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

آبشستگی را می توان بصورت ساده فرآیند تداخل جریان آب با خاک تلقی نمود ، که در آن ماهیت فرسایشی جریان ، موجب جدا شدن و انتقال مصالح بستر و کناره ها می گردد . این موضوع سبب گردیده که یکی از مهمترین موضوعات در مهندسی رودخانه معطوف به شناسائی عوامل موثر بر این تداخل ، برآورد تاثیرات مفید یا زیانبار آن ، و در نهایت بررسی روشهای کنترل عواقب این رابطه طبیعی گردد و سوالات بسیاری را در پیش روی مهندسی رودخانه قرار دهد . در این ارتباط ، با توجه به اینکه فرسایش در قوس رودخانه ها نسبت به کانالهای مستقیم ، تشدید می گردد و همواره میزان فرسایش و رسوبگذاری در طول قوس ها ، تاثیرات مخرب بیشتری بر محیط در برگیرنده آن دارد . لذا توجه به موضوع فرسایش و بررسی راه حل های کنترل و کاهش آن ، از اهمیت زیادی برخوردار است . بر این اساس ، در این تحقیق ضمن بررسی میزان فرسایش در دو قوس همگرا و غیر همگرا که نتایج آن تاکیدی بر صحت اغلب مطالعات قبلی داشته ، تاثیر سازه محافظ افقی بر کنترل و کاهش تاثیرات تداخل جریان با مصالح بستر در قوس 90 درجه که تا کنون بررسی نگردیده ، مورد توجه قرار گرفته و نتایج مناسبی بدست آمد. تا کنون ، هیچ تحقیق شناخته شده ای که بطور اصولی تاثیر عرض و عمق نصب تیغه افقی را بر فرسایش بستر و شکل پروفیل سرعت کانال قوسی شکل 90 درجه مورد مطالعه قرار دهد ، مشاهده نگردید . نتایج کلی حاصل از انجام این تحقیق نشان داد که در هر دو حالت استفاده از تیغه افقی و بدون آن ، به هر حال فرسایش در قوس 90 درجه بطور قابل ملاحظه ای وجود دارد . همچنین تیغه افقی نقش قابل توجهی در کاهش عمق فرسایش و شکل گیری چاله آب شستگی در این محل از رودخانه داشته و قابلیت شکل دهی بهتری را برای بستر ایجاد می کند . از اینرو ، می توان انتظار داشت که تغییرات شدید توپوگرافی بستر که در حالت بدون تیغه افقی پدید می آید و توسط این محقق و سایر محققین به اثبات رسیده است ، در صورت انتخاب و استفاده صحیح از تیغه افقی ، می تواند به حداقل برسد . لذا ، می توان به نقش موثر تیغه افقی بر کاهش و کنترل فرآیند آب شستگی در قوس 90 درجه ، چشم داشت .

سرریزهای پلکانی از جمله موثرترین ساختمان های هیدرولیکی جهت مستهلک نمودن انرژی مازاد جریان آب هستند. این سازه ها جهت انتقال آب از تراز بالا به تراز پایین در مجاری روباز بکار می روند. بدلیل تأثیر قابل ملاحظه پله ها بر استهلاک انرژی جریان ونیز پیشرفتهای حاصل در ساخت و اجرای سدهای بتن غلطکی rcc ،سازه های مذکور مورد توجه خاص مهندسان هیدرولیک قرار گرفته است. در این تحقیق با هدف بررسی محل هواگیری طبیعی در جریان غیر ریزشی،ازمدل (فیزیکی وریاضی) باانتخاب سه شیب اوجی در پائین دست تاج downstream face)) استفاده گردید. لذادر قسمت اوجی بعداز سهمی تاج استانداردو قبل ازشروع پله ها، ازسه شیب مختلفz=1,z= 0/9, z=0/7 (افقی:عمودی) استفاده شد.همچنین ازدومدل پرتاب کننده(دفلکتور)تیپiii,ii باتوجه به محل استقراراستفاده گردید.هرتیپ دفلکتوردرسه شیب(1:5و1:7و1:9)ازجنس چوب که به روغن جلای آغشته شده وبارنگ ضدآب نیزپوشش داده شده بودندطراحی واستفاده گردیدند.(دراین تحقیق جمعا"105آزمایش برروی مدلها صورت گرفت) درمدلهای فیزیکی با شیب اوجی یکسان،پارامترمتغیر تیپ دفلکتوربوده است. سپس مدلها درفلوم آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهیدچمران نصب شد. آزمایشات به ازاء 5 دبی مختلف در واحد عرض ( با دامنه 036/0 الی 072/0 مترمربع بر ثانیه ) انجام پذیرفت. مشاهدات نشان می دهد هنگام عبور جریان از روی تاج،تا فاصله خاصی از تاج مذکور هواگیری در سطح آب صورت می گیرد.همچنین هندسه پائین دست تاج اوجی باعث تغییر در هیدرولیک جریان و منجر به تغییردرتوسعه لایه مرزی بدلیل مختلف ایجاد شده میگردد. ملاحظه گردید که در حالت بدون دفلکتور، اوجی z=1 در مقایسه با دیگر شیبها، عملکرد مناسبتری را از نظر هیدرولیکی نشان می دهد و طول نقطه هواگیری کمتری را ایجاد می نماید.بطوریکه با افزایش شیب اوجی در پایین دست تاج، طول ( ) در اوجی 7/0 z= معادل 3/33% و اوجی 9/0 z= معادل65/14% بیشتراز اوجیz=1 رشد داشته است، همچنین با افزایش شیب اوجی در پایین دست تاج، عمق آب(yi)در اوجی 7/0 z= معادل44/16% و اوجی 9/0 z= معادل1/7% کمتراز اوجیz=1 رشد داشته است. همچنین ملاحظه گردید که نصب پرتاب کننده با شیب 1:7درمحل ارتفاع اولین پله (تیپ ii) در شیب اوجی 7/0 z= (مدلmiia) باکاهش طول نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل02/26درصدوافزایش عمق نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل8/22درصدوهمچنین نصب پرتاب کننده با شیب 1:9 درمحل ارتفاع اولین پله (تیپ ii)در شیب اوجی z=0/7باکاهش طول نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل59/10درصدوافزایش عمق نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل75/24درصدشرایط مطلوب بهره برداری رانسبت به مدلهای مورد تحقیق تامین میکندوبه عنوان گزینه پیشنهادی معرفی میگردد. دربخش مدل ریاضی،نرم افزار flow3d برای شبیه سازی هندسه سرریز پلکانی بکار گرفته شدکه مقایسه مقادیر مشاهداتی با مقادیر پیش بینی شده توسط flow3d موافقت خوبی نشان می دهد.نهایتا نشان داده شده است که flow3d قادر است هیدرولیک جریان درسرریز پلکانی در شرایط جریان غیرریزشی را بخوبی شبیه سازی نما ید.

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.

به منظور جلوگیری از خسارات ناشی از انرژی آب در سرعت های فوق بحرانی و نیز به منظور از بین بردن انرژی جنبشی اضافی موجود در چنین آبی، عموماً لازم است از سازه های خاصی به نام تلف کننده های انرژی که در پایین دست جریان ساخته می شوند استفاده نمود. از جمله این سازه ها می توان حوضچه های آرامش از نوع جهش آبی را نام برد که سازه هایی هیدرولیکی هستند، با کف غیر قابل فرسایش و طول کوتاه که در پایین دست سازه های کنترل احداث می شوند. در این مطالعه به منظور افزایش افت انرژی آب در طول سرریز و در نتیجه کاهش طول و عمق مزدوج پرش از ترکیب دو جت آبی که ترکیبی از جریان عبوری از روی سرریز اوجی با استاندارد usbr و جریان خروجی از شکاف در بدنه سد می باشد، استفاده شد. در این آزمایش جت آب خروجی از شکاف ایجاد شده در بدنه ی سد با سه زاویه صفر، 45 و 90 درجه نسبت به افق با جریان عبوری از روی سد در نسبت های متفاوتی از دبی که در هر زاویه ی برخورد، شش نسبت دبی از شکاف عبور داده می شد، تلاقی داده شد و تأثیر هر یک بر روی میزان کاهش طول و عمق مزدوج پرش بررسی شد. محدوده ی تغییرات عدد فرود نیز 5/1 تا 5/4 بود. نتایج آزمایشات نشان داد که تلاقی جت های آب بازاویه 45 درجه نسبت به افق بر روی بدنه سرریز بیشترین تأثیر را بر روی کاهش طول و عمق مزدوج پرش دارد و به طور متوسط با عبور 26 درصد دبی از شکاف، حدود 50 درصد نسبت به جهش کلاسیک طول پرش را کاهش می دهد.

در دهه های اخیر مطالعه و بررسی روندیابی سیل در رودخانه ها به منظور کاربرد در مسائل مهندسی رودخانه اهمیت زیادی داشته است. در کشور ما نیز با وجود طرح های مختلف و اهمیت آن ها در زمینه ساماندهی رودخانه ها و کنترل سیلاب، تاسیس مخازن آبی و غیره، ضرورت مطالعه در این زمینه احساس می شود. همچنین احداث سازه های کنترل کننده نظیر سد، علاوه بر اینکه توزیع نابرابر زمانی و مکانی آب را تغییر می دهد، نقش موثری در کاهش یا حذف خسارات ناشی از سیلاب را نیز بازی می کند. اما این که سد تا چه اندازه توانسته از عهده ی این نقش برآید مسئله ی قابل تأملی می باشد و باید تاثیر سدهای مخزنی روی کاهش دبی سیلاب ها تعیین گردد. در این تحقیق با استفاده از تحلیل هیدروگراف های سیلاب، رژیم هیدرولوژیکی جریان ورودی به مخزن سد مارون و وقایع سیل بررسی و حجم کنترل سیلاب مخزن با وقایع سیلاب ورودی به طور نسبی ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد که به لحاظ کمی به راحتی می توان میزان حدود 140 میلیون متر مکعب از حجم کنترل سیلاب را به منظور سایر نیازها تخصیص داد که اعتماد به این حجم در حد 90 درصد مواقع مشاهداتی می باشد. سپس با استفاده از اطلاعات بارش و هیدروگراف های سیل منطقه مورد مطالعه به روندیابی سیل در دوره قبل از احداث سد با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی پرداخته شد و با به کارگیری این مدل تأثیر احداث سد مخزنی مارون بر میزان کاهش دبی حداکثر سیل بر پایین دست رودخانه مشخص گردید. شبکه های عصبی مصنوعی نشان دادند که می توانند هیدروگراف سیل را در مرحله آموزش و همچنین در مرحله آزمون با (ضریب همبستگی 93% و 7/2rmse=) به خوبی پیش بینی کنند. از مقایسه هیدروگراف پیش بینی شده توسط مدل و هیدروگراف مشاهده شده در ایستگاه بهبهان برای شدیدترین سیل به وقوع پیوسته در دوره بعد از احداث مشخص شد که سد به خوبی توانسته تمامی حجم سیلاب معادل 74/121 میلیون متر مکعب را ذخیره کند. همچنین دبی اوج هیدروگراف در پایین دست سد از مقدار 1975 متر مکعب بر ثانیه به حدود 500 متر مکعب بر ثانیه کاهش یافته است.

پل ها سازه های ارتباطی مهمی هستند که پایه های آن ها تغییراتی در الگوی جریان و رسوب درون رودخانه ایجاد می کنند. از آن جمله، تشکیل گردابه ها در اطراف پایه پل و آبشستگی موضعی در اطراف پایه می باشد. یکی از راه های کاهش عمق آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل، ایجاد شکاف در پایه، در مسیر جریان می باشد. هدف از مطالعه حاضر، شبیه سازی عددی جریان آب حول تک پایه، بررسی الگوهای مختلف جریان در اطراف پایه، اثر شکاف ایجاد شده در پایه در میزان تنش برشی، قدرت گردابه ها، سرعت و عمق آبشستگی ایجاد شده در بستر و همچنین تاثیر آن بر روی مقادیر مربوط به ضرائب نیرو و تعیین بهترین هندسه و محل جایگذاری شکاف نسبت به بستر جریان در شرایط آب زلال با استفاده از مدل ansys می باشد. این مدل به صورت steady اجرا شد و در کلیه حالات، زاویه برخورد آب با پایه، صفر درجه می-باشد. همچنین آنالیز برای جریان با دو سرعت 6/0 و 8/1متر بر ثانیه، به اجرا گذاشته شد. نتایج بدست آمده از آنالیز ها حاکی از آن بود که: در z/h=0 ، کمترین مقدار تنش برشی نسبت به سایر حالات z/h برای هر دو سرعت است. همچنین افزایش طول شکاف باعث کاهش قدرت گردابه های طولی می گردد. با فاصله گرفتن شکاف از بستر، قدرت گردابه ها در بالادست پایه افزایش می یابد. در سرعت 6/0 متر بر ثانیه، بزرگی و قدرت گردابه ها در جوار بالادست پایه نوع z/h=1/6 , l/b=1 ، با فاصله گرفتن از بستر به میزان 75% نسبت به حالت z/h=0 , l/b=1 ، افزایش نشان می دهد. همچنین افزایش طول شکاف تا جایی که به اسکلت پایه صدمه نزد، باعث بهبود شرایط جریان می گردد. با افزایش l/b شکاف از یک به دو، در سرعت های 6/0 و 8/1 متر بر ثانیه به ترتیب 13% و 12% کاهش در عمق آبشستگی ایجاد می شود. شکاف با مشخصات l/b=2 , z/h=0 ، حالت بهینه به لحاظ میزان حداکثر عمق آبشستگی، نسبت به سایر حالات می باشد. در سرعت جریان 8/1 متر بر ثانیه، بیشینه تنش در طرفین پایه در ناحیه عرضی در حالت شکافدار l/b=2 , z/h=0، 72% کاهش نسبت به پایه ساده نشان می دهد. در سرعت جریان 8/1 متر بر ثانیه، به طور متوسط، شکاف l/b=2 , z/h=0، 30 درصد کاهش در بیشینه عمق آبشستگی نسبت به حالت پایه ساده ایجاد می کند. لذا این شکاف، حالت بهینه می-شود.

بارندگی در مدیریت منابع آب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک نقش اساسی دارد و شبیه سازی این متغیر هیدرولوژیکی و برآورد میزان آن در هر مقیاس زمانی برای هر منطقه، به عنوان یکی از مهمترین پارامتر های جوی، گامی بسیار مهم در راستای برنامه ریزی بهتر منابع آب و کشاورزی خواهد بود. یکی از کارهای معمول در برنامه ریزی منابع آب، شبیه سازی یا ساختن مدلی از برخی متغیرهای هیدرولوژیکی مانند بارندگی است. در این تحقیق سعی شده تا با استفاده از مدل های با کس-جنکینز و شبکه های عصبی مصنوعی بارندگی فصلی سه ایستگاه اهواز،آبادان و دزفول شبیه سازی شود که در نهایت نشان داده شد که مدل شبکه عصبی در هر سه ایستگاه از کارایی بهتری نسبت به مدل های arima با توجه به آمار 47 سال گذشته برخوردار است

امروزه مبارزه با سیل از طریق روشهای مدیریت غیرسازه ای در حوزه های آبخیز و در مسیر رودخانه ها، مورد توجه فراوان قرار گرفته است که این امر بدون شناخت عوامل موثر در ایجاد آن یا عوامل تشدید کننده آن امکان پذیر نمی باشد.رودخانه کارون، یکی از پرآب ترین و طویلترین رودخانه های ایران می باشد که حوضه آبریز بزرگ آن در استانهای خوزستان، لرستان، چهارمحال و بختیاری و کهگیلویه و بویر احمد واقع می باشد. امید آن است که با اعمال برنامه های مدیریتی قوی، ضمن به حداقل رساندن آثار و تبعات زیانبار ناشی از وقوع سیلابهای طرح، با بهره برداری بهینه از این نعمت الهی، شرایط برای رونق بیش از پیش منطقه و حتی فرامنطقه ای نیز از طریق افزایش حمل و نقل کالا و گردشگری آبی فراهم گردد. امروزه استفاده ار مدل های ریاضی یک بعدی و دو بعدی برای مدل کردن جریان در رودخانه ها متداول است و تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده است در این تحقیق با استفاده از نرم افزار یک بعدی mike 11 و دو بعدی mike 21 کوپل این دو در محیط mike flood به بررسی پایه های پل و جزایر بر هیدرولیک جریان و پهنه بندی سیلاب کارون، اقدام شد. بعد از واسنجی داده های دبی و اشل مقدار ضریب زبری متوسط کارون 024/0 تخمین زده شد. بعد از بررسی تاثیر پایه های پل مشخص شد پل ها سطح آب بالادست را تا 20% برای دبی با دوره بازگشت 5 ساله افزایش میدهند. همچنین باعث افزایش سرعت و تنش برشی در مقطع پل تا 15% میشوند و شیب منحنی دبی اشل را تا 7 درصد افزایش میدهد. با بررسی لایروبی جزایر مشخص شد که این کار میتواند پتانسیل تخلیه سیلاب را تا 50% افزایش دهد. بررسی پهنه بندی سیلاب در شهر اهواز مشخص کرد که برای سیلاب ها با دوره بازگشت بیش از 10 سال باعث آبگرفتگی سواحل اطراف به ویژه ساحل سمت چپ کارون میشود و پیشنهاداتی برای کاهش خطر سیل ارائه شد.

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

توده خاک در شرایط طبیعی در طی سالیان دراز به یک حالت ثابت و پایدار رسیده است. احداث ساختمان ها و سازه های مختلف نظیر سدها، این وضعیت پایدار خاک ها را به هم زده و باعث می شود که خاک از شکل طبیعی خود خارج گشته و تغییر شکل جدیدی را متحمل شود. به طورکلی، احداث این سازه ها باعث نشست و در نتیجه به هم فشرده شدن ذرات خاک می گردد. بنابراین قبل از اجرای هرگونه سازه، باید پتانسیل خاک پی از نظر مقدار و نوع نشست مشخص گردد. در مورد خاک های ریزدانه قسمت عمده به نشست ناشی از تحکیم مربوط می شود. نرخ تغییر حجم نمونه تحت بارگذاری به نفوذپذیری نمونه بستگی دارد، از این رو آزمایش تحکیم معمولاً در خاک های با نفوذپذیری کم (مانند رس) انجام می گیرد. آزمایش تحکیم در واقع آزمایشی جهت برآورد پارامترهای تحکیم یک بعدی ترزاقی است که از حل هم زمان دو معادله تعادل و پیوستگی به صورت یک بعدی حاصل شده است. پارامترهای مهم خاک که از آزمایش تحکیم به دست می آیند یکی اندیس های تراکم است که میزان تراکم پذیری نمونه خاک را مشخص می کند (cs و cc) و دیگری ضریب تحکیم (cv) می باشد که شدت تراکم به علت بارگذاری را تعیین می کند. تاکنون تئوری های مختلفی برای تعیین زمان نشست تحکیمی در خاک های ریزدانه ارایه گردیده اند. در اکثر این تئوری ها به ویژه در تئوری ترزاقی که ابتدایی ترین، ساده ترین و متداول ترین آنها می باشد، ضریب تحکیم در طول فرآیند تحکیم ثابت فرض گردیده است. در حالی که این ضریب با افزایش تنش موثر اعمال شده و کاهش نسبت پوکی متغیر است و معمولاً براساس نتایج آزمایش تحکیم یک بعدی که عمدتاً مبنای تجربی دارند، تعیین می گردد. از این رو، راه حل دیگری جهت تعیین زمان نشست تحکیمی در خاک های رسی اشباع ارایه گردیده است که تابع بسل نام دارد. در این روش تمامی فرضیات ترزاقی برقرار است با این تفاوت که ضرایب تراکم پذیری و نفوذپذیری ضمن آزمایش تحکیم ثابت باقی نمی ماند و در راستای عمق تغییر می کند. در نتیجه ضریب تحکیم در حین تحکیم ثابت نمی باشد. بدین ترتیب با لحاظ نمودن تغییرات ضریب نفوذپذیری (k) و هم چنین ضریب فشردگی حجمی (mv)، در اثر کاهش نسبت پوکی (پیشرفت تحکیم) معادله جدیدی به عنوان معادله حاکم بر پدیده تحکیم ارایه می گردد. در این تحقیق اثر استفاده از تابع ریاضی بسل در پیش بینی آزمایشگاهی ضریب تحکیم خاک های رسی مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، ضرایب حاصل از آزمایش تحکیم یک بعدی ترزاقی بر روی خاک گچی-رسی تعیین گردید. سپس درصد درجه متوسط تحکیم با استفاده از دو روش تحلیلی ترزاقی (سری فوریه) و تابع بسل تعیین گردید. هم چنین نتایج حاصل از این دو روش مقایسه گردید. تأثیر تغییرات نفوذپذیری و فشردگی حجمی با دو ضریب تحکیم پایه و عامل غیرخطی تحکیم (?) بیان گردید. برای انجام آزمایشات، نمونه هایی دست خورده از خاک گچی مورد نظر با توجه به تراکم نسبی و رطوبت به کار رفته، تهیه گردید. آزمایشات با تراکم های نسبی 0/85، 0/95 و 1 در 5 رطوبت حد طبیعی 11/66%، 13/66%، 15/66%، 17/66% و 19/66% انجام گردید. نتایج نشان داد در تمامی نمونه ها در انتهای هر مرحله بارگذاری از آزمایش تحکیم، حالت عدم ایجاد نشست ثانویه مشاهده گردید. در تراکم نسبی 0/85 با افزایش رطوبت، مقادیر ضریب تحکیم کاهش می یابد. در حالی که در سایر تراکم های نسبی (0/95 و 1) با تغییر رطوبت، الگوی مناسبی جهت تغییرات ضریب تحکیم دیده نشد. با افزایش تراکم نسبی در هر رطوبت، ضریب تحکیم کاهش می یابد. هم چنین با مقایسه نتایج حاصل از محاسبات درجه متوسط تحکیم از دو روش ترزاقی و تابع بسل، بهترین نتایج در روش تابع بسل که تطابق بهتری با نتایج حاصل از تئوری ترزاقی دارد، در 0/05= ? بدست آمد. در حالی که محاسبات در تئوری ترزاقی در 0= ? صورت گرفته بود.

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

هر گونه تغییر در دبی سیال می تواند باعث نوسان و ایجاد ناپایداری در شرایط هیدرولیکی از جمله سرعت و فشار آن گردد. علت این تغییر و شدت آن می تواند ناشی از قطع و وصل جریان توسط شیرهای بهره برداری و یا خاموش و روشن شدن پمپ ها و عواملی مشابه باشد. گاهی اوقات فشارهای ناشی از قطع شدن جریان بسیار شدید بوده و می تواند باعث آسیب رسیدن به تجهیزات و سیستم لوله کشی گردد. به همین دلیل در این تحقیق به بررسی و تجزیه تحلیل انتشار و میرایی امواج ناشی از قطع و یا کاهش جریان در لوله های تحت فشار پرداخته شده است. در راستای انجام این تحقیق، از مدل فیزیکی جریان های میرا واقع در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز استفاده شده است. این سیستم دارای سیستم لوله کشی از جنس پلی اتیلن و به طول تقریبی 50 متر و با قطر خارجی حداکثر 75 میلی متر می باشد. نحوه اتصال لوله ها در آزمایشات این تحقیق به صورت سری می باشد. جهت نمونه برداری و ثبت تغییرات فشار در سیستم از تعدادی مبدل فشاری و یک دیتا لاگر با قابلیت ثبت هم زمان 8 کانال ورودی دیتا می باشد. آزمایشات این تحقیق در سه سناریو مختلف انجام گرفته است. در سناریو اول پارامتر مورد بررسی تغییر در زمان قطع شدن جریان (20 زمان بین 0.15 تا 5 ثانیه) و بررسی تأثیر آن بر روی امواج فشاری ایجاد شده است. سایر پارامترها شامل 5 دبی مختلف و سه قطر لوله می باشد و در سناریو دوم تأثیر کاهش دبی بر روی امواج فشاری می باشد. قطع جریان در این سری از آزمایشات به صورت سریع می باشد و سایر متغیرها شامل 3 دبی و 3 قطر مختلف می باشد. در سناریو سوم تغییرات سرعت موج فشاری در طول میرایی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. متغیرهای این آزمایشات 3 دبی مختلف در قطر 63 میلی متر می باشد. با توجه به نتایج این آزمایشات در سناریو اول مشاهده شد که با افزایش زمان قطع جریان مقدار حداکثر فشارها کاهش یافته و رابطه این متغیرها در رابطه استخراجی مشخص گردید. نتایج حاصل از سناریو دوم نیز به صورت یک رابطه استخراجی بیان گردیده است. با توجه به این نتایج هرچه نسبت دبی ثانویه به دبی اولیه بیشتر گردد میزان حداکثر فشارهای حاصل کاهش می یابد. نتایج سناریو سوم به صورت بحثی در چگونگی تغییر سرعت امواج در طول جریان میرا می باشد و با توجه به آن در طول میرایی امواج سرعت آن به صورت افزایشی بوده تا اینکه نهایتاً در مقداری نزدیک به سرعت تئوری امواج ثابت می گردد. شرایط آزمایشات این سناریو به صورتی است که دامنه تغییرات فشار در مقادیر منفی نیز قرار گیرد.

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.

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.

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.

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

معضل رسوب گذاری همواره به عنوان مهم ترین عامل در کوتاه کردن عمر مفید سدها مطرح بوده است و سدهای مخزنی زیادی بدلیل پرشدن از رسوب متروکه شده اند. رسوبشویی هیدرولیکی تحت فشار یکی از تکنیک های موثر برای رفع مشکل رسوب گذاری در مخازن سد می باشد، که تأثیر بسیار موضعی داشته و برای خارج کردن رسوبات نهشته شده اطراف ورودی آبگیر نیروگاه نیز بکار می رود. برای طراحی مناسب دریچه های تخلیه کننده ی تحتانی و سایر سازه های مرتبط با رسوبشویی هیدرولیکی مخازن، بررسی مشخصات حفره ایجاد شده در رسوبشویی تحت فشار امری ضروری به نظر می رسد. جهت انجام این پژوهش یک مدل فیزیکی در دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز ساخته شد و با اجرای آزمایش های مختلف تأثیر شکل دریچه تحتانی بر روی حجم و ابعاد حفره رسوبشویی بررسی گردید. برای دستیابی به این هدف، آزمایش ها بر روی 4 دریچه با شکل های دایره ای، نیم دایره ای، مستطیلی و مربعی با سطح مقطع های یکسان 18 سانتی متر مربع، 5 ارتفاع آب 30، 45، 55، 65 و 78 سانتی متر و در نتیجه 5 دبی تخلیه متفاوت روی هر دریچه انجام گردید. نتایج این تحقیق نشان داد، شکل دریچه تحتانی پارامتر مهمی در پدیده رسوبشویی هیدرولیکی می باشد و با تغییر آن، ابعاد حفره آبشستگی نیز تغییر می ‎کند. نتایج همچنین نشان داد که به ازای یک ارتفاع آب ثابت در مخزن و در یک زمان مشخص، ابعاد آبشستگی برای دریچه های مربعی و نیم دایره ای بیشتر از دریچه ی مستطیلی و دریچه ی مستطیلی نیز بیشتر از دریچه ی دایره ای است و در ارتفاع های کمتر (دبی های کمتر) این تفاوت محسوس تر است. همچنین طول آبشستگی و حجم مخروط رسوبشویی با ارتفاع آب درون مخزن افزایش و برای دریچه دایره ای از همه کمتر است. علاوه بر آن با استفاده از آنالیز ابعادی و تجزیه و تحلیل آماری بر روی داده های آزمایشگاهی، رابطه بدون بعدی برای تخمین ابعاد حفره رسوب شویی ارائه گردیده 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(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.

این رساله نتیجه تحقیقی است که طی آن روش جدیدی برای تخمین صحیح ضریب زبری با استفاده از پوشش گیاهی مصنوعی در بستر کانال آزمایشگاهی در یک فلوم به طول 14 متر، عرض وارتفاع 6 /0 متر وشیب کف متغیر در آزمایشگاه مرکز تحقیقات حفاظت خاک وآبخیزداری وزارت جهاد کشاورزی در شرایط کنترل شده ارائه شده است. با متغیرهای شیب دبی، نوع و تراکم پوشش گیاهی مجموعاً 200 آزمایش انجام و ضریب زبری از رابطه مانینگ اندازه گیری وباروابط محاسباتی ارزیابی شد. سپس روابط بدست آمده از مدلهای فیزیکی در قالب یک زیر برنامه به مدل ریاضی faster اضافه شد. مدل ریاضی به دفعات اجرا و نسبت به محاسبه n بر حسب اطلاعات هیدرولیکی رودخانه و شرایط بیولوژی اقدام شد. همچنین برای کنترل صحت عملکرد مدل ریاضی در این تحقیق محدوده ایستگاههای ملاثانی تا فارسیات ، رودخانه کارون به عنوان یک کاربر(اصل)، برای شبیه سازی و بررسی هیدرودینامیکی و مرفولوژیکی رودخانه انتخاب شد و با تجزیه و تحلیل واجرای مدل های فیزیکی وریاضی نتایج زیر حاصل شد: ضریب زبری ثابت نبوده بلکه با افزایش تراکم پوشش گیاهی زبری کانال وسرعت برشی جریان افزوده شده و با افزایش سرعت و عمق جریان این ضریب کاهش می یابد. 24 رابطه ریاضی برای تخمین ضریب زبری مانینگ(تابعی از سرعت ،عمق جریان و تراکم پوشش) ارائه شد. نتایج اندازه گیری شده(مشاهده ای) و نتایج مدل ریاضی با ضریب زبری متغیر دراین دو مدل، از دقت بالا و تطبیق مناسبی برخوردار می باشند . مقایسه دبی جریان و ضریب زبری نسبت به زمان در مدل با پوشش شاخه ای نشان می دهد که در حداکثر دبی جریان ضریب زبری مانینگ در مدل ریاضی به حداقل می رسد که نشان دهنده اثبات فرضیه این تحقیق مبنی بر تغییرات دائم ضریب زبری بر اساس دبی جریان (یعنی تابع عمق و سرعت جریان) می باشد. مدل باn متغیر(تابع سرعت وعمق) دقت مدل هیدرو دینامیکی را به نسبت قابل توجهی بالا می برد.

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

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.

نظر به اهمیت خاک در پروژه های عمرانی از قبیل زیرسازی جاده ها، پوشش کانالهای آبیاری و سازه های مرتبط با آن و غیره، بهسازی خاک جهت بهبود خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن مدت های طولانی مورد علاقه متخصصین ژئوتکنیک بوده است. در این خصوص روش های مختلفی از جمله مخلوط کردن خاک با مصالح دیگر مانند آهک یا سیمان مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به اینکه مخلوط کردن خاک، تنها با آهک یا سیمان ممکن است خصوصیات ژئوتکنیکی لازم برای اجرای پروژه را در بر نداشته باشد، لذا امروزه علاوه بر این مصالح از مصالح و مواد افزودنی دیگر مانند ماسه و یا مواد پلیمری استفاده می شود. در این تحقیق تاثیر افزایش ماسه بادی بر روی خصوصیات مقاومتی مخلوط خاک-آهک مورد بررسی قرار گرفته است. خاک در نسبت های اختلاط مختلف به صورت همزمان با درصدهای 0%، 3%، 5%، 7% و 9% آهک و 0%، 5%، 10% و 15% ماسه بادی مخلوط و در هر نسبت اختلاط اقدام به تهیه نمونه با استفاده از روش تراکم استاتیکی گردید. نمونه ها بعد از قرار گرفتن در 3دوره نگهداری 7، 14 و 28 روزه در شرایط اشباع و دمای 25 درجه سانتیگراد مورد آزمایش تک محوری قرار گرفتند. برخی از مهمترین نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد افزایش ماسه بادی به تنهایی تاثیری در خصوصیات مقاومتی خاک ندارد. اما همراه با آهک توانست خصوصیات آنرا به نحو چشمگیری توسعه دهد. ماکزیمم مقاومت محوری و مدول الاستیسیته خاک در نسبت اختلاط 7%آهک و 10%ماسه بادی حاصل شد.

مدل فیزیکی و مشاهده رفتار دینامیکی یک پدیده ، از اهمیـت زیـادی برخـوردار است و در بـسیاری از رشته های مهندسی کاربرد دارد . به دلیل پیچیدگی رفتار دینامیکی سیات استفاده از مـدل هـای هیدرولیکی ، به عنوان یک ابزار مهندسی در بهینه سازی طراحی سازه های آبی ، به نحو گـسترده ای مورد استقبال جامعه مهندسی قرارگرفته است . به طوری که بدون در دست داشتن نتایج بدسـت آمده از مدل هیدرولیکی سازه ، پیشبینی رفتار در نمونه اصلی عملی نبوده و طراحی سازه را بـا مشکل مواجه میسازد . دراین تحقیق مدل فیزیکی سرریز سد بالارود با مقیاس 1:40 ساخته و در آزمایشگاه مدل های هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز نصب گردید . بهینه سازی دیواره های هدایت سرریز اولین قدم در این تحقیق به شمار می رود . بهینه سازی هم به صورت کمی(دبی-اشل) و هم به صورت کیفی(مشاهده ی الگوی جریان ، امواج عرضی ، تلاطم و جداشدگی جریان) انجام شد که در نهایت دیواره ی هدایت شماره5 با مشخصات طول مستقیم 10 سانتی متر ، شعاع انحنای 40 سانتی متر و زاویه ی قوس 110 درجه به عنوان بهترین گزینه انتخاب شد . سپس در 6 دبی مختلف پارامترهای مهم جریان شامل : عمق ، سرعت ، فشار استاتیک ، نوسانات لحظه ای فشار(فشار دینامیکی) و بی نظمی های جریان با هدف حصول اطمینان از عملکرد مطلوب سرریز در دوران بهره برداری مورد اندازه گیری و مشاهده قرار گرفت . نتایج تغییرات پارامترهای اندازه گیری شده در قالب جداول و نمودارها و تغییرات اعداد بی بعد مورد نظر در قسمت آستانه ی سرریز ارائه گردید . بررسی برداشت عمق و کفایت دیواره ها مشخص کرد که از دبی lps 274.37 بلافاصله بعد از تبدیل ابتدائی، عمق آب به بالای دیواره هی سرریز میرسد که نیازمند اصلاح می باشد . حداقل شاخص خوردگی که در آستانه ی سرریز (مقطع شماره 1) و در دبی 193.31 لیتر بر ثانیه رخ داد ، 0/87 گردید . با توجه به ضریب خوردگی بحرانی ، احتمال رخ دادن پدیده ی خلاءزایی( کاویتاسیون) در طول محور سرریز وجود ندارد . حداکثر عدد فرود جریان که در مقطع شماره 8 به فاصله ی افقی 73.97 سانتی متر و در دبی 66.7 لیتر بر ثانیه رخ داد ، 2.05 گردید . الگوی جریان آب در طول محور سرریز متاثر از شکل و ابعاد پایه های پل می باشد . در این رابطه می توان به تشکیل موج برگشتی در ابتدا و موج دم خروسی در انتهای پایه های پل که منجر به تشکیل موج های لوزی در طول تنداب می شود ، اشاره کرد که در منحنی های مربوطه آشکار می باشد .