روش متداول برای بررسی جریان از روی سرریزها ساخت مدل فیزیکی آنها با مقیاس کوچک می باشد. استفاده از مدل های کامپیوتری برای تحلیل جریان آب در سازه های هیدرولیکی با پیشرفت روش های عددی و ابداع کامپیوترهای پرقدرت به مرور زمان فراگیر شده است. سرریز کرامپ جزو سرریز های لبه کوتاه است و برای اندازه گیری دبی جریان در کانال ها به کار برده می شود. مزیت عمده سرریز کرامپ امکان عبور رسوب از روی تاج سرریز می باشد. در تحقیق حاضر مدل فیزیکی سرریز کرامپ در کانالی به طول 10 متر، عرض 25 سانتی متر و ارتفاع 50 سانتی متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تبریز مورد بررسی قرار گرفت. سرریزهای مذکور با شیب پائین دست و بالادست (1:2و1:2)، (1:5و1:2) و (2:9و2:3) و ارتفاع 15، 16 و 17 سانتی متر ساخته شد. با استفاده از داده های مدل فیزیکی، اثر ارتفاع و شیب پائین دست سرریز روی ضریب دبی و همچنین اثر شیب پائین دست سرریز روی حد استغراق بررسی شد. همچنین به ازای دبی های مختلف، پروفیل های سطح آب، سرعت و فشارهای هیدرواستاتیک بر روی سرریز کرامپ اندازه گیری شد. سپس جریان در سرریز کرامپ با مدل cfd از طریق حل معادلات پیوستگی و مومنتم و با استفاده از مدل های آشفتگی، روش های جریان دوفازی، روش حل عددی حجم محدود و الگوریتم حل همزمان سرعت – فشار شبیه سازی گردید. نتایج بدست آمده برای مشخصه های جریان در مدل cfd با مقادیر اندازه گیری شده در مدل فیزیکی سرریز کرامپ مقایسه شد. مطابق نتایج بدست آمده با افزایش ارتفاع سرریز ضریب دبی کاهش و با افزایش شیب پائین دست سرریز ضریب دبی افزایش می یابد. همچنین با افزایش دبی و افزایش شیب پائین دست سرریز نسبت استغراق کاهش می یابد. با مقایسه نتایج فیزیکی و عددی، مدل تلاطمی با الگوریتم حل هم زمان فشار – سرعت simple بهترین جواب را در شبیه سازی عمق جریان داشت. همچنین نتایج مدل k-? standard با الگوریتم حل هم زمان فشار – سرعت simple بهترین تطابق را در شبیه سازی مقادیر سرعت و sst k-omega با الگوریتم حل هم زمان فشار – سرعت simplec بهترین تطابق را در شبیه سازی مقادیر فشار هیدرواستاتیک بر روی سرریز کرامپ نشان دادند.

تکیه گاه های پل ها و آبشکن ها موجب تنگ شدن مقطع رودخانه ها و تغییر الگوهای جریان می شوند. در اثر وجود یک سازه نظیر پایه ی پل یا آبشکن در رودخانه، تمرکز زیاد سرعت، تنش برشی بستر، گردابه ها و آبشستگی دماغه ی بالادست آبشکن اتفاق می افتد. مجموعه ی این فاکتورها منجر به فرسایش ذرات از اطراف سازه و گسترش یک حفره ی آبشستگی می شود. محافظت از این پایه ها در برابر آبشستگی موضعی یکی از نکات لازم در طراحی سازه هایی است که در رودخانه های فرسایش پذیر احداث می شوند. یکی از روش های کاهش آبشستگی، استفاده از طوق و آبپایه بستر می باشد. مطالعات نشان می دهد که جریان روبه پایین در برخورد با طوق از بستر منحرف شده و وجود آبپایه ی بستر در پایین دست پایه از قدرت گرداب های برخاستگی که در پشت سازه ایجاد می شوند، می کاهد که در کل موجب کاهش عمق آبشستگی و به تاخیر انداختن پیشرفت آبشستگی می شوند. در این تحقیق با استفاده از مدل آزمایشگاهی، تاثیر آبپایه ی بستر به تنهایی و هم چنین طوق و آبپایه ی بستر به صورت توام در اطراف پایه ی پل های دایره ای مورد بررسی قرار می گیرد. در این آزمایشات از طوق با اندازه های مختلف و آبپایه ی بستر در فواصل مختلف از پایه ی پل استفاده و عمق آبشستگی اندازه گیری می شود و با توجه به نتایج حاصله مناسب ترین فاصله ی آبپایه ی بستر از پایه و ابعاد طوق در حالت ترکیبی تعیین می-گردد.

پرش هیدرولیکی برای استهلاک انرژی در پایین دست سازه های هیدرولیکی از جمله سرریزها، تندآب ها و دریچه ها مورد استفاده قرار می گیرد. بررسی محققین نشان می دهد که بستر موج دار در کاهش عمق ثانویه و طول پرش هیدرولیکی موثر می باشد. در این تحقیق بررسی تجربی پرش هیدرولیکی در محدوده وسیع تری نسبت به محققین دیگر بر روی 6 نوع بستر موج دار با شیب موج (t/s) مختلف انجام گرفت. شیب موج در محدوده 286/0 تا 625/0 و عدد فرود در محدوده 8/3 تا 6/8 قرار داشت. تأثیر ارتفاع و طول موج بستر موج دار بر روی خصوصیات پرش هیدرولیکی در اعداد فرود مختلف با تحلیل موقعیت سطح آب، پروفیل سرعت، تنش برشی بستر و استهلاک انرژی بررسی شد. پارامتر های بی بعد هیدرولیکی نیز به صورت تابعی از عدد فرود تعیین گردید. نتایج تحقیق نشان داد که عمق ثانویه و طول پرش هیدرولیکی بر روی بسترهای موج دار نسبت به بستر صاف در شرایط هیدرولیکی یکسان کوچکتر است. بررسی پروفیل های سرعت اندازه گیری شده در مقاطع مختلف پرش هیدرولیکی نشان داد که این پروفیل ها مشابه بوده و با پروفیل جت آب بر روی بستر صاف متفاوت می باشند. همچنین مقدار ضخامت لایه مرزی بی بعد ?/b بر روی بستر موج دار برابر 57/0 به دست آمد که با ضخامت لایه مرزی در بستر صاف برابر 16/0 مقایسه گردید. بررسی و مقایسه نیروی برشی و ضریب تنش برشی ? نشان داد که تنش برشی در بستر موج دار حداقل 10 برابر بستر صاف است. بررسی ها نشان داد که مقدار متوسط ضریب اصطکاک در بسترهای موج دار برابر 06/0 می باشد. در تحقیقات انجام گرفته پرش بر روی بسترهای صاف مقدار ضریب اصطکاک متوسط برابر 004/0 گزارش شده است پرش هیدرولیکی بر روی بستر موج دار متلاطم بوده و با اختلاط آب و هوا همراه می باشد. در این تحقیق پرش هیدرولیکی بر روی بستر موج دار با استفاده از مدل های آشفتگی k-? استاندارد، rng k-? و rsm بصورت دو بعدی شبیه سازی شد و سطح آزاد جریان با روش عددی جزء حجم سیال vof تعیین گردید. نتایج نشان داد که مدل های آشفتگی k-? و روش جزء حجم سیال vof برای پیش بینی پروفیل سطح آب در پرش هیدرولیکی بر روی بستر موج دار مناسب بوده و خطای نسبی متوسط مقادیر سطح آب بدست آمده از مدل های عددی و اندازه گیری شده کمتر از 10 درصد می باشد. بررسی تشابه پروفیل های سرعت در فواصل مختلف پرش هیدرولیکی نشان داد توزیع سرعت در آزمون های مختلف یکسان بوده و نتایج بدست آمده از مدل های عددی و داده های تجربی تطابق خوبی دارند. تأثیر بستر موج دار بر روی خصوصیات پرش هیدرولیکی در اعداد فرود مختلف با محاسبه موقعیت سطح آب، پروفیل سرعت، بردار سرعت، تنش برشی بستر، شدت های تلاطم، انرژی جنبشی و اتلاف انرژی پرش در این مدل مورد بررسی قرار گرفت.

آبیاری سنترپیوت یکی از سیستم های متداول در آبیاری بارانی است. به منظور طراحی دقیق، ارزیابی و مدیریت سیستم های آبیاری سنترپیوت یک مدل جدید و برنامه رایانه ای جهت محاسبه عمق آب پخش شده و ضریب یکنواختی پخش آب تهیه شد. این مدل از الگوی توزیع آب اسپری نازل منفرد به عنوان ورودی استفاده نموده و الگوی توزیع آب سراسری سیستم آبیاری سنترپیوت را پیش بینی می نماید. بدین منظور یک شبکه مربعی استاتیکی برای زمین تحت پوشش سیستم و یک شبکه دینامیکی برای الگوی توزیع آب اسپری نازل منفرد در نظر گرفته شد. شبکه استاتیکی از تقسیم کل زمین تحت پوشش سیستم سنترپیوت به قطعات مربعی و تشکیل یک شبکه ساکن منطبق بر کل زمین حاصل گردید. با منظور نمودن حرکت شبکه دینامیکی بر روی شبکه استاتیکی و با لحاظ نمودن شدت پخش آب هر جزء از شبکه دینامیکی بر روی اجزای شبکه استاتیکی برای تمام اسپری نازل ها و مد نظر قرار دادن هم پوشانی بین آنها، مقادیر آب جمع شده در اجزای شبکه استاتیکی تعیین شد. خروجی های مدل عمق آب دریافت شده در سراسر شبکه زمین تحت آبیاری و ضریب یکنواختی پخش آب (شعاعی، منطبق بر مسیر حرکت و سراسری) می باشند. به منظور صحت سنجی و ارزیابی دقت مدل آزمایش های میدانی در شرایط واقعی انجام گردید و مدل برای همان شرایط اجرا شد. از مدل پیشنهادی جهت بررسی اثر باد بر یکنواختی پخش آب نیز استفاده گردید. با هدف توسعه کاربرد مدل برای شرایطی که الگوی توزیع آب واقعی اسپری نازل منفرد برای سرعت ها و جهت های مختلف باد موجود نیست، مدلی نیمه تجربی برای شبیه سازی الگوی توزیع آب اسپری نازل منفرد تهیه گردید تا به مدل اصلی سنترپیوت مرتبط گردد و خروجی آن به عنوان ورودی مدل اصلی مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل اهمیت تلفات بادبردگی و تبخیر در سیستم های آبیاری بارانی یک مدل جدید جهت پیش بینی میزان تلفات بادبردگی و تبخیر برای اسپری نازل های سنترپیوت استخراج گردید. با مقایسه نتایج حاصل از آزمایش ها و پیش بینی های مدل هایالگوی توزیع اسپری نازل منفرد و تلفات تبخیر و بادبردگی، دقت بالای مدل ها محرز گردید. مدل سنترپیوت در حالات مختلف بهره برداری و برای شرایط مختلف باد اجرا شد. با مقایسه نتایج شبیه سازی های مدل با مشاهدات واقعی، مقادیر میانگین مطلق خطا و جذر میانگین مربعات خطا برای اسپری نازل نلسون r3000 به ترتیب برابر 0/897 و 0/116 میلی متر و برای اسپری نازل سنینگر ldn به ترتیب برابر 1/016 و 0/051 میلی متر حاصل شد که بیان گر دقت قابل قبول مدل بود.

روش های مختلفی برای کنترل آبشستگی در اطراف پایه های پل وجود دارد که از آن جمله می توان به استفاده از صفحات مستغرق و مارپیچ برجسته اشاره کرد. تکنیک صفحات مستغرق و مارپیچ برجسته سازه های کوچکی هستند که در مسیر جریان قرار می گیرند و به منظور اصلاح الگوی جریان نزدیک شونده به بستر و توزیع جریان در مقطع عرضی کانال طراحی شده اند. در واقع این سازه ها با ایجاد جریانات ثانویه (چرخشی) مقدار و توزیع سرعت، عمق و انتقال رسوب را در منطقه ی مورد نظر تغییر می دهند. در این تحقیق، تأثیر قرارگیری امتداد صفحات مستغرق به صورت مستقیم یا شکسته و همچنین تأثیر زاویه و قطر برجستگی های مارپیچ برجسته بروی آبشستگی بررسی گرفت. بدین منظور از آزمایشگاه هیدرولیک، گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز استفاده شد. آزمایشات در کانالی شیشه ای به طول 6 متر، عرض 80 سانتی متر، و ارتفاع 50 سانتی متر در شرایط آب زلال با استفاده از پایه ای از جنس پلاکسی گلاس با طول 20 سانتی متر و عرض 5 سانتی متر انجام شد. صفحات مستغرق مورد استفاده در آزمایشات دارای ارتفاع 5/2 سانتی متر در روی بستر بوده و زاویه ی آنها با امتداد جریان 40، 35 و 30 درجه است همچنین امتداد قرارگیری صفحات مستغرق 10، 5 و 0 درجه به صورت مستقیم یا شکسته که ترکیبی از این زوایاست می-باشد. آزمایشات مارپیچ برجسته در دو زاویه ی پیچش 10 و 5 درجه و با قطر برجستگی های 3/4، 7/6 و 7/8 میلی متر انجام شد. بیشترین کاهش در عمق حفره ی آبشستگی با استفاده از صفحات مستغرق در مدل با 50/80 درصد کاهش مشاهده شد. تغییر قطر برجستگی های مارپیچ برجسته تأثیر چندانی بر آبشستگی نداشت. نتایج آزمایشگاهی در آزمایشات مارپیچ برجسته نشان داد که افزایش زاویه مارپیچ سبب کاهش عمق آبشستگی می گردد.

چکیده: پرش یا جهش هیدرولیکی، از نوع جریان های متغیر سریع است و عبارت است از پدیده ای که طی آن جریان از حالت فوق بحرانی به حالت زیر بحرانی تبدیل می شود. مهم ترین کاربردهای پرش هیدرولیکی عبارتند از: کاهش انرژی آب در جریان از روی سدها، سرریزها و دیگر سازه های هیدرولیکی و نهایتاً محافظت قسمت های پایین دست.2- ترمیم و افزایش سطح آب در کانال ها به منظور پخش آب و همچنین کاهش فشار بالا برنده(uplift pressure ) در زیر سازه ها با افزایش عمق آب در دامنه سازه.3- مخلوط نمودن مواد شیمیایی جهت تصفیه آب یا فاضلاب و نیز جهت مصارف کشاورزی. هدف از این تحقیق بررسی خصوصیات هیدرولیکی پرش در مقاطع واگرا با شیب معکوس می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی پرش هیدرولیکی در مقاطع واگرا با شیب معکوس 4 زاویه واگرایی 56/4 درجه، 8 درجه، 12 درجه و 16 درجه و 4 شیب معکوس 6/1%، 4/3%، 5% و 7/6% برای هر زاویه واگرایی با شیب معکوس 5 دبی و 5 عدد فرود تا حد امکان مورد بررسی قرار گرفت و با برقراری شرایط هیدرولیکی مورد نظر آزمایش های این تحقیق انجام گرفت. محدوده اعداد فرود مورد آزمایش در این تحقیق 6/2 تا 7/3 بود وپس از برداشت داده های آزمایشگاهی اقدام به آنالیز این داده ها گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد با افزایش عدد فرود پارامترهای نسبت عمق ثانویه به اولیه، طول نسبی جهش، طول جهش به عمق ثانویه و افت نسبی جهش افزایش می یابد. همچنین آنالیز داده های آزمایشگاهی نشان می دهد با افزایش زاویه واگرایی و شیب معکوس پارامتر های نسبت عمق ثانویه به اولیه، طول نسبی جهش و نسبت طول جهش به عمق ثانویه کاهش و پارامتر افت نسبی جهش با افزایش زاویه واگرایی و شیب معکوس افزایش می یابد.

یکی از مشکلاتی که همواره در آبگیر ها با آن مواجه هستیم، جدا شدگی جریان، در دهانه بالادست آبگیر می باشد. هنگامی که آب وارد دهانه آبگیر می شود، سرعت در دهانه پایین دست، حداکثر (در جهت جریان در کانال آبگیر) و در دهانه بالادست حداقل می باشد، که این تفاوت سرعت سبب ایجاد جدا شدگی جریان می گردد. در ناحیه جدا شدگی، جریان به دور خود می چرخد و این چرخش مانع عبور جریان از این قسمت می گردد، که این مساله باعث کاهش دبی ورودی و تجمع رسوب در دهانه می شود. جهت کنترل رسوبات روش های بسیاری تا کنون مورد آزمایش قرار گرفته است، اما باید توجه داشت که بهترین روش برای افزایش راندمان آبگیری تعیین شرایط بهینه آبگیر است. هر اقدامی که یکنواختی سرعت بین دهانه بالادست و پایین دست آبگیر را بیشتر کند، باعث کاهش ابعاد جداشدگی جریان، کاهش رسوبگذاری در دهانه آبگیر و افزایش راندمان آبگیری خواهد شد. در این تحقیق، با استفاده از مدل عددی ssiim 2.0 حالت هیدرولیکی بهینه دهانه آبگیر تعیین و سپس مشابه همین مدل، در مدل فیزیکی به اجرا درآمده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مدل بهینه، قوس ترکیبی 7 در 63 سانتیمتری در دهانه بالادست می باشد.

سرریز جانبی کنگره ای نوعی از سرریزهای جانبی است که از لبه مستقیم و صاف در پلان برخوردار نبوده و از دیواره های متصل به هم تشکیل می یابد. فرضیه اصلی در توسعه طرح زیگزاگی سرریزها افزایش طول موثر سرریز نسبت به باز شدگی دهانه و افزایش ظرفیت انتقال جریان روی سرریز به ازای ارتفاع معین سطح آب در بالادست سرریز بوده است. تعیین ضریب دبی جهت بررسی عملکرد سرریز و تخمین جریان عبوری از روی سرریز ضروری می باشد. در این تحقیق رفتار هیدرولیکی سرریز جانبی کنگره ای ذوزنقه ای با طول بازشدگی، ارتفاع و زوایای جانبی مختلف سرریز به ازای دبی های مختلف در حالت تک سیکل و دو سیکل، مورد بررسی قرار گرفت. پروفیل های طولی سطح آب در امتداد سرریز جانبی برداشت شد و مشاهده گردید که تغییرات آنها متناسب با پروفیل سرریز جانبی در حالت جریان زیر بحرانی می باشد. نتایج آزمایشات برای یافتن اثرات پارامترهای بی بعد تعریف شده روی ضریب دبی در سرریز جانبی بررسی شد و در نهایت رابطه ای برای محاسبه ضریب دبی ارائه شد. مقایسه نتایج این تحقیق با نتایج تحقیقات محققین دیگر نشان داد که ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای ذوزنقه ای نسبت به سرریز جانبی معمولی افزایش قابل ملاحظه ای داشته است.

میزان جریان عبوری از بدنه سدهای خاکی تا حد زیادی به ابعاد و ویژگی های هسته رسی وابسته است. بنابراین بدست آوردن ابعاد بهینه برای هسته رسی سد خاکی غیرهمگن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با کنترل میزان نشت و همچنین کاهش ابعاد هسته رسی می توان از هزینه کل ساخت و تلفات نشت هسته رسی کاست. تابع هدف در این پژوهش کمینه کردن میزان هزینه بوده که شامل دو بخش می باشد. بخش اول به محاسبه میزان نشت از داخل سد خاکی براساس روش اجزای محدود پرداخته و بخش دوم میزان حجم عملیات خاکی را به حداقل می رساند. درنهایت بهترین حالت از لحاظ اقتصادی با توجه به میزان کمینه نشت و حجم هسته انتخاب می گردد. برای تعیین مدل نشت از شبکه عصبی مصنوعی استفاده گردید. این مدل در مقایسه با سایر روش ها همچون مدل رگرسیون خطی و رگرسیون لگاریتمی از دقت بالاتری برخوردار بود. داده های خروجی مدل شبکه عصبی که شامل دبی نشت است وارد الگوریتم بهینه سازی pso شد و ابعاد بهینه بدست آمد. مدل بدست آمده برای تعیین ابعاد بهینه هسته رسی را می توان در مورد تمامی سدهای خاکی غیرهمگن با بستر نفوذناپذیر استفاده کرد. صحت سنجی مدل بهینه سازی بدست آمده با استفاده از مطالعه موردی سد خاکی علویان انجام شد. هزینه های بهینه شده این سد با هزینه های فعلی آن مقایسه گردید و مشاهده شد که با بکارگیری مدل بهینه شده از میزان هزینه های کل کاسته می شود.

لوله های انتقال آب و سایر سیال ها که در بستر دریاها و رودخانه ها قرار می گیرند، الگوی جریان را در اطراف خود تغییر می دهند. این تغییرات باعث افزایش تنش برشی بستر و شدت آشفتگی در اطراف لوله شده و حفره ی آبشستگی را در زیر لوله ایجاد می کنند. در این وضعیت وقوع آبشستگی در زیر لوله ها ممکن است منجر به ناپایداری، خمش و حتی شکستگی شده و در نهایت موجب خسارات اقتصادی و زیست محیطی بسیار شدیدی شود. جنبه مثبت فرآیند آبشستگی زیر لوله این است که لوله به طور خود به خودی دفن می-گردد و لذا در هزینه های اجرایی به شدت صرفه جویی می شود. در تحقیق حاضر علاوه بر بررسی آبشستگی زیر لوله، از آبپایه نیز به عنوان راهکاری نوین جهت کاهش و کنترل آبشستگی استفاده گردیده است. بدین منظور، 4 لوله (صاف و زبر) با قطرهای متفاوت در کانالی به طول 10 متر و عرض 25 سانتی متر و عمق 50 سانتی متر با شرایط جریان u?u_c =0/8-0/9، مدل سازی شد. آزمایش ها در 4 حالت: 1) آبشستگی زیر لوله صاف بدون آبپایه 2) آبشستگی زیر لوله صاف همراه با آبپایه 3) آبشستگی زیر لوله زبر بدون آبپایه 4) آبشستگی زیر لوله زبر همراه با آبپایه، انجام گردید. در حالت دوم و چهارم آبپایه در 4 فاصله مختلف (l=0,d?4,d?2,d) از مرکز لوله و در پایین دست لوله قرار داده شد. در آزمایش ها آبپایه مانعی برای انتشار گرداب های برخاستگی شد و فرسایش پایین دست لوله را کنترل نمود. نتایج این تحقیق نشان داد که هر چه فاصله آبپایه از مرکز لوله کمتر باشد، بیشترین تأثیر را در کاهش عمق آبشستگی در زیر لوله دارد. در حالتی که آبپایه درست در زیر مرکز لوله (l=0) قرار گرفت، عمق آبشستگی زیر لوله حدود 100% کاهش یافت. همچنین در این حالت با گذر مدت زمان طولانی از ابتدای آزمایش، به دلیل گردابه فکنی های ایجاد شده در پایین دست و جابه جا شدن ذرات به سمت لوله، فرآیند دفن طبیعی لوله به وقوع پیوست.

سرریزها سازه های هیدرولیکی ساده ای هستند که به منظور کنترل سطح آب و اندازه گیری شدت جریان در کانال های انتقال آب مورد استفاده قرار می گیرند. سرریزها را بر حسب طول تاج آن ها در جهت جریان، به سه گروه سرریزهای لبه تیز، لبه کوتاه و لبه پهن تقسیم بندی می کنند. در سرریزهای لبه پهن، لبه ی سرریز به اندازه ی کافی پهن بوده و در مقایسه با سایر ابعاد دارای اندازه ی قابل ملاحظه ای می باشد که این ویژگی سبب می شود که توزیع فشار بر روی تاج سرریز تقریبا هیدرواستاتیک بوده و خطوط جریان دارای انحنای کمی باشند. در این حالت سرریز به گونه ای عمل خواهد کرد که جریان در بالادست آن زیربحرانی و در روی آن فوق بحرانی شده و در نتیجه یک مقطع کنترل جریان بحرانی بر روی سرریز ایجاد می شود. سرریز لبه پهن مستطیلی دوشیبه سرریز نسبتا جدیدی است که از ترکیب سرریز لبه پهن مستطیلی استاندارد و سرریز کرامپ حاصل می شود. ایده ی استفاده از چنین سرریزی بر این اساس بوده است که استحکام بالای سرریز لبه پهن مستطیلی استاندارد و ضریب دبی نسبتا بالای سرریز کرامپ را در هم ادغام کرده تا سرریزی با مشخصات مطلوب تر حاصل شود. مطالعاتی که پیش از این در مورد سرریزهای لبه پهن صورت گرفته است نشان می دهد که ضریب دبی در این سرریزها تابعی از طول سرریز، عرض سرریز، شکل تاج، ارتفاع سرریز، ارتفاع آب روی سرریز و شیب وجه بالادست می باشد. در این تحقیق با استفاده از مدل آزمایشگاهی تاثیر خصوصیات هندسی سرریز لبه پهن مستطیلی دوشیبه شامل طول تاج سرریز در جهت جریان، شیب وجوه بالادست و پایین دست سرریز و ارتفاع سرریز بر ضریب دبی، پروفیل سرعت و فشار و نیز پروفیل سطح آب مورد بررسی قرار گرفت. ضمن اینکه بررسی تاثیر انحنای پیشانی بالادست و پایین دست این نوع سرریز بر ضریب دبی مد نظر می باشد. تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که وقتی که هد آب از مقدار مشخصی کمتر شد، در ناحیه ای بر روی تاج سرریز افزایش ناگهانی در سطح آب به شکل یک موج کوچک مشاهده شد. هرچه شیب وجه بالادست ملایم تر شد، ارتفاع موج کاهش یافت و موقعیت تشکیل آن نیز به سمت پایین دست جابجا شد. زبر کردن تاج سرریز سبب شد که موج ضعیف تر شود. انحنای پیشانی بالادست سرریز نیز علاوه بر این که تا حد زیادی از جدایی خطوط جریان در این ناحیه جلوگیری کرد، سبب منظم تر شدن جریان عبوری شده و مقدار افت سطح آب را در ورودی کاهش داد. با افزایش طول تاج سرریز پروفیل سطح آب عبوری از روی آن به شکل کاملا منظم و موازی در آمد. در ابتدای لبه بالادست تاج سرریز کاهش فشار مشاهده شد که تحت تاثیر افت سطح جریان(کاهش عمق جریان زیربحرانی در اثر برخورد با مانع) و جداشدگی جریان در این ناحیه بود. هرچه شیب وجه بالادست بیشتر گردید، این کاهش فشار شدیدتر گشت. با ایجاد انحنا در پیشانی بالادست سرریز از میزان جداشدگی جریان کاسته شده و به تبع آن افت فشار کمتری در این حالت رخ داد. در ابتدای لبه پایین دست سرریز(انتهای تاج سرریز) به علت پدیده جداشدگی جریان میزان فشار کاهشیافت و این کاهش فشار در دبی های بالا شدیدتر بود. وقتی از شیب 63.4درجه در پایین دست سرریز استفاده شد، فشار در آن قسمت منفی شده و پدیده مکش هوا رخ داد. هنگامی که پیشانی پایین-دست سرریزها دارای انحنا شد توزیع فشار یکنواخت تر شده و احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون کاهش یافت. در ابتدای تاج سرریز سرعت جریان در نزدیکی تاج ماکزیمم است و با دور شدن از تاج مقدار آن کاهش یافت. در مقطع وسط تاج سرریز با فاصله گرفتن از تاج ابتدا بر مقدار سرعت جریان افزوده شد و بعد از این که به مقدار ماکزیمم خود رسید، سرعت به تدریج کاهش یافته و در نزدیکی های سطح آب به کمترین مقدار خود رسید. در مقطع انتهایی تاج سرریز به دلیل انحنای سطح جریان، سرعت جریان در سطح کمترین مقدار را دارا بوده و با فاصله گرفتن از کف سرعت کاهش یافت. کم شدن شیب وجه بالادست سبب افزایش مقدار ضریب دبی شده است. با افزایش شعاع انحنای پیشانی بالادست، مقدار ضریب دبی نیز افزایش یافت.

پرش هیدرولیکی معمولا به منظور استهلاک انرژی جنبشی زیاد جریان در پایین دست سازه های هیدرولیکی نظیر سرریزها، شوت ها و دریچه ها و جلوگیری از فرسایش پایین دست سازه ها به کار می رود. در تحقیق حاضر، خصوصیات پرش هیدرولیکی بر روی شکل جدیدی از بستر زبر با زبری های نیم استوانه ای شکل و آبپایه در کانال مستطیلی با شیب افقی و معکوس مورد بررسی قرار گرفته است. در مجموع 352 آزمایش در محدوده اعداد فرود 6/4 تا 4/7 انجام شد. سه ارتفاع (r) به همراه چهار فاصله طولی (s) مختلف برای زبری ها و سه ارتفاع (s) برای آبپایه در نظر گرفته شد. شیب معکوس بستر شامل دو شیب 1 و 5/1 درصد بود. نتایج نشان داد که می توان برای پروفیل بی بعد سطح آب پرش هیدرولیکی بر روی بستر زبر با شیب افقی و معکوس رابطه ارائه نمود. همچنین مشخص شد که عمق مزدوج نسبی و طول پرش هیدرولیکی بر روی بستر های موج دار نیم استوانه ای شکل و با شیب معکوس کمتر از پرش کلاسیک بوده و میزان افت انرژی در پرش بر روی بستر زبر با شیب معکوس بیشتر از پرش کلاسیک می باشد. بررسی مقادیر ضریب تنش برشی نشان داد که این ضریب در بستر زبر با شیب معکوس حداکثر در حدود 16 برابر بستر صاف است. این روند با افزایش عدد فرود، ارتفاع و فاصله بین زبری ها شدت می یابد. همچنین با افزایش عدد فرود، ارتفاع آبپایه و شیب معکوس عمق مزدوج نسبی و طول پرش هیدرولیکی کاهش یافته و افت انرژی افزایش می یابد. در مجموع بکارگیری آبپایه و بستر زبر در حوضچه آرامش باعث تثبیت پرش بر روی شیب معکوس شده و خصوصیات پرش هیدرولیکی را بهبود می بخشد. برخی روابط تجربی ارائه و نتایج بدست آمده با نتایج تحقیقات دیگر مقایسه گردید.

آبشستگی در سازه های هیدرولیکی از جمله مسائلی است که توجه محققین را به خود جلب کرده است. آبشستگی موضعی در نزدیکی دریچه باعث نشست پی و در نهایت تخریب سازه می گردد. جت آب خروجی از زیر دریچه در اثر برخورد مستقیم با بستر رسوبی سبب فرسایش آن می گردد .روش های مختلفی برای کاهش آبشستگی پیشنهاد شده است. از جمله این روش ها می توان به قرار دادن کف بند بعد از دریچه اشاره کرد. از آنجا که در اثر برخورد جت مستغرق با کف بند، مقدار زیادی از انرژی آن کاسته می شود، در نتیجه از گرداب های شدید و آبشستگی به مقدار قابل توجه ای کاسته می شود. در این تحقیق آبشستگی موضعی و انتقال رسوب در اثر جت افقی که از زیر دریچه بر روی کف بند صلب جاری می شود مورد بررسی قرار گرفت. جریان جت به صورت دو بعدی و بستر غیر چسبنده در نظر گرفته شد. تأثیر طول کف بند، باز شدگی دریچه، دبی جریان و عمق پایاب بر روی آبشستگی پایین دست کف بند در آزمایش های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد به ازای ارتفاع ثابت باز شدگی دریچه، با افزایش عمق پایاب و دبی جریان، حداکثر عمق آبشستگی بیشتر می شود. همچنین به ازای یک مقدار ثابت از باز شدگی دریچه، هر چه طول کف بند بیشتر باشد، ارتفاع دون بیشتر است. به ازای یک طول کف بند ثابت، هر چه ارتفاع باز شدگی دریچه بیشتر شود، فاصله قله دون تا کف بند بیشتر می شود.

اگرچه یک سد انحرافی سازه ساده ای به نظر می رسد که بر روی یک مقطع عرضی رودخانه ساخته می-شود، اما این کار بخشی از یک کار مهندسی است که نیاز به طراحی دقیق و تحلیل های هیدرولیکی، هیدرولوژیکی و سازه ای دارد. سدهای انحرافی به طوریکه از اسم آنها معلوم است برای انحراف آب از رودخانه ها و هدایت آب به کانال های اصلی یا آب آور ساخته می شوند. به لحاظ اقتصادی، سدهای انحرافی سازه های گرانی هستند و برای احداث آن ها نیاز به صرف هزینه زیادی می باشد. هر رویکردی به منظور کاهش هزینه های احداث سد انحرافی و توجه به برآورده شدن معیارهای طراحی، به عنوان یک گام ابتکاری و نوآورانه قابل تقدیر می باشد. در تحقیق حاضر، یک مدل بهینه سازی برای تعیین پارامترهای اساسی سد انحرافی از جمله عمق دیوار های سپری، طول و ضخامت کف ، به شیوه ای که به لحاظ اقتصادی هزینه ها حداقل گردد، ارائه شده است. ارائه ی این مدل بهینه سازی بر اساس تئوری خوسلا برای جریان زیر سطحی می باشد و پارامترهای اساسی سدانحرافی به گونه ای بهینه سازی می شوند که هزینه احداث سد انحرافی شامل هزینه های مربوط به خاکریزی، خاکبرداری، بتن ریزی کف و احداث دیوارهای سپری حداقل گردند، مشروط بر اینکه گرادیان هیدرولیکی خروجی از گرادیان هیدرولیکی مجاز تجاوز ننماید. با توجه به غیرخطی و چند متغیره بودن تابع هدف و غیر خطی بودن قید مسئله، بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک صورت گرفته است. همچنین با توجه به اینکه نرم افزار matlab دارای یک جعبه ابزار کامل در زمینه الگوریتم های ژنتیک است، کلیه مراحل مربوط به الگوریتم ژنتیک در نرم افزار matlab انجام شده است. نتایج بهینه سازی نشان می دهند که استفاده از الگوریتم ژنتیک باعث کاهش 76/19 درصدی هزینه احداث بخش سرریز سد انحرافی نسبت به روش سنتی و باعث کاهش 87/61 درصدی هزینه احداث بخش مقطع رسوبشویی سد انحرافی نسبت به روش سنتی شده است.

برداشت داده های ریز مقیاس بارش مستلزم صرف هزینه و زمان زیادی می باشد. لذا در اکثر کشور های جهان به خصوص کشورهای در حال توسعه تعداد ایستگاه های باران سنجی که بتواند داده های بارش را با گام های زمانی ریز مقیاس اندازه گیری نماید بسیار محدود بوده و یا دارای محدودیت در طول دوره آماری می باشند. از این رو مدل گسسته سازی مبنی بر تئوری آنتروپی به دلیل توانایی در تبدیل داده های بزرگ مقیاس بارش به ریز مقیاس با حفظ خصوصیات مقیاس گذاری و آماری بارش مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق حوضه آبریز لیقوان واقع در شمال غرب کشور با آمار کم وناقص و همچنین ایستگاه باران سنج fernwood با آمار کامل مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور گسسته سازی بارش، خاصیت مقیاس پذیری داده های بارش هر دو ایستگاه بررسی شده و سپس از مدل گسسته سازی که در آن حجم بارش بدون تغییر باقی می ماند، استفاده شد که نتایج حاکی از عملکرد قابل قبول این مدل است. حوضه آبریز لیقوان جزء حوضه های معروف در استان آذربایجان شرقی بوده که استخراج یک معادله بهینه برای هیدروگراف واحد لحظه ای در این حوضه انجام نشده است. لذا در این تحقیق، جهت استخراج یک معادله عمومی هیدروگراف واحد لحظه ای، از تئوری آنتروپی استفاده می شود. در این تئوری با تعریف زمان های پیمایش حوضه آبریز به عنوان متغیر تصادفی و ماکزیمم نمودن رابطه آنتروپی بر اساس این پارامتر و همچنین لحاظ نمودن قیودها، میزان حداقل اریب تابع توزیع احتمالاتی و پارامترهای حاصل گردیده و نهایتا معادله کاربردی بدست می آید. در این مطالعه پنج رویداد از حوضه آبریز لیقوان مورد بررسی قرار گرفته است. پس از محاسبه زمان پیمایش و تعیین پارامترهای بر اساس تئوری آنتروپی، معادله کاربردی استخراج و نهایتا هیدروگراف رواناب مستقیم محاسبه گردید. جهت بررسی بیشتر نیز از توابع توزیع احتمالاتی جهت برآورد و هیدروگراف رواناب مستقیم استفاده شد که نتایج حاکی از دقت خوب تئوری آنتروپی می باشد.

در این تحقیق زبری بستر و واگرایی حوضچه به طور همزمان بکار برده شد. زبری ها در حوضچه هایی با دیواره های واگرا با زوایای 0، 2، 4، 6 و 8 درجه و هر کدام از این حالت ها با 6 عدد فرود (دبی) مختلف آزمایش شد. در مجموع 390 آزمایش در محدوده اعداد فرود 5 تا 8 انجام شده است. مقدار کاهش عمق نسبی پرش به طور متوسط برای زوایای 0، 2، 4، 6 و 8 درجه به ترتیب برابر 5/10%، 7/17%، 22%، 26% و 2/26% بدست آمد. میانگین کاهش طول پرش هیدرولیکی در زوایای 0، 2، 4، 6 و 8 درجه با بستر زبر به ترتیب برابر 9/47%، 4/57%، 9/59%، 9/65% و 2/68% بدست آمده است و در بهترین حالت (c2.2d) تا 75% نیز رسیده است. واگرایی حوضچه به تنهایی و بدون اعمال زبری نیز تاثیر بسیار زیادی بر کاهش طول نسبی پرش هیدرولیکی بین 37 تا 47 درصد دارد و این کاهش با افزایش زاویه واگرایی حوضچه نسبت مستقیم دارد. نتایج نشان می دهد که هر دو عامل واگرایی دیواره حوضچه آرامش و زبری بستر باعث کاهش طول و عمق مزدوج پرش هیدرولیکی می شوند. این مساله موجب می شود که ساخت حوضچه اقتصادی تر شود و کنترل پرش به طور موثرتری صورت گیرد. نتایج بدست آمده با نتایج برخی محققین مقایسه شد.

یکی از روش های تامین نیاز آبی بخش کشاورزی، آب شهری، نیروگاه ها و بخش صنعت، برداشت آب از مخازن و یا کانال های انتقال آب توسط آبگیرهای قائم می باشد. اما این روش اغلب با پدیده تشکیل جریان های گردابی در دهانه آبگیر مواجه می باشد. این امر باعث ورود هوا و ایجاد جریان های پیچشی در داخل مجرای انتقال می گردد که به دنبال آن مشکلات دیگری نظیر افت بار در ورودی، کاهش ظرفیت آبگیری، افزایش احتمال وقوع پدیده خلازایی، ایجاد لرزش و سر و صدا و ... بوقوع می پیوندد. از جمله ابزارهای مقابله با تشکیل گرداب می توان به نصب پره های قائم در جلوی دهانه آبگیر، سرپوش یا صفحات مستغرق افقی که بر روی پیشانی آبگیر به صورت ثابت قرار دارند، صفحات مشبک و یکپارچه افقی که به صورت شناور بر روی سطح مستقر می شوند و دیواره های برآمده در دهانه آبگیر و ... اشاره کرد. در این تحقیق به بررسی تاثیر ابعاد، موقعیت و نوع صفحات مستغرق افقی (شامل صفحات مشبک و صفحات پر) در کاهش عمق استغراق مورد نیاز برای جلوگیری از تشکیل گرداب با هسته هوا پرداخته شد. ابتدا آزمایشاتی برای تعیین منحنی دبی-استغراق بحرانی آبگیر، بدون نصب هیچگونه صفحه ضد گردابی انجام گردید و یک رابطه بی بعد شده بر حسب استغراق نسبی و عدد فرود آبگیر ارائه شد. سپس نتایج حاصل با نتایج محققین پیشین مقایسه گردید. سپس تاثیر هر صفحه با ابعاد، موقعیت نصب و نوع سوراخ مشخص به ازای پنج دبی مختلف و با استفاده از مدل آزمایشگاهی بررسی شد. عملکرد صفحات در کاهش استغراق بحرانی مورد نیاز نسبت به حالت بدون صفحه یا شاهد، برای هر صفحه در ابعاد و موقعیت های مختلف محاسبه شد و بر این اساس بهترین صفحه تعیین گردید. حداقل ابعاد صفحه برای کنترل پایدار گرداب d2 × d2 می باشد. طبق نتایج بدست آمده، برای صفحه مشبک cmp ابعاد d3 × d3 در موقعیت نصب d1 و برای صفحه مشبک fmp ابعاد d2 × d2 در موقعیت نصب d1 بترتیب با عملکرد 92/28% و 85/29% بیشترین عملکرد را در کاهش استغراق بحرانی برای حداکثر دبی، دارا می باشند. صفحات غیر مشبک یا پر (sp) نیز با توجه به محدوده دبی مورد نظر عملکرد متفاوتی از خود نشان می دهند و در حالت کلی عملکرد این صفحات بسیار بیشتر از صفحات مشبک می باشد. صفحه sp با ابعاد d2 × d2 در سه موقعیت نصب d25/0، d5/0 و d1 بترتیب عملکرد 46/80%، 63/70% و 4/45% را از خود نشان داد که موقعیت اول برای دبی های کم، موقعیت دوم برای دبی های متوسط و موقعیت سوم برای محدوده دبی های زیاد مناسب می باشد. درنهایت یک رابطه رگرسیونی برای تخمین استغراق نسبی آبگیر دارای صفحات ضد گرداب از روی پارامترهای بی بعد عدد فرود، ابعاد نسبی صفحه، موقعیت نسبی صفحه و نسبت سطح مسدود صفحه به کل مساحت آن ارائه گردید.

چکیده بررسی جریان غیرماندگار که جریان سیلاب نیز از آن جمله است دارای اهمیت بسیاری در مهندسی رودخانه می باشد. از آنجا که این نوع جریان پیچیدگی های خاص خود را دارد، بنابراین شبیه سازی جریان با مدل های ریاضی یکی از دقیق ترین و ارزان ترین روش هاست. در این تحقیق جریان غیرماندگار در بازه ای از رودخانه آجی چای به طول تقریبی 35 کیلومتر واقع در استان آذربایجان شرقی بررسی گردید. بدین منظور از دو مدل ریاضی به نام های hec-ras و cche2d استفاده شده است. داده های هندسی با مقیاس 1:2000، ضریب زبری مانینگ و داده های دبی- اشل این رودخانه از سازمان آب منطقه ای استان آذربایجان شرقی اخذ شد. پس از صحت سنجی مدل ها، شبیه سازی جریان با هر دو مدل برای 9 هیدروگراف با دوره های بازگشت 2، 5، 10، 20، 25، 50، 100، 200 و 500 سال انجام شد. نتایج حاصل از شبیه سازی جریان توسط مدل ها با یکدیگر و همچنین با داده های مشاهداتی مقایسه شد. نتایج نشان داد که در هر دو مدل، هیدروگراف جریان با روند یکسانی به مقدار پیک خود رسیده و کاهش می یابد. هم‏چنین دبی جریان در هیدروگراف حاصل از این مدل مقدار کمتری نسبت به مدل hec-ras دارد. مقدار سرعت و عدد فرود در مدل cche نسبت به مدل hec-ras بیشتر است. با مقایسه پروفیل طولی سرعت و عدد فرود حاصل از دو مدل فوق مشاهده می شود که نتایج دو مدل در شیب های کمتر تطابق بیشتری با یکدیگر دارند. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی مدل hec-ras نسبت به مدل cche همخوانی بیشتری با مقادیر مشاهداتی دارد. در نهایت پیشنهاد می شود برای روندیابی جریان از مدل hec-ras و برای بررسی تأثیر جریان بر روی بستر و دیواره های رودخانه و برآورد تنش وارده بر آن از مدل cche استفاده گردد.

با توجه به اهمیت حوضچه های آرامش در استهلاک انرژی جریان و عملکرد مناسب حوضچه های مستطیلی واگرا از نظر ابعاد و هزینه ساخت کمتر، امکان سنجی آن با استفاده از روش های عددی بسیار ارزشمند خواهد بود. در این تحقیق قابلیت مدل سازی عددی پرش هیدرولیکی در حوضچه مستطیلی واگرا به صورت سه بعدی و با بکارگیری مدل های آشفتگی k-? استاندارد و rng، با استفاده از نرم افزار fluent مورد بررسی قرار گرفت. سطح آزاد جریان با مدل حجم سیال (vof) تعیین شد. صحت سنجی با مقایسه نتایج شبیه سازی و مدل فیزیکی پرش هیدرولیکی در مقاطع مستطیلی واگرا با زاویه های واگرایی 5 و 10 درجه انجام گرفت. نتایج صحت سنجی نشان داد که مدل k-? استاندارد پروفیل سطح آب، طول پرش و مقادیر حداکثر سرعت در مقاطع مورد نظر را بهتر از مدل آشفتگی k-? rng شبیه سازی نموده است. خطای نسبی متوسط مقادیر سطح آب بدست آمده از مدل عددی و مقادیر اندازه گیری شده حدوداً 7 درصد می باشد. طول پرش در مدل ها نیز با دقت 5 درصد برآورد شده است. پروفیل های سرعت نیز تطابق خوبی با داده های اندازه گیری شده داشتند. مدل عددی گرداب های ایجاد شده در نتیجه واگرایی دیواره ها را به خوبی بررسی های تجربی نشان داده است. این گرداب ها در اعداد فرود بالا در یک سمت دیواره تشکیل شده و به سمت دیگر کشیده می شوند ولی در اعداد فرود پایین تر در دو طرف دیواره های واگرا ایجاد می شوند. شدت تشکیل این گرداب ها با افزایش زاویه واگرایی دیواره ها بیشتر می شود. مطالعه پارامترهای تلاطم نشان داد که با فاصله گرفتن از پرش به سمت پایین دست مقدار این پارامترها کاهش یافته و تغییرات آن یکنواخت تر می شود و در انتهای پرش به مقدار ثابتی میل می کند. در مدل های با اعداد فرود بالا، مقادیر پارامترهای تلاطم در دیواره سمت راست بیشتر از سمت دیگر است. در اعداد فرود کمتر، تغییرات متقارن تر بوده و حداکثر مقادیر پارامترها در قسمت میانی کانال رخ می دهد. بررسی تأثیر واگرایی دیواره ها در توزیع پارامترهای تلاطم نشان داد که مقدار ماکزیمم این پارامترها در اعداد فرود بالا به سمت دیواره راست که گرداب ها شکل گرفته اند کشیده شده است. تغییرات پارامترهای تلاطم در امتداد محور مرکزی متقارن نیست و این باعث می شود تا اختلاف مقادیر حداکثر در امتداد محور مرکزی کانال نسبت به مقدار واقعی در کل محدوده بیشتر گردد. با کاهش عدد فرود، به دلیل تشکیل گرداب ها در قسمت میانی کانال، تمرکز این مقادیر در مرکز کانال افزایش یافته و تقارن بیشتری نسبت به پرش در اعداد فرود بالاتر می یابند. در این حالت، اختلاف بین مقادیر ماکزیمم در طول محور مرکزی کانال و کل محدوده کمتر می شود.

در روش رسوب شویی تحت فشار، رسوباتی که از قبل در مخزن نهشته شده اند، به وسیله باز نمودن دریچه تخلیه کننده تحتانی سد همراه با آب خروجی از دریچه ها شسته شده و از آن خارج می شود. این مطالعه به منظور توسعه روش موثر برای تخلیه رسوبات انجام گردیده تا به کمک آن حجم رسوبات از مخازن سد ها کاسته شود. در این تحقیق با کارگذاری سازه های شمع، صفحات مستغرق و نیم استوانه در جلوی تخلیه کننده تحتانی تأثیر این سازه ها در ایجاد جریان گردابی برای تخلیه رسوبات مورد آزمایش قرار گرفت. شمع ها با فواصل مختلف نسبت به همدیگر و دریچه کار گذاشته شدند. نتایج بررسی ها نشان داد که عملکرد آن در فاصله 5/7 سانتی متری بهتر بوده بطوری که در ارتفاع سطح آب 50، 30 و 15 سانتی متر، حجم رسوب شویی به ترتیب به میزان 76، 113 و 141 درصد افزایش یافت. صفحات مستغرق نیز در فواصل مختلف از دریچه و در سه زاویه متفاوت نسبت به راستای جریان کار گذاشته شد. بررسی ها نشان داد زمانی که فاصله صفحات مستغرق نسبت به دریچه تحتانی 5/1 سانتی متر و زاویه آنها °5/22 باشد، بر شدت جریان گردابی افزوده شده به طوری که حجم رسوب شویی برای ارتفاع سطح آب 50، 30 و 15 سانتی متر به ترتیب برابر 481، 1/337 و 5/163 درصد افزایش یافت. با کارگذاری سازه نیم استوانه در جلوی تخلیه کننده تحتانی تأثیر این سازه در ایجاد جریان گردابی برای تخلیه رسوبات مورد آزمایش قرار گرفت. در زیر سازه، شکاف هایی در ارتفاع و طول های مختلف ایجاد گردید به طوری که بالای شکاف هم سطح رسوبات در مخزن و قسمت پایین دریچه بود. آزمایش ها بر روی سازه نیم استوانه در قطر ها و ارتفاع سطح آب مختلف انجام پذیرفت. بررسی ها نشان داد که تغییرات حجم رسوب شویی در یک سطح آب حساسیت کمتری نسبت به طول شکاف دارد. ولی در حالتی که نسبت قطر سازه به طول شکاف برابر 2 می باشد (2=da/la )، مقدار رسوب شویی بیشتری اتفاق افتاد. تغییرات حجم رسوب شویی نسبت به ارتفاع شکاف زیاد بوده به طوری که در نسبت ارتفاع شکاف به قطر سازه نیم استوانه برابر 6/0، حجم رسوب شویی به میزان قابل توجهی افزایش یافت. هم چنین با قطر سازه 5/2 برابر قطر تخلیه کننده، بیشترین حجم رسوب شویی حاصل شد و در این حالت حجم رسوب شویی نسبت به حالت بدون قرار گیری سازه 30 برابر شد.

نفوذ آب از زیر سازه هایی که بر روی خاک های نفوذ پذیر بنا می شوند، یکی از عوامل ایجاد ناپایداری در زیر سد می باشد. این ناپایداری ها عمدتاً به علت توسعه زیر فشار (نیروی بالا برنده)، فرسایش تدریجی درونی مصالح پی (پایپینگ) و یا وقوع پدیده جوشش ماسه رخ می دهد. لذا محاسبه فشار وارده به سطح تماس سد و نیز گرادیان هیدرولیکی خروجی در پایین دست این گونه سازه ها ضروری به نظر می رسد. از جمله اقداماتی که برای جلوگیری از پدیده زیر شویی، کاهش گرادیان خروجی و همچنین کاهش دبی نشت از زیر سدهای انحرافی صورت می گیرد، احداث دیواره های آب بند و نیز زهکش می باشد. در فرآیند طراحی سد انحرافی، یکی از مهمترین نیروهای وارد بر آن، نیروی بالابرنده ناشی از فشار آب است که این نیرو از اختلاف بین تراز آب مخزن و تراز آب پایین دست سد در اثر جریان تراوش آب در زیر سازه ایجاد می گردد. همچنین بررسی پایداری حوضچه آرامش در مقابل نیروی بالابرنده و بلند شدگی نیز مهم می باشد. هدف از این تحقیق بررسی میزان تاثیر احداث زهکش در کف حوضچه آرامش سد انحرافی بر میزان کاهش نیروی بالابرنده است. برای این کار، در این پایان نامه با استفاده از شبیه سازی مدل عددی سد انحرافی توسط نرم افزار seep/w و بررسی نحوه قرار گیری زهکش پی و ترکیب آن با دیوار آب بند بالادست، میزان حداقل نیروی بالابرنده مشخص می شود. ابتدا سد انحرافی به همراه حوضچه آرامش فرضی با موقعیت های مختلف محل زهکش مدل سازی شده و سپس مدل نهایی روی یک سد انحرافی واقعی تعمیم خواهد یافت. با دانستن درصد کاهش نیروی بالا برنده و محل بهینه زهکش پایین دست، می توان سازه های اقتصادی تری طرح و اجرا نمود. بررسی نشان داد که استفاده از سه زهکش پی در حوضچه آرامش باعث کاهش بیشتر فشار بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی در پایاب در زیر سازه می شود. بر اساس بررسی های انجام شده باید این سه زهکش در یک سوم ابتدایی حوضچه آرامش تعبیه شود، تا اثر خود را در کاهش نیروی زیر فشار و گرادیان هیدرولیکی در پایاب نشان دهد.

سرریزها از جمله وسایلی هستند که برای اندازه گیری دبی جریان در کانال های روباز مورد استفاده قرار می گیرند. سرریزها متناسب با شرایط و دقت مورد نیاز برای اندازه گیری دبی جریان دارای مقاطع مختلفی می باشند. سرریزهای مرکب لبه تیز مستطیلی و یا ذوزنقه ای قوس دار در سطح مقطع خود به صورت ترکیبی از یک دهانه قوس دایره ای در قسمت پایین و یک دهانه مستطیلی و یا ذوزنقه ای در قسمت بالا می باشند. در جریان های کم، قسمت قوسی این نوع سرریزها بصورت منفرد عمل نموده و در جریان های زیاد، دهانه بالایی مانع افزایش زیاد سطح آب در بالادست سرریز شده و اندازه گیری دبی جریان را با دقت قابل قبولی امکان پذیر می سازد. هدف از این تحقیق بررسی آزمایشگاهی روش های افزایش ضریب دبی جریان در سرریزهای مستطیلی و ذوزنقه ای می باشد. با افزایش ضریب دبی جریان، افت انرژی و نوسانات سطح آب در بالادست کاهش و در نتیجه میزان آبگیری از کانال افزایش می یابد. در تحقیق حاضر سرریزهای مستطیلی و ذوزنقه ای قوس دار در فلوم آزمایشگاهی با دیواره های شیشه ای به طول 10 متر، عرض 25 سانتی متر و ارتفاع 50 سانتی متر در آزمایشگاه مدل های هیدرولیکی دانشگاه تبریز مورد بررسی قرار گرفت. بیش از 500 آزمایش بر روی 45 مدل مختلف سرریز با پارامترهای هندسی شامل عرض تاج سرریز (b)، ارتفاع سرریز(p)، ارتفاع دهانه قوس دایره ای (h0)، شعاع قوس دایره ای (r) و نیز پارامترهای هیدرولیکی نظیر بار آبی روی سرریز (h) و دبی جریان (q) انجام شده و رابطه ای برای ضریب دبی جریان ارائه گردید. همچنین اثر تغییر این پارامترها بر روی ضریب دبی جریان بررسی شد. سرریزهای مستطیلی قوس دار با عرض تاج سرریز 25، 20 و 15 سانتی متر، ارتفاع سرریز 25، 20 و 15 سانتی متر و ارتفاع دهانه قوس دایره ای 12.5، 10، 7.5 و 5 سانتی متر با شعاع قوس های مختلف ساخته شد. سرریزهای ذوزنقه ای قوس دار با عرض تاج سرریز 15 سانتی متر، ارتفاع سرریز 25، 20 و 15 سانتی متر و ارتفاع دهانه قوس دایره ای 7.5 و 5 سانتی متر با شعاع قوس های مختلف و شیب دیواره های جانبی (0.5h:1v) ساخته شد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که در سرریزهای مرکب در ناحیه ای که مقطع ساده به مقطع مرکب تبدیل می شود وجود یک ناپیوستگی در رابطه دبی جریان – بار آبی مورد انتظار است. به ازای بار آبی معین روی تاج سرریز، با افزایش عرض تاج سرریز، کاهش ارتفاع سرریز، کاهش ارتفاع دهانه قوس دایره ای و به موازات آن افزایش شعاع قوس دایره ای، مقدار دبی جریان افزایش می یابد. در بارهای آبی کم، با افزایش عرض تاج سرریز، کاهش ارتفاع سرریز، کاهش ارتفاع دهانه قوس دایره ای و به موازات آن افزایش شعاع قوس دایره ای، مقدار ضریب دبی جریان افزایش می یابد. روند تغییرات نشان می دهد در بارهای آبی زیاد، با افزایش ارتفاع دهانه قوس دایره ای و به موازات آن کاهش شعاع قوس دایره ای، مقدار ضریب دبی جریان افزایش می یابد. مقادیر ضریب دبی جریان در سرریزهای مستطیلی و ذوزنقه ای قوس دار با سرریزهای مشابه بدون قوس مقایسه گردید. مطابق نمودارهای ارائه شده، مقادیر ضریب دبی جریان اندازه گیری شده نسبت به مقادیر محاسبه شده سرریزها در اکثر موارد انطباق قابل قبولی نشان داد.

بطوری که آزمایش ها با چهار مقدار صورت گرفت. تحلیل داده ها نشان می دهد که پروفیل سطح جریان در پرش هیدرولیکی را می توان با یک منحنی متوسط نشان داد. همچنین مقایسه نتایج به دست آمده با داده های حاصل از پرش هیدرولیکی بر روی بستر صاف نشان داد که مقادیر عمق ثانویه، طول پرش هیدرولیکی و طول غلطاب در بستر زبر نسبت به بستر صاف بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابند درحالی که افت انرژی افزایش می یابد و با افزایش عدد فرود، این روند شدت می یابد. همچنین افزایش ارتفاع و فاصله بین زبری ها باعث کاهش عمق ثانویه، طول پرش هیدرولیکی و طول غلطاب می گردد. مقادیر تنش برشی نیز بر روی بستر زبر 13 برابر بستر صاف است. درنهایت روابطی برای بدست آوردن عمق مزدوج نسبی، افت نسبی انرژی و ضریب نیروی برشی کف بر حسب عدد فرود برای پرش های تشکیل شده بر روی بسترهای زبر ارائه گردید. بررسی پروفیل سرعت در بستر زبر نیز انجام شد که مهم ترین نتیجه آن وجود سرعت منفی(جریان برگشتی) مابین زبری ها می باشد.

سرریزها سازه های هیدرولیکی ساده ای هستند که به منظور کنترل سطح آب و اندازه گیری شدت جریان در کانال های انتقال آب مورد استفاده قرار می گیرند. سرریز مستطیلی لبه پهن دوشیبه، سرریز نسبتا جدیدی است که از ترکیب سرریز لبه پهن مستطیلی استاندرد و سرریز کرامپ حاصل می شود. در تحقیق حاضر برای بررسی آیشستگی در پایین دست سرریز لبه پهن دوشیبه 60 آزمایش آنجام شد. این آزمایش ها برای 3 طول از تاج سرریز، 4 طول کف بند، 4 شیب پایین دست متفاوت از سرریز و 4 عمق پایاب هر کدام برای دبی های 6/9، 11، 3/13 و 15 لیتر بر ثانیه انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش دبی جریان و شیب پایین دست سرریز و با کاهش عمق پایاب حداکثر عمق آبشستگی افزایش می یابد. همچنین محل وقوع حداکثر عمق آبشستگی از انتهای کف بند دورتر شده و گسترش طولی حفره افزایش می یابد. با افزایش طول کف بند در یک دبی و عمق پایاب ثابت ابعاد حفره آبشستگی از قبیل حداکثر عمق آبشستگی، محل وقوع آن، طول حفره آبشستگی، ارتفاع پشته پایین دست و فاصله آن از انتهای کف بند کاهش می یابد. با افزایش طول تاج سرریز در یک عمق پایاب ثابت در دبی های کم، حداکثر عمق حفره آبشستگی، محل وقوع آن و طول حفره آبشستگی روندی افزایشی-کاهشی دارد، اما دردبی های زیاد روندی کاهشی-افزایشی دارد. با کاربرد تحلیل ابعادی و استفاده از نرم افزار spss روابط بدون بعدی با ضریب تعیین خوبی برای برآورد ابعاد آبشستگی ارائه شده این روابط با استفاده از داده های محاسباتی و واقعی مورد ارزیابی و صحت سنجی قرار گرفت. نتایج ارزیابی نشان داد که با استفاده از این روابط می توان آبشستگی را با دقت قابل قبولی برآورد نمود.

آبگیر ها به منظور آبگیری مستقیم از رودخانه یا مخازن ساخته می شوند. آبگیرهای قائم معمولا نسبت به دیگر گزینه ها اقتصادی تر بوده و به دلیل قرار گرفتن در نزدیکی سطح آب، از ورود رسوبات درشت دانه به داخل سیستم جلوگیری می نمایند. یکی از مشکلات اساسی آبگیرهای قائم ایجاد گرداب قوی در دهانه آنهاست. استفاده از ابزار ضد گرداب یکی از روش های مقابله با گرداب می باشد. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تاثیر سرپوش مخروطی و صفحه های دایره ای برای جلوگیری از تشکیل گرداب پرداخته شد. ابتدا آزمایش هایی برای تعیین عمق استغراق بحرانی دهانه آبگیر، برای دبی های مختلف، بدون نصب سرپوش انجام گردید و نمودار بی بعد عمق استغراق بحرانی نسبی به ازای اعداد فرود ترسیم شد. سرپوش های مخروطی بصورت جداگانه در هفت موقعیت روی دهانه آبگیر نصب شدند و عمق استغراق بحرانی در هر موقعیت برای 8 دبی جریان اندازه گیری گردید. سرپوش های دایره ای نیز در پنج موقعیت مشابه نصب شده و اندازه گیری پارامترها در دبی های یکسان به عمل آمد. منحنی بی بعد استغراق بحرانی در مقابل عدد فرود، برای سرپوش ها نیز ترسیم شد. بررسی نتایج نشان داد که سرپوش مخروطی d5/1 × d5/1 در موقعیت نصب صفر ( فاصله قائم راس مخروط در امتداد محور لوله تا دهانه آبگیر برابر صفر) با کاهش 07/72 درصد عمق استغراق بحرانی، بهترین عملکرد را نسبت به حالت بدون استفاده از سرپوش دارا می باشد. طبق نتایج بدست آمده سرپوش دایره ای d5/1 در موقعیت نصب d5/0 + با کاهش 1/58 درصدی عمق استغراق بحرانی در بین سایر سرپوش های دایره ای عملکرد بهتری دارد. در حالت کلی با توجه به درصد های ذکر شده می توان نتیجه گرفت که بهترین سرپوش مخروطی در مقایسه با بهترین سرپوش دایره ای، عملکرد بیشتری دارد.

آبشکن ها سازه هایی هستند که با هدف انحراف جریان از ساحل فرسایش پذیر رودخانه، ایجاد مسیر مناسب برای هدایت جریان، کنترل سیلاب، برقراری عمق لازم برای اهداف کشتیرانی، حفاظت دیواره خارجی قوس ها و طرح های اصلاح مسیر رودخانه، مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله مسائل مهم در طراحی آبشکن ها، پدیده آبشستگی موضعی دماغه آن ها می باشد، که به علت تنگ شدگی مقطع جریان و وجود جریان های گردابی های قوی به وجود می آید. در صورتی که این عمق به درستی برآورد نشود، می تواند منجر به تخریب سازه آبشکن گردد. با کنترل و محافظت از این سازه در برابر آبشستگی و ارائه ی روش های مناسب کاهش آبشستگی، میتوان از این خسارات پیشگیری کرد. در این تحقیق، مدل آزمایشگاهی تاثیر شکاف و اصلاح شکل آبشکن بر کاهش آبشستگی سری آبشکن با دیواره عمودی در قوس رودخانه، مورد بررسی قرار گرفته است. در آزمایش سری آبشکن های بدون تغییر شکل دماغه و بدون شکاف (حالت مبنا) در قوس رودخانه مشاهده گردید که در دماغه آبشکن ها، گردابه ها تشکیل و پروسه آبشستگی با سرعت بسیار بالا آغاز گردید. به طوری که در یک ساعت اول آزمایش، بیش از 72 درصد آبشستگی انجام گرفت. در آبشکن اول روش شکاف برای کاهش آبشستگی توجیه ناپذیرمی باشد. دلیل آن می تواند این باشد که با ایجاد شکاف در آبشکن اول قدرت گرداب های اطراف آبشکن قوی تر شده و در نهایت موجب افزایش عمق آبشستگی می شود. در آزمایشات اصلاح شکل آبشکن در تمامی آبشکن ها تقریبا در حالت (l=5.5,?=85,?=30, e) کمترین مقدار عمق آبشستگی مشاهده شد که بهترین حالت بریدگی جهت کاهش عمق آبشستگی می باشد.

آبشکن ها سازه هایی هستند که با هدف انحراف جریان از ساحل فرسایش پذیر رودخانه، ایجاد مسیر مناسب برای هدایت جریان، کنترل سیلاب، برقراری عمق لازم برای اهداف کشتیرانی، حفاظت دیواره خارجی قوس ها و طرح های اصلاح مسیر رودخانه، مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله مسائل مهم در طراحی آبشکن ها، پدیده آبشستگی موضعی دماغه آن ها می باشد، که به علت تنگ شدگی مقطع جریان و وجود جریان های گردابی های قوی به وجود می آید. در صورتی که این عمق به درستی برآورد نشود، می تواند منجر به تخریب سازه آبشکن گردد. با کنترل و محافظت از این سازه در برابر آبشستگی و ارائه ی روش های مناسب کاهش آبشستگی، میتوان از این خسارات پیشگیری کرد. در این تحقیق، مدل آزمایشگاهی تاثیر شکاف و اصلاح شکل آبشکن بر کاهش آبشستگی سری آبشکن با دیواره عمودی در قوس رودخانه، مورد بررسی قرار گرفته است. در آزمایش سری آبشکن های بدون تغییر شکل دماغه و بدون شکاف (حالت مبنا) در قوس رودخانه مشاهده گردید که در دماغه آبشکن ها، گردابه ها تشکیل و پروسه آبشستگی با سرعت بسیار بالا آغاز گردید. به طوری که در یک ساعت اول آزمایش، بیش از 72 درصد آبشستگی انجام گرفت. در آبشکن اول روش شکاف برای کاهش آبشستگی توجیه ناپذیرمی باشد. دلیل آن می تواند این باشد که با ایجاد شکاف در آبشکن اول قدرت گرداب های اطراف آبشکن قوی تر شده و در نهایت موجب افزایش عمق آبشستگی می شود. در آزمایشات اصلاح شکل آبشکن در تمامی آبشکن ها تقریبا در حالت (l=5.5,?=85,?=30, e) کمترین مقدار عمق آبشستگی مشاهده شد که بهترین حالت بریدگی جهت کاهش عمق آبشستگی می باشد.

ذخیره آب، کنترل سیلاب و تهیه برق معمولاً مستلزم ساخت سدها و سازه های وابسته به آن است. از جمله یکی از این سازه ها سرریز است. سرریزها انواع مختلفی مانند سرریز ریزشی آزاد، اوجی، جانبی، تنداب، پلکانی، تونلی و مجرایی، نیلوفری، سرریز ریزشی مجهز به بار شکن، آبرو و سیفونی دارند. تنداب ها از جمله متداول ترین سازه های انتقال آب در سدها، شبکه های آبیاری و زهکشی، آبراهه های آبرفتی و سیستم های جمع آوری، تصفیه و دفع فاضلاب هستند؛ و برای انتقال آب از سطحی به سطح پایین تر در فاصله ی نسبتاً زیاد بکار می روند. این سرریز ها به سادگی قابل طرح و اجرا هستند، تقریباً در کلیه ی شرایط فونداسیون می توان از آن ها استفاده کرد؛ و حجم وسیع خاک برداری حاصله را می توان در بدنه سد خاکی مورد استفاده قرار داد؛ و از این طریق از هزینه کاست. کنترل و استهلاک انرژی تخریبی سیلاب با استفاده از این گونه سرریز ها مستلزم طراحی صحیح هیدرولیکی آن ها است.

فرسایش کناری رودخانه پدیده ای است که اراضی کشاورزی، جاده ها، تأسیسات کنار رودخانه و روستاهای اطراف آن را تهدید می کند. آبشکن ها برای محافظت و کنترل کناره ها و اطراف رودخانه احداث می گردند. این سازه ها اگرچه با هدف رسوب-گذاری و جلوگیری از فرسایش کناره و اطراف رودخانه ایجاد می شوند، اما به دلیل کاهش عرض مقطع جریان و در نتیجه افزایش سرعت و تنش برشی در دماغه آبشکن ها، باعث ایجاد حفره آبشستگی در اطراف آن می شوند. از آن جایی که در اجرای آبشکن ها ممکن است از مصالح مختلف با زبری متفاوت استفاده شود و هم چنین شیب دار بودن بدنه از لحاظ اجرایی راحت تر می باشد، بنابراین در این تحقیق تأثیر اندازه زبری و زاویه بدنه بر ابعاد عمق آبشستگی در طول های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق آزمایش هایی با سه طول آبشکن و سه نوع زبری طبیعی با چهار شیب بدنه انجام شد. نتایج نشان داد در حالت سطح زبر حداکثر عمق آبشستگی در آبشکن اول بین 10 تا 5/58 درصد کاهش می یابد و تأثیر زبری سطح به گونه ای است که با افزایش اندازه متوسط زبری ها عمق آبشستگی کاهش بیشتری می یابد. با کاهش شیب بدنه عمق آبشستگی در آبشکن اول ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. برای هر دو طول مورد بررسی کم ترین عمق آبشستگی در آبشکن اول با زاویه بدنه 85 درجه و بیش ترین عمق آبشستگی در زاویه بدنه 75 درجه به دست آمد. در زوایای 75 و 80 درجه با افزایش اندازه زبری در مقابل آبشکن دوم پشته تشکیل می شود. هم چنین با افزایش طول آبشکن عمق آبشستگی به میزان 5/62 درصد در آبشکن اول و 9/17 درصد در آبشکن دوم افزایش می یابد. در تمامی آزمایشات آبشکن اول سبب کاهش آبشستگی در آبشکن دوم شده است و به عنوان یک محافظ برای آبشکن دوم عمل می کند

آبشستگی در اطراف و زیر خطوط لوله می تواند در انتقال سیالات مشکل آفرین باشد زیرا پیامد هایی از قبیل تغییر دادن الگوی جریان و افزایش آشفتگی و تشدید تنش برشی بستر در اطراف خود را در پی دارند و این تغییرات سبب ایجاد حفره ی آبشستگی در زیر لوله می شود. وقوع حفره آبشستگی در زیر لوله-ها منجر به ناپایداری و شکستگی لوله می شود، شکسته شدن لوله سبب می شود که سیال درون آن وارد آب دریا و رودخانه شود و علاوه بر آلودگی آب دریا باعث خسارات جبران ناپذیری بر روی زندگی انسان ها و آبزیان می شود در نهایت موجب خسارات اقتصادی و زیست محیطی شدیدی می شود.

سرریزهای جانبی سازه های هیدرولیکی مهم و کاربردی در شبکه های آبیاری و زهکشی می باشند که در دیواره کانال نصب شده و دبی مازاد بر دبی طراحی را از کانال اصلی خارج می کنند. جریان در کانال مجاور سرریز جانبی از نوع جریان متغیر مکانی با کاهش دبی است. سرریزهای جانبی کنگره ای نوع خاصی از سرریزها هستند که در پلان دارای شکستگی بوده و در نتیجه طول موثر و ضریب دبی بیشتری نسبت به سرریزهای ساده دارند. در تحقیق حاضر سرریز جانبی کنگره ای با پلان نیم دایره ای تک سیکل مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی این مطالعه افزایش ضریب دبی و ارتقای عملکرد هیدرولیکی این سرریز است که برای این منظور از شمع استفاده شده است. آزمایش ها در کانال آزمایشگاهی به طول 4/8 متر، عرض 4/0 متر و ارتفاع 5/0 متر انجام شد. سرریزهای جانبی مورد استفاده روی دیواره این کانال نصب شدند. سه قطر مختلف برای سرریزهای جانبی کنگره ای نیم دایره ای درنظر گرفته شده است ولی ارتفاع آن ها ثابت و برابر 15/0 متر بود. آزمایش ها با 11 دبی جریان ورودی بین 60-10 لیتر بر ثانیه، عدد فرود 37/0-1/0 در شرایط جریان زیربحرانی انجام گرفت. شمع های مورد استفاده به شکل استوانه ای و به ارتفاع سرریز جانبی بود. تعداد شمع های بین 1 تا 3 تغییر کرده و در کل 14 حالت برای نحوه آرایش و قرارگیری آنها در نظر گرفته شد که در کل 528 آزمایش انجام شده است. ابتدا تاثیر پارامترهای بی بعد استخراج شده از روش باکینگهام روی ضریب دبی سرریز جانبی بررسی و در انتها رابطه ای برای محاسبه ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای با وجود شمع ها استخراج شده است که دقت قابل قبولی دارد. نتایج نشان می دهد که ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای با وجود شمع بیشتر از حالت بدون شمع می-باشد. در واقع وجود شمع ها باعث بهبودعملکرد هیدرولیکی و افزایش راندمان سرریزهای جانبی نیم دایره ای شده است به طوری که در محدوده عدد فرود مورد مطالعه بین 1/0 تا 37/0، ضریب دبی سرریزها تا 15 درصد افزایش و تغییرات انرژی تا 34 درصد کاهش یافته است. بررسی پروفیل ها و خطوط تراز سطح آب نشان می دهد که سطح آب در لبه پایین دست سرریز جانبی پایین تر از سطح آب در لبه بالادست آن است و نیز نشان می دهد که وجود شمع باعث هدایت جریان به طرف سرریز جانبی و در نتیجه افزایش ضریب دبی آن می شود. با مقایسه نتایج مطالعه حاضر با نتایج سایر محققین نیز مشخص شد که ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای بیشتر از سرریز جانبی مستطیلی و سرریز جانبی کنگره ای ذوزنقه ای است. این مقایسه همچنین نشان می دهد که ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای به مقادیر این ضریب در سرریز جانبی نیمه بیضوی نزدیک تر از سایر سرریزها است.

سرریزها برای اندازه گیری جریان در کانال های روباز مورد استفاده قرار می گیرند. سرریزها متناسب با شرایط و دقت مورد نیاز برای اندازه گیری دبی جریان دارای مقاطع مختلفی می باشند. سرریزهای استوانه ای نسبت به سرریزهای دیگر مانند مثلثی و مستطیلی دارای مزایایی مانند هزینه کم، طراحی آسان، سهولت ساخت و ظرفیت زیاد جریان می باشند. در این تحقیق به بررسی اثر تیغه منحرف کننده جریان روی خصوصیات هیدرولیکی جریان در سرریز- دریچه استوانه ای با قطر ثابت و ابعاد مختلف تیغه منحرف کننده پرداخته شده است. در این مطالعه پارامترهای اصلی موثر بر ضریب دبی جریان (cd) به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. پارامترهای موثر بر سیستم مورد مطالعه در قالب پارامترهای بدون بعد و توابع مورد نظر با استفاده از تئوری پی باکینگهام به دست آمده اند. آزمایش ها در فلوم آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی به طول 11متر، عرض 30 سانتی متر و عمق 70 سانتی متر روی بستر صاف و صلب با شیب ثابت در آزمایشگاه هیدرولیک انجام شد. مدل فیزیکی سرریز-دریچه استوانه ای از لوله پلاستیکی به قطر 110میلی متر ساخته شد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

سرریزهای متناسب خطی یکی از انواع سرریزهای لبه تیز می باشند که رابطه دبی - ارتفاع در آنها خطی می باشد و به همین دلیل نسبت به سرریزهای غیر خطی دقت بالا تری دارند. در این تحقیق یک نوع از سرریزهای خطی با شکل ذوزنقه ای مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور رابطه خطی جریان در مدل فیزیکی این سرریز با شیب دیواره های مختلف در حالت نرمال و معکوس بررسی شد، این سرریز علاوه بر حالت قائم در حالت شیب دار نسبت به پایین دست جریان هم مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنین اثر انقباض جانبی در قسمت لبه تاج بر روی پارامترهای هیدرولیکی سرریزهای ذوزنقه ای که در تحقیقات پیشین در نظر گرفته نشده است، مورد بررسی قرار گرفت. در تایید نتایج آزمایشگاهی روابط دبی- ارتفاع خطی این سرریزها با استفاده از روش ریاضی مبتنی بر حل عددی بدست آمد. نتایج نشان داد که این سرریزها در 8 شیب دیواره تعیین شده در 74% (در سرریزهای با انقباض جانبی)و 79%(در سرریزهای بدون انقباض جانبی) ارتفاع خود، عملکرد خطی دارند و اعتبار خطی بودن رابطه سرریز در حالت مایل حفظ می شود. همچنین در حالت مایل ظرفیت سرریز در عبور جریان نسبت به حالت قائم افزایش پیدا می کند. ضریب دبی این سرریزها در حالت بدون دیواره جانبی افزایش قابل ملا حظه ای دارد. برای هر سرریز یک رابطه دبی – ارتفاع خطی و هم چنین محدوده عملکرد این رابطه ارائه شده است. جریان در این سرریزها توسط نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شد. در شبیه سازی جریان با مدل های آشفتگی جریان مدل ، نوع realizable کمترین خطا را نشان داد. میانگین خطای نسبی در شبیه سازی عمق آب بالادست 3% و در عمق آب روی تاج 5/3% بدست آمد. نتایج حاصل نشان داد که مشخصه های جریان در سرریزهای ذوزنقه ای را می توان از طریق شبیه سازی جریان با نرم افزار فلوئنت و با دقت قابل قبولی تعیین نمود.