماید می تواند باعث کاهش تلفات آب و نیز کاهش هزینه های بهره برداری گردد. برای این منظور باید رسوب تحکیم یافته مجدداً تعلیق گردد و شرایط تعلیق رسوب تا زمان تخلیه آن نیز فراهم گردد. در این مطالعه ایده استفاده از جت مستغرق برای تأمین هدف فوق بررسی شده است. برای این منظور و رسیدن به اهداف این تحقیق آزمایش هایی بر روی مدل های فیزیکی بدون حضور جت (آزمایش شاهد) و با حضور جت انجام گرفت. در آزمایش های با حضور جت، سه دبی مختلف جت (58/0، 85/0، 05/1 لیتر بر ثانیه)، سه زاویه مختلف برخورد جت (30، 45، 70 درجه) و سه فاصله طولی مختلف جت مستغرق از دریچه تخلیه (20، 35، 50 سانتی متر)، به کار گرفته شد. با توجه به آزمایش شاهد در حالت بدون حضور جت مستغرق، در مجموع 28 آزمایش انجام شد. سپس با استفاده از آنالیز ابعادی مشخص شد که راندمان متوسط رسوبشویی وابسته به نسبت بی بعد فاصله طولی جت مستغرق از دریچه تخلیه، زاویه یرخورد جت به رسوب و عدد فرود جت مستغرق می باشد. نتایج آزمایش های انجام شده نشان داد که با وجود جت مستغرق، شرایط هیدرولیکی جدیدی در حوضچه ترسیب برقرار می شود که با تعلیق رسوبات نهشته شده، سرعت فرسایش زیاد و در نتیجه راندمان رسوبشویی افزایش می یابد. به طور کلی نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبت بی بعد فاصله طولی جت مستغرق از دریچه تخلیه، راندمان متوسط به ازای زوایای برخورد 30 و 45 درجه افزایش یافته است اما به ازای زاویه برخورد 70 درجه، راندمان متوسط ابتدا افزایش و سپس کاهش یافته است. همچنین با افزایش عدد فرود جت مستغرق در همه حالت ها راندمان متوسط و بیشینه افزایش یافته است. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه برخورد جت مستغرق، میدان چرخشی وسیع تری در عقب جت ایجاد می شود که باعث فرسایش رسوبات بالادست جت می شود.

سازه تندآب سنگی ویا گابیونی در شبکه های آبیاری و زهکشی کاربرد زیادی دارد و میزان انرژی جنبشی اضافی در پایین دست این سازه توسط پرش هیدرولیکی مستهلک می گردد. یکی از انواع پرش در پائین دست تندآب ها، پرش نوع b است که ابتدای آن در کانال بالادست با شیب مثبت و انتهای طول غلتابی در کانال پایین دست با کف افقی قرار گیرد. تعیین مشخصات پرش از جمله نسبت عمق های مزدوج و طول غلتابی بر روی تندآب با بستر زبر به طراحی مناسب و اقتصادی دیواره ها و طول حوضچه آرامش پایین دست کمک خواهد کرد. مطالعات متعددی در خصوص پرش نوعb پایین دست تندآب های با بستر صاف انجام شده است ولی در خصوص تاثیر زبری بر مشخصات پرش، اطلاعات چندانی در اختیار نیست. در این تحقیق، اثر ارتفاع زبری بر مشخصات پرش هیدرولیکی نوع b مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش ها در محدوده وسیعی از زبری (35/0، 1/1، 7/1، 4/2و9/2 سانتیمتر)، دبی و عدد فرود انجام شدند. مشخصات کاربردی پرش از جمله نسبت عمق های مزدوج و طول غلتابی در چندین مرحله از آزمایش اندازه گیری شد و متوسط آنها مبنای تحلیل داده ها قرار گرفت. در این مطالعه ابتدا با استفاده از نطریه باکینگهام و خود تشابهی و به کار بردن پارامتر k، اختلاف تراز سطح بالادست و پایین دست پرش، که برای اولین بار استفاده شده است روابط بدون بعدی به منظور محاسبه نسبت عمق-های مزدوج بدست آمد. مزیت استفاده از k این است که رابطه به شیب تندآب وابسته نیست. نتایج نشان داد که این روابط برای کلیه زبری ها و شیب های تنداب صادق بوده و عدم قطعیت آن در حدود 15 درصد است. همچنین بررسی داده های مربوط به طول غلتابی نشان داد میزان خطای روابط موجود در برآورد طول غلتابی بـسیار زیاد است بطوریـکه با افزایش زبری میـزان خطا به 122 درصد می رسد. در نهایت با استفاده از ترسیم نمودار و همچنین آنالیز داده ها که صورت گرفت رابطه ای کاربردی به منظور محاسبه طول غلتابی پرش نوع b در سطح صاف و زبر با دقت حدود 14 درصد استخراج شد

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.

یکی از روش های موثر و به‏ صرفه جهت ساماندهی رودخانه‏ها در محل قوس‏ها استفاده از آبشکن‏هاست. الگوی جریان در قوس محافظت شده توسط سری آبشکن‏ها، به دلیل تأثیرات آبشکن‏ها بر الگوی جریان و جریانات ثانویه و تأثیرات متقابل آبشکن‏ها برهم پیچیده‏تر از حالت عادی ‏است. هدف از تحقیق حاضر بررسی آزمایشگاهی تأثیر طول و زاویه‏ی آبشکن‏ها بر الگوی جریان در قوس است. به منظور انجام آزمایش‏های مورد نظر از یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 90 درجه ملایم با نسبت 4 r/b= ، عرض 7/0 متر و عمق آب 14/0 متر استفاده شد. آزمایش‏ها در دو مرحله انجام شد. هدف از آزمایش‏ مرحله‏ی اول بررسی الگوی جریان در قوس و برای انجام مقایسه بین الگوی جریان در حالت بدون آبشکن و با آبشکن بود. هدف از آزمایش‏های مرحله‏ی دوم بررسی الگوی جریان در قوس با حضور آبشکن و بررسی تأثیر تغییرات طول و زاویه‏ی آبشکن‏ها بر آن بود. برای بدست آوردن الگوی جریان در تمام آزمایش ها، مولفه های سه بعدی سرعت جریان توسط یک دستگاه سرعت سنج سه بعدی الکترومغناطیس تحت شبکه بندی منظم و منحصر به فرد برای هر آزمایش برداشت گردید. برای بررسی اثر طول آبشکن بر الگوی جریان، از سه طول 5/10، 14 و 5/17 سانتیمتر که به ترتیب معادل 15%، 20% و 25% عرض کانال هستند، استفاده شد. برای بررسی اثرات زاویه‏ی آبشکن‏ها بر الگوی جریان از سه زاویه‏ی 60، 90 و 120 درجه که به ترتیب معادل آبشکن‏های دافع، قائم و جاذب هستند استفاده گردید. نتایج مطالعه نشان می دهد که حضور سری آبشکن‏ها سبب یکنواختی سرعت بالادست و انتقال ناحیه‏ی پرسرعت از مجاورت دیواره‏ی خارجی به سمت میانه‏ی کانال تا دیواره‏ی داخلی می‏شود. اما حضور آبشکن‏ها بیشینه‏ی سرعت جریان را در قوس افزایش می‏دهد که میزان افزایش با توجه به طول و زاویه‏ی قرارگیری آبشکن‏ها متفاوت بوده و بیشینه سرعت برابر با 42/80 سانتیمتر بر ثانیه و در حضور آبشکن‏های قائم با طول 25 درصد عرض کانال رخ داده است. تنش برشی بستر در اثر حضور آبشکن‏ها افزایش یافته و تغییر طول و زاویه‏ی آبشکن‏ها میزان افزایش تنش را تحت تأثیر قرار می‏دهد اما تأثیر چندانی بر موقعیت مکانی رخداد تنش برشی ندارد، بطوریکه، در تمام حالات، تنش برشی بیشینه نسبی در زاویه‏ی 70 تا 80 قوس و به میزان 86/5 برابر تنش برشی بالادست رخ داده است.

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

در بسیاری از سازه های هیدرولیکی جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به سازه و نیز فرسایش توسط جریان آب ، نیاز به مستهلک کردن انرژی آن می باشد. در عمل روش های گوناگونی جهت مستهلک کردن آن وجود دارد. از جمله این روش ها پرش هیدرولیکی و سازه ای که در آن این پدیده رخ می دهد حوضچه آرامش می باشد. به منظور کنترل پرش هیدرولیکی، می توان از پله ناگهانی نیز استفاده نمود. در این تحقیق اثر ارتفاع پله ناگهانی بر مشخصات پرش از قبیل اعماق متناظر، طول و راندمان پرش و مقایسه با مشخصات پرش در حالت کلاسیک(بدون پله) و نیز حوضچه هایusbr ii و usbr iii بررسی گردید. جهت انجام این تحقیق از آزمایشگاه دانشکده مهندسی و علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز استفاده شد. در این تحقیق 34 آزمایش که 8 آزمایش با بستر صاف و بدون پله و بقیه آزمایشات با پله انجام شد، ارتفاع پله ها برابر با 6/3، 5/4و 4/5 سانتی متر در نظر گرفته شد. تمامی آزمایشات در محدوده عدد فرود 92/4 تا 25/7 و عدد رینولدز 58/40322 تا 7/104838 انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که حالت با پله، نسبت به حالت بدون پله باعث کاهش عمق ثانویه پرش تا 7/7 درصد ،کاهش طول پرش قریب به 50 درصد ،کاهش طول غلطابی تا بیش از 30 درصد و افزایش راندمان تا 2/10 درصد می باشد. همچنین ازمقایسه حالت با پله با نتایج حوضچه usbr iii، ملاحظه شد، که به ازای عمق اولیه پرش یکسان، مقادیر عمق ثانویه و طول پرش در حالت با پله نسبت به مقادیر پیشنهادیusbr iii بزرگتر می باشد وهمچنین از مقایسه حالت با پله با نتایج حوضچه usbr ii، ملاحظه شد، به ازای عمق اولیه پرش یکسان، تقریباً همخوانی خوبی بین عمق ثانویه در حالت با پله و مقادیر پیشنهادی usbr iiوجود دارد، در حالیکه طول پرش در حالت با پله، بیشتر از مقادیر پیشنهادی usbr ii می باشد.

روشی که اخیراً برای کنترل فرسایش در قوس رودخانه ها مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از صفحات ذوزنقه ای می باشد. این سازه ها جریانهای ثانوی را کاهش می دهند و جهت جریانی را که از رویشان بگذرد به صورت عمود بر موقعیت سازه تغییر می دهند. بدین ترتیب الگوی عمومی جریان در خم را تغییر داده که در نتیجه آن سرعت جریان در نزدیک ساحل خارجی کاهش می یابد. منطقه تجمع خطوط جریان از محل قوس خارجی به سمت مرکز هدایت می شود وتوزیع مجدد سرعت در نهایت باعث دورتر شدن خط القعر رودخانه ازمحل پنجه ساحل به وسط رودخانه خواهد شد. پیش بینی می شود، آبشستگی دماغه این سازه از سازه آبشکن و سرریز های مستغرق کمتر باشد. به دلیل جدید بودن سازه، تاکنون آزمایش و بررسی خاصی برای تعیین معیار های طراحی این سازه در قوس 90 درجه ملایم انجام نگرفته است. از اینرو، بررسی صورت گرفته روی تاثیر زاویه، عدد فرود و فاصله بین صفحات ذوزنقه ای روی وضعیت فرسایش در دیواره خارجی قوس 90 درجه ملایم متمرکز شده است. تحقیق حاضر شامل 22آزمایش برای صفحات مستطیلی و ذوزنقه ای در زوایای قرارگیری،طول صفحات،فواصل و اعداد فرود مختلف انجام گرفت. تمامی آزمایش ها در فلومی با قوس 90 درجه ملایم، دارای انجام شده است. با بررسی توپوگرافی بستر و سایر نمودار های رسم شده، معلوم گردید به طور کلی در هر حالت عمق چاله آب شستگی اطراف هر سازه، در ساحل خارجی کمتر ازدماغه ی سازه می باشد. از مقایسه صفحه ذوزنقه ای با صفحه مستطیلی می توان گفت که صفحه ذوزنقه ای در دور کردن آبشستگی از ساحل خارجی قویتر عمل می کند؛ ضمناً ماکزیمم عمق آبشستگی در صفحه مستطیلی (به عنوان مثال در آزمایش چند صفحه ای حدود 2/63 درصد و تک صفحه ای حدود6/30 درصد) بیشتر از صفحه ذوزنقه ای می باشد. با توجه به پیچیدگی زیاد جریان در خم ها، این مزیت ها، استفاده از این سازه را در برخی طرح ها به عنوان یکی از گزینه های مورد توجه مطرح می سازد.

یکی از مهم ترین عوامل آسیب و خرابی سازه های هیدرولیکی،وقوع آبشستگی موضعی است. . آبشستگی معمولا دراثر وقوع حریان های سه بعدی ناشی از موانع درمسیر جریان رودخانه بوجود می اید. در محدوده تمام سازه های متقاطع با رودخانه وقوع آبشستگی حتمی است که ممکن است آنقدر گسترش یابد تا سازه را تخریب کند. برای طراحی مطمئن و اقتصادی سازه های هیدرولیکی که در مسیر جریان قرار دارند دو روش اجرا می شود که یکی تخمین مناسبی از حداکثر عمق آبشستگی است تا بر اساس آن بتوان پی سازه را بگونه ای طراحی کرد که با وجود آبشستگی مشکلی برای پایداری سازه بوجود نیاید. روش دوم که در حال حاضر بسیار کاربرد دارد و اقتصادی تر نیز می باشد و بخصوص برای سازه هائی که قبلا احداث شده اند بیشتر کاربرد دارد، استفاده از روش هائی برای کنترل یا تثبیت آبشستگی است که از جمله این روش ها پوشش بستر رودخانه می باشد. مصالح زیادی برای پوشش استفاده می شود ولی کاربردی ترین و اقتصادی ترین این پوشش ها استفاده ار مصالح سنگی یا ریپ رپ است. ریپ رپ دارای مزایای زیادی است از جمله در دسترس بودن و از جنس مصالح رودخانه است که از نظر زیست محیطی بسیار اهمیت دارد. اندازه ریپ رپ معمولا بسیار بزرگتر از ذرات مصالح رسوبی بستر می باشد. به همین دلیل در لبه ریپ رپ آبشستگی اتفاق می افتد که به تدریج افزایش و عمق آبشستگی افزایش یافته و باعث تخریب ریپ رپ می گردد. محققان زیادی به تخریب لایه ریپ رپ در اثر فرسایش لبه اشاره کرده اند ولی تاکنون تحقیقی خاص در این زمینه انجام نشده است و مکانیزم آن دقیقا مشخص نیست. از این رو ضروری است تا با انجام ازمایش هائی بتوان علاوه بر شناخت مکانیزم تخریب ریپ رپ ، عوامل موثر در پیدایش آن را شناخت و روش هائی برای کنترل آن پیشنهاد کرد. بنابراین هدف اصلی این تحقیق بررسی ازمایشگاهی نحوه فرسایش لبه ریپ رپ و تاثیر آن بر تخریب لایه ریپ رپ می باشد. مهمترین فرضیه تحقیق این استکه اختلاف زبری مصالح ریپ رپ و بستر باعث فرسایش در محل لبه ریپ رپ می شود.

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.

در دهه¬های اخیر تغییر آب و هوا، تغییر شرایط جریان و رسوب، گسترش زمینهای کشاورزی و مناطق شهری و تصرف در حریم رودخانه¬ها باعث تغییر در مرفولوژی رودخانه¬ها شده است. تغییر شکل رودخانه¬ها با فرسایش و رسوبگذاری همراه است که سبب آسیب رساندن به سازه¬های حاشیه¬ی رودخانه¬ها و تخریب زمینهای با ارزش کشاورزی می¬شود. این فرآیند در طول گسترده¬ای از ساحل رودخانه رخ می¬دهد که حفاظت سازه¬ای آن به دلیل بالا بودن هزینه¬ها عملا امکان پذیر نیست. امروزه استفاده از روش¬های زیست مهندسی (غیر سازه¬ای) به دلیل اقتصادی بودن و سازگاری با شرایط زیست محیطی، به طور فزآینده¬ای رو به گسترش است. نداشتن آگاهی از ویژگی¬های زیست فنی گونه¬های گیاهی از محدودیت¬های استفاده از روش¬های زیست مهندسی در ساماندهی سواحل رودخانه¬ها است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر ریشه درختان در افزایش مقاومت برشی خاک و پایداری شیب سواحل رودخانه¬ها می¬باشد. در این مطالعه تعداد 12 پایه¬ی درختی از دو گونه ساحلی گز و پده در بازه¬ی نسبتا مستقیمی از رودخانه سیمره به صورت کاملا تصادفی انتخاب شدند. سامانه ریشه با روش مقطع پروفیل دایره¬ای در جهت شیب ساحل و جریان آبراهه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می¬دهد که با افزایش عمق، تعداد و نسبت سطح ریشه، ابتدا افزایش و سپس کاهش می¬یابد. بیشینه این روند برای گونه گز و پده به ترتیب در عمق 60-50 و 100-90 سانتی¬متری رخ می¬دهد. عمق نفوذ ریشه درختان پده بیشتر از درختان گز است. متوسط تعداد ریشه در افق¬های 10 سانتی¬متری برای گونه گز و پده به ترتیب 5/2 و1/4 و متوسط نسبت سطح ریشه 10/0 و 26/0 درصد می¬باشد. تعداد ریشه¬ها در ناحیه بالایی شیب و جریان برای هر دو گونه بیشتر از ناحیه پایینی است. متوسط نسبت سطح ریشه به جز برای گونه پده، آن هم در جهت شیب، در سایر موارد در ناحیه بالایی بیشتر از ناحیه پایینی است. رابطه مقاومت کششی با قطر ریشه به صورت تابع توانی منفی است. متوسط مقاومت کششی ریشه گونه گز و پده برابر 4/19 و 9/25 مگاپاسکال می¬باشد. مقدار افزایش مقاومت برشی خاک برای ریشه¬های 20-1 میلی¬متر درختان گز و پده به ترتیب؛ 3/12 و 12/24 کیلو پاسکال می¬باشد. ریشه درختان سبب افزایش ضریب پایداری شیب ساحل رودخانه می¬شود. برای سواحل با خاک¬ ماسه¬ای و شیب 1:4 تا 1:1 پایداری شیب برای گونه گز و پده به ترتیب؛ 5/19-3/7 و5/44-6/13 درصد افزایش می¬یابد. تاثیر ریشه درختان پده در پایداری شیب بیشتر از درختان گز می¬باشد. تاثیر ریشه در افزایش ضریب پایداری با افزایش شیب، افزایش و با افزایش ارتفاع ساحل، کاهش می¬یابد. در شرایط این تحقیق ریشه درختان در حالت افت سریع سطح آب در رودخانه¬، سبب افزایش 8/2 تا 3/18 درصدی ضریب پایداری شیب ساحل می¬شوند. هر اندازه مقدار افت بیشتر شود تاثیر ریشه¬ها کمتر می¬شود. نتیجه این پژوهش سبب افزایش آگاهی در مورد کاربرد روشهای زیست مهندسی خاک در ساماندهی سواحل رودخانه¬ها گردید.

تغییرات بستر و سواحل رودخانه ها امر بسیار مهمی بوده و تحقیقات زیادی را به خود اختصاص داده است. این تغییرات به ویژه در قوس رودخانه ها مشهودتر است. یکی از راه های تثبیت دیواره در قوس خارجی استفاده از سازه آبشکن می باشد. آبشکن ها می توانند مستغرق و یا غیر مستغرق باشند، آبشکن های مستغرق بیشتر در مسائل کشتیرانی و آبشکن غیر مستغرق در مسائل آبخیزداری کاربرد دارند. کارایی اصلی آبشکن های رودخانه ای، انحراف جریان از کناره رودخانه و هدایت آن به سمت مجرای اصلی است. نتیجه انحراف جریان، توسعه یک ناحیه چرخشی با تلاطم شدید در پیرامون آبشکن است که به صورت گسترده تری در پایین دست آبشکن ظاهر می گردد .فرآیند هیدرولیکی این جریان، توسعه حفره آبشستگی در پیرامون آبشکن، و ته نشست بار رسوبی در پایین دست و کناره رودخانه است. آبشستگی یک خطر جدی برای سازه آبشکن محسوب می شود. تاکنون در خصوص جنبه های مختلف آبشکن ها تحقیقات گوناگونی صورت گرفته است ولی تاکنون در خصوص پایداری آبشکن ها تحقیقات زیادی صورت نگرفته است و تحقیقات اندک موجود غالباً در مسیر مستقیم بوده است در حالی که عمده ترین کاربرد استفاده از آبشکن ها در قوس ها می باشد. یکی از رایج ترین و در عین حال اقتصادی ترین روش ها، استفاده از سنگ چین می باشد. هدف از این تحقیق بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن بر روی پایداری سنگ چین های بکار برده شده جهت محافظت از آبشستگی دماغه آبشکن مستغرق در قوس است تا بتوان طراحی مناسبی از سنگ چین های محافظ آبشکن انجام داد. به همین منظور در یک فلوم آزمایشگاهی 90 درجه ملایم آزمایش ها صورت گرفت. در این آزمایش ها برای بررسی اثر پارامترهای آبشکن در پایداری سنگ چین از 3 طول آبشکن برابر 15%، 20% و 25% عرض فلوم، سه نسبت فاصله به طول آبشکن معادل 3، 4 و 5 ، چهار دبی جریان معادل 25، 29، 32 و 36 لیتر در ثانیه، سه ارتفاع آبشکن معادل 6.5، 8.5 و 10.5 سانتی متر و شش اندازه سنگ چین برابر 5.5، 7.9، 11.1، 14.3، 17.9 و 22.2 میلی متر استفاده شد. رسوب بستر با قطر متوسط 1.5 میلی متر در تمامی آزمایش ها ثابت بود. پس از ایجاد شرایط شکست، برداشت داده ها صورت گرفت. تحلیل نتایج نشان داد که با افزایش طول آبشکن در مقطع پایداری سنگ چین کاهش یافته و در عدد فرود پایین تری در بالادست شکست رخ می دهد. پایداری سنگ چین با افزایش نسبت فاصله بین آبشکن ها از 3 به 5 کاهش می یابد و با افزایش ارتفاع نسبی آبشکن با تغییر در الگوی جریان و ایجاد تلاطم، شکست سریع تر رخ داد. بنابراین تغییرات تمامی پارامترهای آبشکن بر پایداری سنگ چین تأثیر گذار می باشند. سه نوع حالت شکست سنگ چین شناسایی شد که پارامترهای آبشکن در نوع شکست پیش آمده تأثیر گذار بودند. با استفاده از تحلیل های آماری روابطی برای تعیین اندازه سنگ چین و پایداری آن در شرایط مختلف جریان و پارامترهای متغیر هندسی آبشکن داده شد. در نهایت نیز فاکتوری به نام فاکتور شکست معرفی گردید تا بتوان با دانستن شرایط آبشکن نوع شکست احتمالی را پیش بینی نمود.

فرسایش در ساحل بیرونی قوس رودخانه ها، باعث مهاجرت جانبی رودخانه ها و در نتیجه از بین رفتن زمین های کشاورزی، جاده ها، تأسیسات مجاور رودخانه ها، اکوسیستم های ساحلی و زیستگاه آبزیان رودخانه می شود. به منظور کاهش و کنترل فرسایش سواحل و همچنین ترمیم و توسعه زیستگاه ماهی ها و دیگر موجودات زنده آبزی، سازه های زیست محیطی پیشنهاد می شوند. صفحات متصل به ساحل از جمله سازه های زیست محیطی هستند که برای کنترل فرسایش سواحل، انحراف جریان از سواحل به طرف مرکز مجرا، بهتر شدن وضعیت انتقال رسوب، توسعه رودخانه جهت قایق رانی، ترمیم و توسعه زیستگاه آبزیان رودخانه استفاده می شوند. علیرغم مزایای فراوان صفحات متصل به ساحل اما اطلاعات دقیقی در رابطه با وضعیت فرسایش و رسوبگذاری و الگوی جریان در اطراف آنها تحت شرایط هیدرولیکی و هندسی مختلف وجود ندارد و تحقیقات بسیار اندکی صورت گرفته است. فرسایش بیش از حد در پنجه سازه هایی که جهت کنترل فرسایش سواحل استفاده می شوند موجب تخریب سازه و ساحل مجاور آنها خواهد شد. صفحات متصل به ساحل به دلیل مثلثی بودن شکل سازه، نسبت به آبشکن ها دارای عمق آبشستگی کمتری در پنجه سازه هستند. از طرف دیگر با حفاظت پنجه سازه ها، می-توان فرسایش پنجه آنها را کاهش و احتمال تخریب آنها و ساحل مجاور را کاهش داد. یکی از روشهای حفاظت پنجه سازه-ها استفاده از تیغه افقی می باشد. با توجه به مطالب ارائه شده، در تحقیق حاضر به بررسی اثرات زاویه، طول موثر (فاصله نوک سازه در بستر از ساحل بیرونی) و فاصله بین صفحات متصل به ساحل بر الگوی آبشستگی و رسوبگذاری در اطراف آنها در قوس ملایم 90 درجه تحت شرایط هیدرولیکی متفاوت پرداخته شده است. علاوه بر این تأثیر ترکیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر در قوس ملایم 90 درجه تحت شرایط هیدرولیکی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. جهت بررسی اثرات زاویه و طول موثر صفحات متصل به ساحل بترتیب از سازه های تکی با زوایای 23، 30، 40، 60 و 70 درجه و با طول های موثر یک سوم، یک چهارم، یک پنجم و یک هفتم عرض مجرا استفاده گردید. در ضمن به منظور مطالعه اثرات فاصله بین صفحات متصل به ساحل، فواصل 4، 5، 6 و 8 برابر طول موثر سازه مورد استفاده قرار گرفت. جهت بررسی تأثیر ترکیب صفحات متصل به ساحل و تیغه افقی بر تغییرات توپوگرافی بستر، فاصله بین صفحات 8 برابر طول موثر سازه انتخاب شد و تیغه افقی در بین صفحات، بصورت افقی، و بر روی بستر رسوبی نصب گردید. کلیه آزمایش ها در فلوم قوسی ملایم 90 درجه (r/b=4) به عرض 70 سانتیمتر و در شرایط آب زلال انجام شد. نتایج نشان دادند که صفحه متصل به ساحل یک جریان ثانویه پادساعتگرد نزدیک ساحل بیرونی ایجاد کرد که تا 5 برابر طول موثر سازه در پائین دست ادامه یافت و مانع از برخورد جریان ثانویه ساعتگرد اصلی قوس به ساحل بیرونی شد. از طرف دیگر صفحه متصل به ساحل باعث کاهش سرعت متوسط عمقی نزدیک ساحل بیرونی در مقاطع بالادست و پائین دست سازه شده است. بیشترین کاهش سرعت متوسط عمقی نزدیک ساحل بیرونی 44 درصد بود. نتایج داده های برداشت توپوگرافی حاکی از آن است که، زوایای 23 و 60 درجه بترتیب دارای کمترین و بیشترین، عمق و حجم آبشستگی می باشند. با افزایش زاویه صفحات متصل به ساحل، فاصله پشته رسوبگذاری شده از ساحل بیرونی و توزیع آن در عرض فلوم، افزایش یافت بطوریکه زوایای 23 و 70 درجه بترتیب دارای کمترین و بیشترین فاصله پشته رسوبگذار از ساحل بیرونی بودند. با کاهش طول موثر سازه، حداکثر عمق آبشستگی، حجم آبشستگی، فاصله پشته رسوبگذار و فاصله حداکثر عمق آبشستگی از ساحل بیرونی کاهش یافت. حداکثر عمق آبشستگی در سازه با طول موثر یک پنجم عرض فلوم کمترین مقدار را داشت. در ضمن نتایج نشان دادند که، با افزایش فاصله بین صفحات متصل به ساحل حداکثر عمق آبشستگی و گسترش آن تا ساحل بیرونی افزایش یافت. بررسی ها نشان دادند که فاصله 8 برابر طول موثر سازه، فاصله مناسبی برای صفحات متصل به ساحل نیست. استفاده از تیغه افقی در بین صفحات متصل به ساحل سبب کاهش حداکثر عمق آبشستگی در پنجه صفحات و مانع از گسترش آن تا ساحل بیرونی شده است. بطور متوسط استفاده از تیغه افقی 70 درصد حداکثر عمق آبشستگی را در پنجه صفحات کاهش داده است.

تقابل سازه آبشکن و جریان آب باعث ایجاد گردابه های قوی در دو راستای افقی و عمودی در اطراف آبشکن شده، که عامل اصلی پدیده آبشستگی اطراف سازه و در نتیجه شکست آن می باشد. در این مطالعه آزمایشگاهی، به بررسی اثر نفوذپذیری و زاویه تک آبشکن غیرمستغرق بر روی ابعاد چاله آبشستگی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نفوذپذیری به میزان 50 درصد، آبشستگی به میزان زیادی کاهش می یابد. برای عدد فرود 0.24 و آبشکن قائم(90 درجه) با 50 درصد نفوذپذیری، عمق، طول و عرض آبشستگی نسبی در مقایسه با حالت نفوذناپذیر به ترتیب 67، 75.3، و 45.5 درصد کاهش یافت. همچنین، برای آبشکن دافع(120درجه)، عمق، طول و عرض آبشستگی نسبی به ترتیب 64.1، 72.1، و 35.4 درصد کاهش یافت. به طور مشابه برای آبشکن جاذب(60درجه) نیز در عمق، طول و عرض نسبی چاله آبشستگی کاهش مشاهده شد که مقادیر مربوط به آن ها به ترتیب 60.2، 68.74، و 38.8 درصد اندازه گیری شد. همچنین در حالت 50 درصد نفوذپذیری، بیشترین آبشستگی مربوط به آبشکن جاذب می باشد که متوسط عمق، طول و عرض آبشستگی نسبی برای این حالت به ترتیب برابر با 0.19، 0.7 و 1.2 گردید. بررسی موقعیت حداکثر عمق آبشستگی و عملکرد الگوی جریان نشان داد که برای آبشکن جاذب، در هر دو نوع بسته و باز، حداکثر عمق آبشستگی عموما در دماغه آبشکن تشکیل می شود؛ در حالیکه عمق مزبور برای آبشکن های قائم و دافع می تواند در تمام طول سازه رخ دهد. در نهایت روابطی تجربی جهت تخمین ابعاد چاله آبشستگی با استفاده از عدد فرود، زاویه قرارگیری و درصد نفوذپذیری ارائه شد.

در مهندسی هیدرولیک استفاده از مستهلک¬کننده¬های انرژی از نوع پرش هیدرولیکی بعنوان راه حلی برای کاهش آبشستگی پایین-دست سازه¬های هیدرولیکی نظیر دریچه ها و تندآبها استفاده می¬شود. حوضچه نوع یک، دارای کف مسطح بدون بلوک با طولی معادل طول پرش، از انواع این سازه¬ها است که در پائین¬دست سدهای انحرافی اجرا می شود. الگوی جریان سه بعدی تشکیل شده در پائین دست سازه و تشکیل مولفه های عمودی رو به پائین آب پس از برخورد با بستر با ایجاد نیروی برخواستگی، باعث بلند کردن ذرات رسوبی می شوند که این ذرات توسط سایر مولفه های جریان به اطراف و بخصوص در جهت جریان منتقل می شوند. ادامه این وضعیت منجر به تشکیل حفره ای می شود که می تواند عامل تخریب حوضچه باشد. به این ترتیب بلافاصله بعد از حوضچه¬های آرامش حفره آبشستگی شکل می¬گیرد. ابعاد نهائی حفره، در یک بستر با رسوب مشخص، به قدرت الگوی جریان وابسته است که به انرژی جنبشی جت و البته به عمق پایاب بستگی دارد. افزایش عمق پایاب حوضچه¬های آرامش باعث تغییر در نوع پرش ایجاد شده در حوضچه پایین¬دست تنداب¬ها می¬گردد و پرش ایجاد شده از حالت آزاد بصورت مستغرق در می¬آید، بصورتی که بخشی از آن روی تنداب و بخشی دیگر روی سطح افقی قرار می¬گیرد که پرش نوع b نامیده می¬شود. هدف از انجام این مطالعه بررسی میزان تغییرات در آبشستگی با تبدیل پرش نوع a به نوع b، بررسی تاثیر پارامترهای پرش نوع b بر ابعاد آبشستگی، بررسی تشابه پروفیل¬های آبشستگی در مقاطع طولی و ارائه روابطی برای تخمین عمق و طول آبشستگی در شرایط تشکیل پرش نوع b می¬باشد. به منظور دستیابی به اهداف مورد نظر این تحقیق و بررسی اثر پرش نوع b روی آبشستگی، اقدام به ایجاد مدل تنداب، حوضچه آرامش و بستر متحرک پایین¬دست آن، در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز شد. تعداد 20 آزمایش در محدوده¬ی عدد فرود 5/4 تا 12، نسبت اعماق مزدوج پرش 3/9 تا 2/28 و محل¬های مختلف تشکیل پرش روی تنداب، انجام شد. در این آزمایشات توپوگرافی بستر آبشستگی و همچنین پروفیل سطح آب در محل تشکیل پرش و پایین¬دست آن برداشت شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج آزمایش¬های انجام شده نشان می¬دهد که بطور کلی با تشکیل پرش نوع b از میزان آبشستگی کاسته می¬شود. بطوریکه با انتقال پرش به ارتفاع 14 درصدی، 28 درصدی و 41 درصدی روی تنداب، عمق بدون بعد آبشستگی بطور متوسط، 6، 17 و 24 درصد و طول بدون بعد 15، 30 و 36 درصد نسبت به تشکیل پرش هیدرولیکی نوع a کاهش نشان می دهد. این نتایج نشان دهنده اینست که تبدیل پرش از نوع a به نوع b تاثیر بیشتری بر طول آبشستگی نسبت به عمق آبشستگی دارد. همچنین افزایش ارتفاع شروع پرش روی تنداب باعث می¬شود میزان ارتفاع پشته افزایش یابد و مساحت پلان پشته آبشستگی کاهش پیدا کند بطوریکه در ارتفاع¬های بالا مساحت پلان حفره از پشته بیشتر می¬گردد. با بررسی پروفیل¬های آبشستگی در آزمایش-های مختلف تحت تاثیر پرش نوع a و b، مشخص شد که در صورت ثابت بودن نوع پرش شکل هندسی پروفیل¬های بی¬بعد مشابه¬اند ولی هیچگونه شباهتی بین پروفیل¬های بی¬بعد آبشستگی در دو حالت تشکیل پرش نوع a و b مشاهده نمی¬شود. با انجام آنالیز ابعادی دو پارامتر m و n برای پیش¬بینی ابعاد آبشستگی پایین¬دست پرش هیدرولیکی نوع b مناسب تشخیص داده شد و با استفاده از نظریه خودتشابهی ناقص رابطه¬ای کلی برای تعیین ابعاد آبشستگی استخراج گردید. سپس با استفاده از داده¬های آزمایشگاهی و به کار بردن نرم افزار آماری spss روابطی برای پیش¬بینی عمق، طول حفره و طول کل آبشستگی تحت تاثیر پرش هیدرولیکی نوع b ارائه شد و ملاحظه شد که روابط بدست آمده با داده¬های آزمایشگاهی مطابقت دارد.

به¬طور کلی برای محاسبه¬ی دبی، سرعت و عمق جریان در کانال¬های طبیعی و نیز برآورد سیل و رسوب ارزیابی مقاومت جریان مهم و ضروری است. مقاومت هیدرولیکی برای کانال¬های باز و جریان¬های سطحی مشخصه¬ی مهمی است، که به¬ درستی برای مدل¬سازی رواناب، مسیریابی سیل، طغیان رود و فرسایش خاک حائز اهمیت است. مقاومت یک سطح می¬تواند با تعدادی از ضرائب زبری هیدرولیکی از جمله ضریب زبری مانینگ¬(n)، فاکتور مقاومت شزی¬(¬c) و فاکتور مقاومت دارسی_ویسباخ¬(f) سنجیده شود، که در این مطالعه تاثیر پارامترهای هیدرولیکی مانند عمق و سرعت برروی این ضرائب در جریان¬های کم¬عمق کوهستانی بررسی شده است. همچنین فرضیه¬ای که اساس و شروع¬کننده¬ی این مطالعه بوده است، اهمیت کشش سطحی در معادلات ساده شده¬ی ناویراستوکس¬(n-v) به شکل معادلات سنت ونانت¬(s-v) در جریان¬های کم¬عمق سطحی بوده است. بر این اساس آزمایشات به¬صورت اندازه¬گیری عمق در 3 مدل فیزیکی از 3 شیب 20، 30 و 35 درصد در 4 زبری به-صورت سطح صاف به¬عنوان شاهد و زبری¬های 1، 5/1 و 2 میلی¬متر در 5 دبی با اندازه¬های 8/0، 6/1، 4/2، 2/3 و4 لیتر در ثانیه با تعداد 60 آزمایش که با 3 بار تکرار آن به 180 آزمایش رسید، در یک شبکه¬ی 16 نقطه¬ای انجام گرفت. پس از انجام آزمایشات، با توجه به داده¬های موجود نتایج حاصل نشان داد، در جریان¬های ایجاد شده با اعداد رینولدز بیش¬تر از 2500 مقاومت جریان به میزان قابل توجهی تحت تاثیر عدد بی¬بعد فرود می¬باشد، هرچند در جریان¬های لامینار با اعداد رینولدز کمتر هم این تاثیرات وجود دارد، اما در این محدوده اثر رینولدز مشهودتر است. همچنین با بررسی پارامترهای هیدرولیکی موجود، نظیر عمق و سرعت نشان داده شده که در یک دبی ثابت با افزایش اندازه زبری، عمق افزایش و میزان سرعت کاهش می¬یابد. ضریب مقاومت شزی(c) با افزایش فرود(افزایش سرعت) افزایش می¬یابد، اما اندازه¬ی زبری تاثیر چندانی بر آن ندارد. ضریب دارسی_ویسباخ(f) با افزایش عدد فرود کاهش یافته و تغییرات اندازه¬ی زبری تغییر قابل ملاحظه¬ای ایجاد نمی¬کند. ضریب زبری مانینگ¬(n) نیز با فرود رابطه¬ی عکس و با اندازه¬ی زبری رابطه¬ی مستقیم دارد. در مورد اثر شیب طبق گراف¬های به¬دست آمده با افزایش پارامتر شیب، سرعت افزایش یافته که به¬صورت غیر مستقیم بر مقاومت جریان اثر می¬گذارد. با استناد به یکی از سه اصل نظریه¬ی نواک می¬توان گفت طبق داده¬های موجود، کشش سطحی می¬تواند در معادلات حائز اهمیت باشد، اما برای نتیجه¬ی قطعی¬تر نیاز به مطالعات بیش¬تر می-باشد.

یکی از روش های جدید جهت کنترل فرسایش در ساحل خارجی قوس رودخانه ها استفاده از صفحات متصل به ساحل می باشد. این صفحات مثلثی شکل می باشند که معمولاً با زاویه کم (20 الی 30 درجه) نسبت به ساحل بالادست نصب می شوند. این سازه ها جریان های ثانوی را کاهش داده و جهت جریان را که از روی آنها می گذرد به صورت عمود بر موقعیت سازه تغییر می دهند. بدین ترتیب الگوی عمومی جریان در خم را تغییر داده، که در نتیجه ی آن سرعت جریان در نزدیک ساحل خارجی کاهش می یابد و منطقه ی تجمع خطوط جریان از محل قوس خارجی به سمت مرکز هدایت می شود. توزیع مجدد سرعت در نهایت باعث خواهد شد تا خط القعر رودخانه از محل پنجه ساحل به میانه رودخانه منتقل شود. تاکنون در زمینه ی استفاده از صفحات متصل به ساحل تحقیقات اندکی صورت گرفته است. در این تحقیق هدف اصلی بررسی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در قوس رودخانه ها با استفاده از صفحات مثلثی متصل به ساحل می باشد؛ که در این راستا در مورد تاثیر فاصله بین صفحات مثلثی و نیز عدد فرود جریان برکنترل فرسایش دیواره خارجی قوس 90 درجه تمرکز شده است. آزمایش ها در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 90 درجه ملایم با نسبت برابر با 4 و مقطع عرضی مستطیلی به عرض 7/0 متر انجام پذیرفت. در این تحقیق از صفحات متصل به ساحل مثلثی شکل به طول 142 سانتی متر و ارتفاع 5/33 سانتی متر و صفحات مستطیلی شکل به طول 53 سانتی متر و ارتفاع 45 سانتی متر با طول موثر 14 سانتی متر(l) معادل یک پنجم عرض فلوم( ) استفاده شد و زاویه نصب صفحات نسبت به ساحل بالادست 20 درجه در نظر گرفته شد. در این تحقیق متغیرها شامل عدد فرود(24/0، 26/0، 29/0 و 32/0به ترتیب متناظر با دبی های 33،30،27،25 لیتر بر ثانیه) و فاصله قرارگیری صفحات نسبت به هم (l5، l6، l7، l8) می-باشند. آزمایش ها در حالت آب زلال انجام شد. نتایج مطالعه نشان می دهد استفاده از سری صفحات باعث انحراف جریان از قوس بیرونی به طرف مرکز و سپس قوس داخلی فلوم خواهد شد که این مزیت در عمل باعث کنترل فرسایش در قوس بیرونی رودخانه ها می شود. با افزایش فاصله صفحات مثلثی متصل به ساحل، میزان انحراف جریان از ساحل بیرونی به طرف میانه فلوم و در نتیجه تنش برشی بستر در میانه فلوم کاهش می یابد، و این امر سبب کاهش حداکثر عمق آبشستگی کانال فرسایشی خواهد شد. در یک فاصله ی ثابت بین صفحات متصل به ساحل با افزایش عدد فرود، با توجه به ثابت بودن عمق جریان در مسیر مستقیم بالادست ، عمق خط-القعر افزایش می یابد. و بیشینه ی عمق آبشستگی مربوط به صفحات مستطیلی بطور متوسط 80 درصد بیشتر از صفحات مثلثی بود.

باندال¬ لایک¬ها نوعی از سازه¬های محلی هستند که در بنگلادش نزدیک به شبه قاره هند به منظور بهبود عمق جریان برای کشتی¬رانی در رودخانه¬های آبرفتی احداث می¬گردند. این سازه یک نوع جدید از آبشکن است که به صورت ترکیبی از یک آبشکن نفوذپذیر و نفوذناپذیر ساخته می شود. آبشستگی موضعی در دماغه این سازه، یکی از مسائل در طراحی می¬باشد که به علت تنگ¬ شدگی مقطع جریان و گردابه¬های قوی اتفاق می¬افتد. لذا تعیین عمق آبشستگی در طراحی این سازه بسیار مهم می¬باشد. در این مطالعه تأثیر درصد نفوذپذیری ( )، فاصله بین آبشکن¬ها ( ) و زاویه آبشکن نسبت به ساحل( ) بر روی حداکثر عمق آبشستگی در این¬گونه آبشکن¬ها مورد بررسی قرار گرفته ¬است. هدف از تحقیق حاضر بررسی در مورد تاثیر هندسه آبشکن نوع باندال لایک برروی الگوی فرسایش در شرایط غیر مستغرق می¬باشد. در ابتدا آزمایش¬هایی در خصوص تأثیر آبشکن صلب بر روی آبشستگی با در نظر گرفتن 4 دبی ، 3 زاویه و 1 ( : طول آبشکن که ثابت می باشد) صورت پذیرفت. در مجموع تعداد 12 سری آزمایش برای این قسمت انجام شد. سپس تأثیر نفوذپذیری، فاصله آبشکن و زاویه نسبت به ساحل در آبشکن¬های باندال لایک مورد بررسی قرار گرفت. عمق جریان و طول آبشکن در کلیه آزمایش¬ها ثابت در نظر گرفته شد. در این قسمت آزمایش¬ها با در نظر گرفتن سه زاویه قرارگیری آبشکن 60، 90 و 120 درجه نسبت به ساحل، سه نسبت فاصله به طول آبشکن 2 ، 5/2 و 3، چهار درصد نفوذپذیری 0%،30%، 45% و 64% و چهار مقدار دبی 21، 23 ، 25 و 27 لیتر بر ثانیه انجام شد. در مجموع تعداد 120 آزمایش در شرایط آب زلال برای این قسمت انجام شد. نتایج نشان داد که میزان آبشستگی در اطراف آبشکن¬های بسته به مراتب بیشتر از باندال لایک¬ها می¬باشد. در تمامی آزمایش¬ها حداکثر عمق آبشستگی اطراف آبشکن اول اتفاق می¬افتد. در زاویه 90 درجه بیشترین و زاویه 60درجه کمترین مقدار آبشستگی مشاهده شد. میزان حداکثر عمق آبشستگی نسبی در یک عدد فرود ثابت، در فاصله¬های مختلف تقریباً یکسان می¬باشند. از این¬رو می¬توان نتیجه گرفت که تاثیر فاصله در کاهش عمق آبشستگی در آبشکن نوع باندال لایک بسیار ناچیز است. همچنین با افزایش درصد نفوذپذیری در باندال لایک¬ها مقدار عمق آبشستگی نسبی کاهش می¬یابد. در یک زاویه ثابت با کاهش درصد بازشدگی، عرض چاله آبشستگی افزایش می¬یابد. بیشترین کشیدگی و عرض چاله مربوط به حالت نفوذپذیری 30% و زاویه 120 درجه و کمترین کشیدگی چاله مربوط به نفوذپذیری 64% و زاویه 90 درجه می¬باشد و کمترین عرض چاله مربوط به نفوذپذیری 64% و زاویه 90 درجه می¬باشد. همچنین پروفیل¬های طولی سرعت در اطراف سری باندال لایک¬ها در 3 حالت نفوذپذیری30%، 45% و 64% مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می¬دهد که این سازه به دلیل بخش نفوذناپذیر آن نقش مهمی در کنترل سرعت در کناره¬ها دارد. با افزایش درصد نفوذپذیری، شکل پروفیل-های سرعت تغییر می کند. واژه¬های کلیدی : آبشستگی آب زلال، آبشستگی موضعی، آبشکن باندال لایک، حفاظت ساحل رودخانه، درصد نفوذپذیری.

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.

در این تحقیق سرعت¬سقوط رسوبات¬چسبنده در دو مدل آزمایشگاهی استوانه¬ته¬نشینی با قطر داخلی19 و ارتفاع 300 سانتیمتر و فلوم¬دوار با قطر داخلی 3/1 و ارتفاع 47 سانتیمتر مورد بررسی قرار¬گرفته¬است. در مدل استوانه ته-نشینی در ابتدا آزمایشات با 5 غلظت اولیه 3، 5، 10، 15 و20 گرم¬بر¬لیتر انجام¬گرفته¬است. در هر آزمایش تغییرات غلظت رسوبات¬چسبنده ریزدانه در برابر گذشت زمان و در اعماق مختلف اندازه¬گیری و ثبت¬گردیده است. در استوانه ته¬نشینی برای محاسبه سرعت¬سقوط از معادله دیفرانسیلی مک¬لافلین استفاده¬شده¬است. نتایج نشان¬داده در بازه زمانی ابتدایی کلیه آزمایشات، سرعت¬سقوط رسوبات¬چسبنده روند افزایشی داشته و پس از آن روند کاهشی آغاز شده و نهایتاً با ته¬نشین¬شدن کلیه ذرات رسوبی به صفر می¬رسد. ماکزیمم سرعت¬سقوط برای کلیه آزمایشات در زمان 13 الی 15دقیقه از شروع آزمایش رخ¬داده که این امر به فرآیند فلوکوله¬شدن رسوبات¬چسبنده برمی¬گردد. همچنین بررسی تغییرات سرعت¬سقوط رسوبات با تغییرات غلظت نشان¬داده بیشترین میزان سرعت¬سقوط در غلظت اولیه 3 گرم¬بر¬لیتر رخ می¬دهد و با افزایش غلظت اولیه تا 20 گرم¬برلیتر این میزان کاهش می¬یابد. به منظور یکسان¬سازی شرایط آزمایش در حالت وجود تنش¬برشی و حالت سکون از معادلات تورن¬، نیکلاس-اوکانر و کرون برای هردو شرایط سکون و وجود تنش¬برشی و غلظت¬های اولیه 5، 10 و20 گرم¬بر¬لیتردر محاسبه سرعت¬سقوط استفاده¬شده¬است. نتایج نشان¬داده که در حالت وجود تنش متوسط سرعت¬سقوط بیشتر از حالت سکون می¬باشد و تاثیر تنش و سرعت¬چرخش فلوم و رینگ در روند رشد فلوکها و افزایش سرعت¬سقوط مثبت است و در هر غلظت اولیه با افزایش تنش¬برشی در بستر مقدار غلظت¬تعادلی و غلظت هیندردشدن نیز افزایش می¬یابد.

رودخانه کارون دردشت خوزستان به شکل پیچان رود است که به همین دلیل عمده فرسایش های آن در قوس خارجی پیچان رودها اتفاق می افتد و در اثر این اتفاق علاوه بر تغییرات مرفولوژی رودخانه باعث از بین رفتن اراضی حاصلخیز ، تخریب باغات و روستاها و از همه مهمتر درخطر گرفتن ابنیه مجاور از قبیل پل ها و جاده ها می شود. با توجه به تعداد زیاد قوس های رودخانه و درخواست های مکرر از کشاورزان و ذینفعان برای اجرای روش های کنترل ساحل و به دلیل محدودیت های اعتباری امکان اجرای کارهای کنترل فرسایش تنها در محدود قوس هائی امکان پذیر است. از این رو اولویت بندی قوس های در حال فرسایش بر اساس شاخص هائی باید انجام شود که یکی از این شاخص ها نرخ فرسایش سالیانه هر قوس می باشد. در این تحقیق این شاخص در تعداد 29 قوس واقع در جنوب اهواز به کمک مدل تحلیل انجام شده است. اطلاعات هیدرولیکی این مدل تحلیل از جمله تنش برشی به کمک مدل عددی mike11 و برای دبی سیلاب دوساله، معادل دبی غالب، بدست آمد. از این رو ابتدا خصوصیات هندسی رودخانه در محدوده مورد نظر شامل پلان رودخانه و مقاطع هندسی رودخانه تهیه شد. اطلاعات هیدرولوژی رودخانه، هیدروگراف سیل دو ساله، در محل ایستگاه اهواز بعنوان مرز بالادست داده های تغییرات زمانی سطح آب در در رودخانه حفار و بهمنشیر، هر دو جذر و مدی، بعنوان مرز پائین دست تهیه و مدل به کمک داده های ایستگاه آبسنجی دارخوین، در محدوده بین مرزهای بالا دست و پائین دست، کالیبره شد. سپس مدل mike11با دبی سیل دوساله اجرا و شرایط هیدرولیکی شامل سرعت و تنش و عمق آب در محدوده قوس های مورد نظر استخراج گردید. آنگاه به کمک یک مدل تحلیلی ژئوتکنیکی و رابطه بار بستر اینشتین براون نرخ فرسایش سالیانه سواحل در محل هر قوس محاسبه گردید. نتایج این بخش نشان داد که به طور میانگین سواحل قوس ها در هرسال به میزان 1/65 متر در اثر فرسایش جابجا می شوند. همچنین میزان نرخ فرسایش در تعدادی از قوس ها به کمک مقایسه ی نقشه های موجود در بازه زمانی ده ساله نیزمحاسبه گردی که میزان جابه جایی به طور میانگین در طول یک سال برابر با 1/71 متر بدست آمد.

متداول ترین روش برای استهلاک انرژی سینماتیک آب در پایین دست سرریزها، دریچه ها و تند آبها، استفاده از پرش هیدرولیکی است.پرش یا جهش آبی، یک جریان متغیر سریع در جریانهای روباز بین حالت فوق بحرانی و حالت زیر بحرانی است. به منظور کنترل جهش آبی در پایین دست سازه های یاد شده،نیاز به ساخت حوضچه آرامش می باشدتا تمام یا قسمتی از جهش آبی در آن رخ دهد. سرعت زیاد جریان در پایین دست، می تواند باعث تخریب بستر فرسایشی رودخانه و یا کانال های خاکی گردد. ابعاد این حوضچه ها بستگی به مشخصات پرش چون طول غلتاب، طول پرش و عمق مزدوج دارد. به منظور کاهش ابعاد حوضچه و در نتیجه هزینه ها استفاده از بلوک در ابتدا و یا کف حوضچه مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که بلوکها در معرض مستقیم جریان ورودی قرار دارند، ممنتم زیادی را باید تحمل کنند که در نتیجه از نظر سازه ای دارای ابعاد بزرگی هستند. از طرفی وجود زبری در کف حوضچه نیز می تواند در کاهش مشخصات پرش موءثر باشد ضمن اینکه ممنتم خیلی کمتری به آنها وارد می شود. به منظور بررسی مقدار کاهش مشخصات پرش هیدرولیکی در اثر وجود زبری های غیر ممتد و اینکه چه شکل زبری تاثیر بیشتری در این کاهش دارد، این مطالعه انجام شده است.زبری های مورد استفاده دراین مطالعه هرم هایی با سطح مقطع لوزی، دایره، مثلث، مستطیل و شش ضلعی با ارتفاع(6/1 سانتی متر) و سطح عمود بر جریان(26/2 سانتی متر) یکسان هستند. این زبری ها در شرایط جریان متفاوتی با اعداد فرود در محدوده ی بین 9/4 تا 4/12 ، با آرایش یکسان زیگزاگ(7-6-7) مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج این مطالعه نشان داد که زبریها می توانند مشخصات پرش شامل طول پرش را بطور متوسط35 درصد، طول غلتاب 6/21 درصد کاهش دهند و موءثرترین شکل در کاهش طول، زبری لوزی شکل بوده، همچنین عمق مزدوج پرش در بستر زبر نسبت به بستر صاف بطور نسبی 3/23 درصد کاهش یافته و در این کاهش زبری مثلثی موثرترین شکل می باشد. همچنین تنش برشی مرزی بطور متوسط در بستر زبر حدود 11 برابر افزایش یافته وبشترین مقدار توسط زبری مثلثی با مقدار 4/12 برابر می باشد. میزان افزایش استهلاک انرژی نیز بطور متوسط 5 درصد بوده است.

فرسایش در قوس رودخانه به دلیل وجود جریان ثانویه نسبت به مسیر مستقیم تشدید می گردد، لذا توجه به موضوع فرسایش و کنترل و کاهش آن در این بخش از رودخانه بسیار حائز اهمیت می باشد. هدف از تحقیق حاضر ارائه رابطه برای تخمین قطر سنگ چین در اطراف تکیه گاه پل واقع در قوس رودخانه هاست.

هدف از این تحقیق بررسی اثرزاویه صفحات مثلثی برتوپوگرافی بستررودخانه مستقیم، با استفاده از مدل فیزیکی می باشد.آزمایش ها در شرایط آب زلال و با صفحات مثلثی در زوایای 20، 30، 45 و 60 درجه درون فلومی به عرض 56/0 متر و طول 3/7 متر و ارتفاع 6/0 متر برای چهار عدد فرود و عمق ثابت 16/0 متر انجام شددر طول آزمایشات با صفحات مثلثی با افزایش عدد فرود جریان در زوایای 20، 30، 45 و 60 درجه عمق حفره آبشستگی اطراف صفحه اول به ترتیب به میزان 5/51 % ،2/60 % ،6/47 % و63 % طول حفره آبشستگی به ترتیب به میزان 8/51 % ، 6/51 % ، 5/48 % و3/55 % و عرض حفره آبشستگی به ترتیب به میزان31 % ، 50 % ، 5/36 % و30 % افزایش یافت. همچنین در یک عدد فرود ثابت از جریان با افزایش زاویه صفحات مثلثی از 20 تا 45 درجه ابعادحفره آبشستگی افزایش و با افزایش زاویه از 45 تا 60 درجه ابعاد چاله آبشستگی کاهش یافت.

پرش¬هیدرولیکی در حوضچه آرامش، از دیدگاه ماکروسکوپی، یک جریان ماندگار و متغیر ناگهانی است که با سطح جریان منقطع دوفازی و گرداب¬های قوی همراه است. پرش-هیدرولیکی بعنوان مستهلک¬کننده انرژی در پایین دست سرریزها، دریچه ها و تندآب ها استفاده می شود. اثر فشار¬های نوسانی ناشی از تلاطم در پرش می¬تواند قابل توجه باشد و باید در طراحی سازه مورد توجه قرار گیرد. همچنین این نوسانات می¬توانند با ایجاد حفره، فرسایش و لرزش موجب آسیب قابل توجهی در حوضچه آرامش شود. در این رساله به تعیین اثر زبری بر فشارهای هیدرودینامیکی در پرش هیدرولیکی نوع s در مقاطع واگرای ناگهانی پرداخته شده است. تعیین اثر زبری و نسبت¬های واگرایی در مقطع و شرایط ورودی جریان در پارامترهای بدون بعد انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار و فشارهای حدی بررسی شده است. برای این منظور آزمایش¬ها در یک کانال نسبتا بزرگ به عرض 8/0 و طول 12 متر در حوضچه آرامش با نسبت¬های واگرایی 33/0، 5/0، 67/0 و 1 در محدوده اعداد فرود بین 0/2 تا 5/9 برای بستر صاف و زبر انجام شد. داده¬های فشار با استفاده از مبدل¬فشار با فرکانس نمونه-برداری 40 هرتز برداشت شده است. بر طبق نتایج به دست آمده، فشارهای دینامیکی نسبت به زمان به صورت سری زمانی متناوب می¬باشد و تغییرات طیفی چگالی انرژی در فرکانس¬های کمتر از 5 هرتز است. شدت نوسانات فشار در پرش هیدرولیکی وابسته به عدد فرود اولیه پرش و موقعیت نقطه مورد نظر نسبت به پنجه پرش است. حداکثر ضریب نوسانات فشار ( ) برای اعداد فرود بین4 تا 10 تقریباً نزدیک به محل پنجه پرش و برای پرش صاف در محدوده و در پرش زبر در محدوده رخ می¬دهد. عامل زبری در بستر حوضچه آرامش سبب کاهش شدت نوسانات فشار می¬شود. در پرش بر روی بستر زبر با نسبت¬های واگرایی 1، 67/0، 5/0 و 33/0 ضریب به ترتیب برابر با 20، 27، 46 و 58 درصد نسبت به پرش کلاسیک کاهش می¬یابد. در مقاطع واگرای ناگهانی به دلیل تشکیل گرداب¬های جانبی افت انرژی افزایش و شدت نوسانات فشار کاهش می¬یابد.

در سرتاسر دنیا بخش عظیمی از حجم مفید مخازن سدها بواسطه رسوبگذاری از بین میرود. عامل اصلی حرکت رسوبات در مخازن سد پدیده ای به نام جریان غلیظ میباشد، لذا تحقیق حاضر در خصوص شناخت این پدیده از اهمیت زیادی برخوردار است. جریان غلیظ جریانی با چگالی بیشتر از سیال پیرامون میباشد که این اختلاف در چگالی منجر به کاهش شتاب ثقل میشود. جریان غلیظ باعث انتقال رسوب به نزدیکی بدنه سد و ایجاد خطر برای تاسیسات جانبی میگردد. لذا ارائه راهکارهایی به منظور کنترل آن در مخازن سدها بسیار مهم میباشد. از جمله راهکارهایی که تا کنون در مورد کنترل جریان غلیظ در مخازن سدها ارائه شده، میتوان به ایجاد مانع، پرده حباب یا صفحات نفوذپذیر اشاره نمود. با توجه به مطالعات قبلی ارتفاع مورد نیاز برای مانع جهت توقف و بلوکه کردن کامل جریان غلیظ بین 2-2/5 برابر ارتفاع بدنه جریان غلیظ میباشد. بنابراین اگر ارتفاع بدنه ی جریان یاد باشد، جهت مهار کامل آن نیاز به مانع با ارتفاع زیادی خواهد بود که بسیار پرهزینه است. استفاده از موانع متخلخل سه بعدی(چینه) در راستای کاهش زمان اجرا و کاهش هزینه ها موثر میباشد. لذا در تحقیق حاضر به بررسی اثر این نوع مانع در کنترل جریان غلیظ پرداخته شده است.

رودخانه ها همواره در حال تغییر و دگرگونی هستند ؛ و عوامل زیادی در این تغییرات نقش دارند. از جمله این عوامل متغیرهای هیدرولیکی هستند. شناخت و بررسی این عوامل می تواند ما را به سوی پیش بینی رفتار رودخانه رهنمون کند. تغییراتی که در ابعاد هندسی و راستای رودخانه به وجود می آید ، می تواند نتیجه عکس العمل سیستم رودخانه نسبت به ساخت و سازهای ایجاد شده در رودخانه و حاشیه آن باشد. از این رو برخورد با رودخانه باید کاملاً حساب شده و با توجه به ضوابط خاص انجام شود و عکس العمل رودخانه نسبت به آن تغییر پیش بینی شود. به عبارت دیگر اثر تغییر موضعی بر کل سیستم رودخانه بررسی شود ؛ چرا که کوچکترین تغییر در سیستم رودخانه ممکن است خسارات جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد . یکی از این تغییرات احداث آبشکن است که باعث تنگ شدگی عرض رودخانه می شود . این تنگ شدگی باعث ایجاد تغییراتی در متغیرهای هیدرولیکی ، متغیرهای هندسی مجرا ، متغیرهای هیدرولوژیکی ، راستای جریان و انتقال رسوب خواهد شد. دراین پژوهش سعی شده است نقش این تنگ شدگی در تغییر پارامترهای هیدرولیکی بررسی و تفسیر شود. در راستای این هدف تعداد 10 آبشکن بر روی رودخانه زهره در نزدیکی سردشت زیدون از توابع شهرستان بهبهان که در سال 1375 احداث شده اند برای بررسی انتخاب شدند. آبشکن های موجود حدوداً از کیلومتر 5/12 از ابتدای رودخانه زهره (در محل حیدر کرار) شروع و تا کیلومتر 1/18 همین رودخانه امتداد می یابند. آبشکن ها از نوع مستقیم با دماغه گرد هستند، طول آبشکن ها 120 متر می باشد. از این رو رودخانه زهره در مدل ریاضی mike11 یک بار بدون در نظر گرفتن آبشکن ها و یک بار با در نظر گرفتن آبشکن ها مدل شد و نتایج خروجی با هم مقایسه و ارائه شد. احداث آبشکن ها در بازه رودخانه منجر به کاهش عرض ، افزایش عمق ، افزایش سرعت و تنش برشی می گردد. بیشترین افزایش تراز آب پس از احداث آبشکن در محل آبشکن شماره 3 ، بیشترین افزایش سرعت پس از احداث آبشکن در محل آبشکن شماره 10 و بیشترین افزایش تنش برشی پس از احداث آبشکن در محل آبشکن شماره 10 رخ داده است.

چکیده: سرزمین پهناور ایران در منطقه ای خشک و نیمه خشک قرار گرفته و توزیع ناموزون جریان سطحی محدودیت های عمده ای را در امر استفاده بهینه از آب، این عنصر حیاتی به وجود آورده است؛ به علاوه قسمت اعظم این جریان ها قبل از اینکه مورد استفاده قرار گیرند از دسترس خارج شده و به سوی دریا سرازیر می گردند. امروزه در بسیاری از طرح های آبی و محیط زیستی و به منظور انحراف آب رودخانه، بهبود سواحل و کنترل جزر و مد از تکنولوژی نسبتاً جدید ساخت سدهای لاستیکی استفاده می شود. این سدها بشکل یک لوله قطور لاستیکی و با قدرت کششی مناسب بوده که با دمیدن هوا یا فرستادن آب به داخل آن متورم شده و همانند یک سرریز عمل می نمایند. هنگام تخلیه سیال، رقوم تاج می تواند متغیر بوده و آب را به دلخواه هدایت کند؛ از طرفی چون امکان تعمیر تیوپ لاستیک وجود دارد و این عملیات به سهولت انجام م یشود لذا مدت بهره برداری از سدهای لاستیکی به مراتب بیش از 30 سال خواهد بود و این طول دوام یا عمر بر اساس تجربه ساخت بیش از 4000 سد در سراسر دنیا به دست آمده است. هدف از پژوهش حاضر محاسبه افت انرژی جریان از روی سد لاستیکی با تغییر در ارتفاع فنداسیون کف میباشد. در این 1 استفاده گردید. پرتاب / ثابت 4 ? 20 و 25 سانتی متر با ، تحقیق از مدل های ساخته شده سد با سه ارتفاع 15 0 انتخاب و با زاویه 45 درجه / کننده های مثلثی هم از جنس چوب با نسبت ارتفاع پرتاب کننده به ارتفاع سد برابر 08 نسبت به محور سد نصب شدند. از نتایج بدست آمده از این تحقیق چنین استنتاج می گردد: در کلیه مدل ها در شرایط پرش آزاد در پایین دست با افزایش عدد شیب شکن، عدد فرود و عمق ثانویه پرش در بالادست، افت نسبی انرژی کاهش می یابد. در کلیه مدل ها در شرایط پرش مستغرق در پایین دست با افزایش عدد شیب شکن، عدد فرود و عمق ثانویه پرش در بالادست، افت نسبی انرژی افزایش می یابد.

اتصال کانال ها پدیده ای است که در اکثر سیستمهای رودخانه ای و کانال های آبیاری و زهکشی دیده می شود و در آن دو جریان کانال اصلی و فرعی با هم برخورد کرده و به سمت پائین دست کانال حرکت می کنند. تغییر پروفیل سطح و عمق جریان، نحوه توزیع سرعت، ناحیه رکود، تنگ شدگی مجرای عمومی، افت انرژی و همچنین بوجود آمدن پرش هیدرولیکی از جمله مهمترین متغیرهای هیدرولیکی در این محل می باشد. این محل به عنوان ناحیه ای با الگو های پیچیده از حرکت جریان سه بعدی و همچنین مکان بیشترین اغتشاش جریان در سیستم های رودخانه ای شناخته شده است. شرایط جریان در صورت وجود بستر فرسایش پذیر بسیار پیچیده تر می شود. شکل بستر در این ناحیه به علت بوجود آمدن جریانهای ثانویه و افزایش تنش برشی ناشی از تنگ شدگی جریان تغییر می یابد و حفره های آبشستگی و محل های رسوبگذاری در کف کانال ها بوجود می آیند. این مسئله باعث وارد شدن خسارت به سازه های در مسیر جریان شده و راندمان انتقال آب را کاهش می دهد. یکی از راههای جلوگیری و کنترل آبشستگی استفاده از ریپ رپ یا سنگچین می باشد که چون تاکنون مطالعه ای به منظور تعیین اندازه سنگچین های مورد نیاز در محل تلاقی رودخانه ها انجام نشده است، این مطالعه صورت گرفت. در این مطالعه پس از آنالیز ابعادی و استخراج روابط کلی اقدام به انجام آزمایش های متعددی به منظور تعیین آستانه حرکت و آستانه شکست در مصالح ریپ رپ گردید. در اینجا آستانه حرکت به شرایطی اطلاق می گردد که یکی از ذرات سنگچین به حرکت درآید و آستانه شکست منظور شرایطی است که تقریبا تمام ذرات سنگچین به حرکت در آیند. در این مطالعه از 5 اندازه ذرات با چگالی 2/65 و 3 اندازه ذرات با چگالی 1/61 تحت شرایط هیدرولیکی مختلف (6 نسبت دبی و 2 دبی کل) و در مجموع 78 آزمایش انجام گرفت.

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.

متداول ترین روش برای استهلاک انرژی سینماتیک آب در پایین دست سرریزها، دریچه ها و تند آبها، استفاده از پرش هیدرولیکی است.پرش یا جهش آبی، یک جریان متغیر سریع در جریانهای روباز بین حالت فوق بحرانی و حالت زیر بحرانی است. به منظور کنترل جهش آبی در پایین دست سازه های یاد شده،نیاز به ساخت حوضچه آرامش می باشدتا تمام یا قسمتی از جهش آبی در آن رخ دهد. سرعت زیاد جریان در پایین دست، می تواند باعث تخریب بستر فرسایشی رودخانه و یا کانال های خاکی گردد. ابعاد این حوضچه ها بستگی به مشخصات پرش چون طول غلتاب، طول پرش و عمق مزدوج دارد. به منظور کاهش ابعاد حوضچه و در نتیجه هزینه ها استفاده از بلوک در ابتدا و یا کف حوضچه مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که بلوکها در معرض مستقیم جریان ورودی قرار دارند، ممنتم زیادی را باید تحمل کنند که در نتیجه از نظر سازه ای دارای ابعاد بزرگی هستند. از طرفی وجود زبری در کف حوضچه نیز می تواند در کاهش مشخصات پرش موءثر باشد ضمن اینکه ممنتم خیلی کمتری به آنها وارد می شود. به منظور بررسی مقدار کاهش مشخصات پرش هیدرولیکی در اثر وجود زبری های غیر ممتد و اینکه چه شکل زبری تاثیر بیشتری در این کاهش دارد، این مطالعه انجام شده است.زبری های مورد استفاده دراین مطالعه هرم هایی با سطح مقطع لوزی، دایره، مثلث، مستطیل و شش ضلعی با ارتفاع(1/6 سانتی متر) و سطح عمود بر جریان(2/62 سانتی متر) یکسان هستند. این زبری ها در شرایط جریان متفاوتی با اعداد فرود در محدوده ی بین 4/9 تا 12/4 ، با آرایش یکسان زیگزاگ(7-6-7) مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج این مطالعه نشان داد که زبریها می توانند مشخصات پرش شامل طول پرش را بطور متوسط35 درصد، طول غلتاب 21/6 درصد کاهش دهند و موءثرترین شکل در کاهش طول، زبری لوزی شکل بوده، همچنین عمق مزدوج پرش در بستر زبر نسبت به بستر صاف بطور نسبی 23/3 درصد کاهش یافته و در این کاهش زبری مثلثی موثرترین شکل می باشد. همچنین تنش برشی مرزی بطور متوسط در بستر زبر حدود 11 برابر افزایش یافته وبشترین مقدار توسط زبری مثلثی با مقدار 12/4برابر می باشد. میزان افزایش استهلاک انرژی نیز بطور متوسط 5 درصد بوده است.

دراین مطالعه یک مدل ریاضی، به منظور پیش بینی وقوع سیل یا روندیابی سیل در رودخانه های طبیعی معرفی گردیده است . این مدل که بااستفاده از روش عددی، تفاضلهای محدود حل گردیده است و معادلات حاکم برجریان آب و رسوب را بطور همزمان حل میکند. معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم، بااستفاده از شم مک کورمک به معادلات جبری تبدیل میگردد. از مزایای مهم کاربرد این شم، داشتن دقت از مرتبه ثانویه و حل معادلات بصورت صریح (explicit) میباشد. علاوه بر معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم، معادله مانینگ برای تعیین شیب خط انرژی و رابطه تجربی برای محاسبه بار رسوبی نیز در مدل مورد استفاده قرارگرفته است . مدل حاضر میتواند برای پیش بینی تغییرات بستر رودخانه یعنی کف کنی و بالاآمدن بستر مورد استفاده قرارگیرد. کاربرد مدل در مسائل مهندسی رودخانه بخصوص برای تعیین ترازسیل بندها و دیواره های ساحلی بمنظور حفاظت شهرها میباشد. مثالهایی از کاربرد مدل در این پایان نامه ارائه گردیده است .

چکیده ندارد.

سازه های آبگیر از اجزاء مهم ایستگاههای پمپاژ که در صنعت ، کشاورزی و آبرسانی شهری مورد استفاده قرار می گیرند، به حساب می آیند. در طراحی این سازه ها وقتی که در کنار رودخانه های با بستر ماسه ای ساخته می شوند، مشکلات مربوط به پدیده رسوبگذاری باید مورد توجه دقیق قرار گیرد. برای این منظور فراهم نمودن شرایطی با ویژگیهای مناسب جهت جلوگیری از رسوبگذاری در دهانه آبگیر که هزینه های قابل ملاحظه ای را دوران بهره برداری تحمیل می نماید بسیار حائز اهمیت است . جریانهای سه بعدی شدید در دهانه آبگیر مانع از بوجود آمدن شرایط مناسب در برقراری سازگاری بین سازه و شکل رودخانه از نقطه نظر مشکل رسوبگذاری می شود. با توجه به پیچیدگی مسئله، مدلهای هیدرولیکی فیزیکی اغلب برای بررسی این شکل مورد استفاده قرار می گیرند. اما از آنجائیکه اینگونه مطلعات معمولا بعد از مشاهده مشکل و در زمان بهره برداری انجام می گیرد، بررسی این شکل مورد استفاده قرار می گیرد، بررسی پدیده رسوبگذاری در آبگیر ایستگاه پمپاژ واحد کشت و صنعت امیرکبیر در کنار رودخانه کارون، موضوع این تحقیق قرار گرفته است . برای این منظور یک مدل کج با مقیاس فرودی برای نشان دادن مشکلات در وضعیت موجود ساخته شد. سپس استفاده از پره های مستغرق و دیواره جداکننده مورد آزمایش قرار گرفته که بطور قابل ملاحظه ای از ورود رسوب به دهانه آبگیر جلوگیری بعمل آمد.

معمولا ماهی های به منظور تخم ریزی بر خلاف جهت جریان آب حرکت نموده و به محل هایی که از تخم تفریخ شده اند، مهاجرت می نمایند. در پروژه های آبی، احداث سدهای انحرافی در مسیر رودخانه ها، از حرکت ماهی ها به بالا دست جلوگیری به عمل آورده و باعث بهم خودن شرایط زیست محیطی ماهی ها می گردد. به منظور رفع این نقیصه در سدهای انحرافی سازه ای به عنوان راه ماهی (fishway) تعبیه می شود که ماهی ها از آن مسیر بتوانند به بالا دست جریان کنند. در صورتی که چنین سازه ای طراحی و اجرا نگردد، مهاجرت ماهی ها به بالا دست غیرممکن و در نتیجه باعث عدم تخم ریزی و کاهش تولیدمثل و در نهایت انقراض گونه ای از ماهی را سبب می گردد. لذا طراحی و احداث راه ماهی از نقطه نظر زیست محیطی بسیار با اهمیت می باشد. طراحی راه ماهی مستلزم در نظر گرفتن نکاتی در مورد شرایط هیدرولیکی جریان می باشد. نکاتی که می باید در نظر داشت ، یکی جذب ماهی ها به طرف راه ماهی و دیگری حداکثر سرعت جریان در مسیر راه ماهی می باشد. بدین منظور مدلی فیزیکی از یک راه ماهی از نوع بازشدگی قائم در آزمایشگاه هیدرولیک گروه آبیاری و آبادانی دانشگاه شهید چمران اهواز ساخته شده و اقدام به بررسی وضعیت جریان در بازشدگی و پروفیل سرعت در هر حوضچه از آن گریده است . چهار سری آزمایش انجام شده است . سری اول مربوط به طرح اولیه ارائه شده از جانب مشاور، سری دوم طرح اصلاحی راه ماهی با قرارگیری بازشدگی تحت زاویه 45، سری سوم بررسی سرعت جریان در ورودی راه ماهی در آبپایه های متفاوت و سری چهارم طرح اصلاحی راه ماهی با قرارگیری بازشدگی تحت زاویه 90 درجه بوده است . پس از آن راه ماهی دنیل در حد جایگزینی طرح قبلی مطالعه گردیده است . در کلیه آزمایشها سرعت جریان در محل بازشدگی و در حوضچه اندازه گیری گردید. همچنین با استفاده از اطلاعات بیولوژیکی ماهی در رودخانه مورد نظر و محاسبه حداکثر توانی که ماهی می تواند بکار ببرد و مقایسه آن با سرعتهای اندازه گیری شده، بهترین نوع راه ماهی از نوع بازشدگی قائم و یا نوع دنیل پیشنهاد شده است .