با توجه به نیاز فرآوان مهندسین و طراحان سازه در مورد عملکرد بتن در شرایط محیطی مختلف لازم است تا روش ها و فناوری های در زمینه ی سازه و بتن ، مورد بررسی قرار گیرد و با شرایط محیطی و مصالح ایران تطبیق داده شود. یکی از مهمترین خرابی بتن واکنش قلیایی کربناتی سنگدانه ها می باشد. در این تحقیق سنگدانه ها از چند سد کشور انتخاب گردیده است . در ادامه آزمایش های استوانه سنگی ، ملات منشوری تسریع شده و روش منشور بتنی تسریع شده بر روی نمونه های سنگدانه انجام گرفته و از نتایج آزمایش ها برای ارائه راهکار های برای تامین دوام بتن استفاده شده است .با توجه به آزمایش های انجام شده و نتایج حاصل از آنها ، به این نتیجه می رسیم که بین این سه روش روش ملات منشوری تسریع شده (با انتخاب معیار انبساط مناسب ) مناسب ترین روش برای ارزیابی واکنش قلیایی کربناتی باشد.

فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: معرفی مفاهیم اولیه آبشستگی تحت اثر لوله 1 1-1- مقدمه 2 1-2- ضریب بزرگنمایی 4 1-3- عمق تعادلی آبشستگی 5 1-4- آبشستگی آب شفاف و آبشستگی بستر فعال 7 1-5- آبشستگی موضعی و عمومی 9 فصل دوم: مکانیزم آبشستگی در زیر لوله های نفتی تحت اثر جریان 11 2-1- آبشستگی پای لوله های انتقال 12 2-2- شروع آبشستگی 13 2-3- مکانیزم آبشستگی در زیر لوله های نفتی تحت اثر جریان 15 2-3-1- جریان تراوش یافته و پدیده رگاب 19 2-3-2- فرسایش تونلی 26 2-3-3- فرسایش lee- wake 27 2-4- بررسی اثر سایر فاکتورها در عمق آبشستگی 30 2-4-1- اثر زبری لوله 30 2-4-2- اثر پارامتر شیلدز 30 2-4-3- اثر موقعیت لوله از بستر 31 2-4-4- اثر ارتعاشات 33 2-4-5- اثر زاویه حمله 36 2-4-6- اثر حضور چند لوله با هم 37 2-4-7- اثر آرمور 38 2-4-8- اثر رسوبات چسبنده 39 2-4-9- اثر عمق آب 41 فصل سوم: بررسی هیدرودینامیک جریان 44 3-1- مقدمه 45 3-2- جریان اطراف یک سیلندر استوانه ای تحت اثر جریان دائمی 46 3-2-1- انواع رژیم های جریان اطراف سیلندر استوانه ای 46 3-2-2- مکانیسم ریزش گردابه ای 48 3-2-3- عدد استروهال 50 3-2-4- تاثیر دیواره بر جریان 51 3-3- بررسی نیروهای وارده بر سیلندر تحت اثر جریان دائمی 54 3-3-1- تاثیر دیواره بر نیروهای وارده بر سیلندر 58 فصل چهارم: روش انجام پایان نامه 61 4-1-مقدمه 62 4-2-دانه بندی رسوب کف 62 4-3-تجهیزات آزمایشگاهی 63 4-4-آماده سازی فلوم برای انجام آزمایش 66 4-5-مشخصات و محدوده آزمایشها 67 4-6-نحوه انجام آزمایشات 69 4-7-آنالیز ابعادی 69 فصل پنجم: بررسی نتایج آزمایشگاهی 73 5-1-بررسی پروفیل آبشستگی در امتداد جریان نسبت به تغییرات زاویه لوله ها 74 5-1-1- بررسی پروفیل آبشستگی در زوایای 30 و 150 درجه 77 5-1-2- بررسی پروفیل آبشستگی در زوایای 60 و 120 درجه 78 5-2-بررسی ماکزیمم عمق آبشستگی در زوایای مختلف 79 5-3-بررس تغییرات آبشستگی نسبت به تغییرات xmax و زاویه ها 80 فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات 82 6-1-نتیجه گیری 83 6-2-پیشنهادات 83 منابع و مراجع 84

پایه پل مانعی است که در مسیر جریان آب در مجاری قرار گرفته و باعث انقباض و انبساط جریان شده و تغییراتی در رژیم جریان ایجاد می نماید. در احداث پل ها برای صرفه جویی و امکان طرح ساختمان پل، سعی می شود که همواره طول پل از عرض طبیعی رودخانه کمتر باشد و یا به عبارت دیگر سطح مقطع جریان را در محل ساختمان پل کم می نمایند. این امر موجب می شود که یک سطح انقباض جریان در محل ساختمان پل پدید آمده و جریان یکنواخت رودخانه را در محل پایه های پل به جریان متغیر سریع تبدیل نماید. فشردگی جریان در محل ساختمان پل باعث افت انرژی در سیستم جریان آب می گردد که نتیجه آن افزایش عمق جریان آب در بالادست پل می باشد افزایش عمق جریان آب در بالادست محل سازه پل به فراآب مشهور است.عمق فراآب یکی از پارامترهای بسیار مهم در طراحی پل ها می باشدوپارامترهای زیادی درتغییرآن موثراست. در این پایان نامه، با استفاده از مشاهدات آزمایشگاهی، تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل شکل پایه پل، عدد فرود، ضریب انقباض و نسبت طول به عرض پایه پل بر رژیم جریان اطراف پایه های پل بررسی شده و روابط مناسبی برای تعیین عمق فراآب، افت انرژی، ضریب دراگ و فشار وارد بر کف کانال ارائه شده است.

در این تحقیق، روشی جهت بهینه سازی پارامترهای هندسی سرریز پلکانی ارائه گردید. بدین منظور بااستفاده از داده های مدل آزمایشگاهی (جمعاً 275 آزمایش). و استفاده از نرم افزار آماری قوی weka و نرم افزار matlab فرمولی جهت پیش بینی مقدار استهلاک انرژی بدست داد. که این فرمول به عنوان تابع هدف به الگوریتم ژنتیک داده شد. بادادن پارامتر yc/hdam که هم دبی و هم کل ارتفاع سد را در بر دارد و مقدار استهلاک انرژی مطلوب به برنامه، این برنامه به بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیک پرداخته و مقدار بهینه تعداد، طول و عرض پله را به دست می دهد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهند که: 1- با افزایش دبی مقدار استهلاک انرژی ماکزیمم کاهش می یابد.2- با افزایش شیب سر ریز در دبی ثابت تعدا پله ی بهینه برای استهلاک انرژی مساوی افزایش می یابد.3- با افزایش تعداد پله ها تا حد معینی، افت انرژی نسبی در سرریزها افزایش می یابد ، اما اگر این تعداد از حد معینی تجاوز کند (که این حدود در تحقیقات چانسون و راجاراتنام نیز آمده است ) اثر مثبت آن از بین می رود زیرا با افزایش تعداد پله ها و کاهش ارتفاع پله ها در واقع اندازه زبری کاهش یافته و پله ها زودتر در زیر آب مستغرق شده و در نتیجه اثر زبری آنها کاهش می یابد ، در ضمن جریان های چرخشی کوچکتری نیز در زیر بستر کاذب ایجاد می شود که در نتیجه اثر آنها را کاهش می دهد.

تعیین ابعاد سیستم انحراف سدها همواره طراحان را با مسائل و مشکلات فراوانی روبرو نموده و نحوه انتخاب سیل طراحی، ارتفاع فرازبند، تعداد و قطر تونلها همواره مورد بحث و بررسی مهندسین طراح بوده است. چرا که طراحی نامناسب سیستم انحراف می تواند خسارت سنگینی بر طرح تحمیل نماید . از طرف دیگر؛ بدلیل ماهیت موقتی این سیستم، معمولا نمی توان درجه محافظه کاری را از حدود معقول افزایش داد زیرا مستلزم تحمیل هزینه های سنگین و احتمالا بی مورد خواهد بود. در این مطالعه سعی بر آن است تا با سازماندهی یک چارچوب ریاضی مناسب بر اساس هزینه نهایی پروژه که برابر است با مجموع هزینه های حفاری و تسلیح تونل همچنین احداث فرازبند و بکار گیری آن ابعاد بهینه سیستم انحراف شامل قطر تونل و ارتفاع فرازبند در شرایط هیدرولیکی و ژئوتکنیکی مختلف با کمک الگوریتم ژنتیک (ga) تعیین گردد . نتایج بهینه سازی توانایی این مدل را در کاهش هزینه های مربوط به سیستم انحراف درسد های مورد مطالعه نشان می دهد. همچنین نتایج حاصل از کاربرد الگوریتم های هوشمند ژنتیک و گروه ذرات، دو نمونه از قدرتمندترین و پرکاربردترین الگوریتم های بهینه سازی و مقایسه این دو الگوریتم در بهینه سازی مقطع سیستم انحراف حاکی از سادگی الگوریتم گروه ذرات و عملکرد بهتر آن در تکرارهای اولیه فرایند بهینه سازی نسبت به الگوریتم ژنتیک است

مدل های رفع اختلاف در مدیریت کمّی و کیفی از مخازن سد ها که در آن تصمیم گیرندگان و تأثیر پذیران متعدد با اهداف و مطلوبیت های متفاوتی وجود دارند از اهمیّت ویژه ای برخوردار می باشند. در این پایا ن نامه با استفاده از منحنی تبادل به دست آمده توسط shirangi et al. (2008) به منظور در نظر گرفتن تعارضات ممکن در بین تصمیم گیرندگان و تاثیر پذیران سیستم از تئوری چانه زنی پویای rubinstein استفاده شده است. تئوری rubinstein به صورت مرحله ای بوده و امکان در نظر گرفتن عجله افراد برای رسیدن به توافق از امتیازات آن محسوب می شود. همچنین مدل چانه زنی گروهی chae معرفی شده است که در آن امکان حضور گروهی از تصمیم گیرندگان با تعداد اعضاء نامحدود و مطلوبیت های متفاوت وجود دارد. برای در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در توابع مطلوبیت از هر بخش گروهی از افراد متخصص و صاحبنظر انتخاب شده و توابع مطلوبیت آن ها در مدل های رفع اختلاف در نظر گرفته می شود. برای بررسی کارایی مدل های پیشنهاد شده در تدوین قوانین بهره برداری کمـّی و کیفی از مخازن سدها، از اطلاعات مربوط به سد 15 خرداد که یکی از مهمترین سدهای دارای مشکلات قابل توجه کیفی در کشور می باشد، استفاده شده است.?نتایج نشان دهنده کارایی مناسب مدل های رفع اختلاف در بهره برداری بهینه کمی و کیفی از سد 15 خرداد می باشد. در این پایان نامه همچنین کارایی مدل هوشمند ماشین های بردار پشتیبان (svm) در تدوین قوانین بهره برداری بهینه کمّی و کیفی از مخازن سدها در زمان واقعی مورد بررسی قرار گرفت، نتایج نشان می دهد که مدل svm به طور موفقیت آمیزی قادر به تدوین قوانین بهره برداری در زمان واقعی می باشد.

برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی پیامدهایی از قبیل افت سطح آب آبخوان و نفوذ آب شور را به دنبال دارد. یکی از راه های حفظ آبخوان تغذیه مصنوعی آب های سطحی به داخل آبخوان است. در این پژوهش با مدل سازی آبخوان دشت کاشان نحوه تأثیر تغذیه مصنوعی و سیاست های مدیریتی بر آبخوان بررسی گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که آبخوان بر اثر برداشت بیش از حد سالانه با کسری 38 میلیون مترمکعب مخزن روبرو می باشد. با تغذیه رواناب های حاصله از ارتفاعات در آبخوان می توان در یک دوره پیش بینی 40 ساله افزایش متوسط 5/1 متری در سطح آبخوان را مشاهده نمود. با توجه به برداشت زیاد و کسری مخزن کاهش بهره برداری اصلی ترین راهکار برای حفظ آبخوان می باشد که اجرای سیاست کاهش تخلیه و انجام تغذیه همزمان می تواند در یک دوره 16 ساله سطح آبخوان را در حدود 22 متر بهبود بخشد.

جریان چرخشی یکی از عمده جریان های مورد بحث در علم هیدرولیک بوده که به دلایل مختلف از جمله باز شدگی یا تنگ شدگی در لوله و یا کانال و یا وجود مانع مانند پایه پل در مسیر جریان و غیره به وجود می آید. بازشدگی در مسیر جریان به منظور تغییر سطح مقطع جریان ساخته می شوند، تا بتوان به آرامی و بدون ایجاد تلاطم و آشفتگی وضعیت جریان را تغییر داد. به طور کلی عمل ساختمان های بازشدگی این است که به کاهش انرژی جریان تا حد ممکن کمک کند. هر باز شدگی ناگهانی که در محل اتصال کانال ها به وجود می آید، تأثیر قابل توجهی در فشار هیدرو استاتیکی می گذارد و گردابه هایی که از آن ها به عنوان جریان ثانویه نام برده می شود، در محل باز شدگی ایجاد می کند. این تحقیق نتایج حاصل از بررسی تحلیلی و تجربی بر روی جریان فوق بحرانی در بازشدگی ناگهانی در کانال ثابت مستطیل شکل با نسبت باز شدگی 2/1، 5/1، 2ودبی های مختلف است. علاوه بر این داده های جمع آوری شده توسط محققان دیگر نیز استفاده شده است. میزان فشار هیدرواستاتیک و همچنین طول گردابه به عوامل مختلفی بستگی دارد مانند عدد فرود، عمق جریان و همچنین به نسبت باز شدگی مربوط می باشد. با استفاده از داده ذکر شده بالا، توزیع سرعت در سراسر عرض، طول گردابه، عدد فرود، اتلاف انرژی در کانال های باز وقتی در مسیر جریان یک تبدیل عریض کننده(expansion) قرار بگیرد، مورد مطالعه قرار گرفته است.

پل ها یکی از مهمترین سازه های رودخانه ای هستند و در شبکه راه ها از اهمیت زیادی برخوردار هستند و از نظر مالی نیز سهم عمده ای از هزینه ساخت راه را شامل می شوند. ولی هر ساله با وقوع سیلاب تعداد زیادی از آن ها تخریب می شوند. یکی از دلایل عمده آن آبشستگی اطراف پایه های پل می باشد. معادلات تجربی زیادی توسط محققان مختلف جهت تخمین عمق آبشستگی ارائه شده است که معمولاً از دقت خوبی برخوردار نیستند. از طرف دیگر تعداد پارامترهای که درایجاد آبشستگی موثر هستند زیاد بوده و نحوه تأثیرشان به طور کامل مشخص نشده است و در نتیجه شناخت معادله ای که ماکزیمم عمق آبشستگی را با دقت مناسب ارائه دهد، برای طراحی مناسب پایه پل بسیار سودمند خواهد بود. با پیشرفت هایی که در علوم کامپیوتر شده است تا کنون تلاش های زیادی جهت تعیین بهترین روش برای مدل کردن در شرایط عدم قطعیت انجام شده است. یکی از جدید ترین روش های احتمالاتی شبکه های بیزی می باشند. شبکه های بیزی مدل های گرافیکی هستند که برای نشان دادن ساختار بین چندین متغیر اثر گذار بر هم استفاده شده است. شبکه های بیزی برای حالاتی مفید اند که وضعیت قبلی بر روی وضعیت فعلی سیستم تأثیر گذار است. با استفاده از این شبکه ها می توان مقدار متغیر خروجی را بر اساس مشاهدات متغیرهای ورودی تعیین نمود. مدل genie یکی از مدل هایی است که می توان برای تحلیل شبکه های بیزی یا نمودارهای بدون حلقه جهت دار ار آن استفاده نمود. با توجه به تعداد زیاد پارامتر های موثر و تأثیرات پیچیده که این عوامل بر عمق آبشستگی دارند و همچنین کارآیی شبکه های بیزی در اینگونه مسائل در این تحقیق به ارزیابی کارایی استفاده از شبکه های بیزی در تخمین عمق آبشستگی پایه های پل پرداخته شده است.

سرریز به عنوان بیمه کننده از سازه¬های اساسی است که باید در طراحی و ساخت هر سد بزرگ در نظر گرفته شود. از جمله مسائل به وجود آمده در سرریزهای بلند پدیده کاویتاسیون می¬باشد. معمولاً بر روی سطوح بتنی سرریزها ناهمواری¬هایی وجود دارد که با جاری شدن آب از روی آن ها و افزایش سرعت جریان باعث جداشدگی جریان از سطح سرریز و کاهش موضعی فشار گشته و نتیجه آن وقوع پدیده کاویتاسیون و فرسایش سطح بتن و در نهایت تخریب سازه می¬باشد. این پدیده مخرب تاکنون در سدهای بسیاری در نقاط مختلف دنیا باعث ایجاد خسارات سنگین شده است. موثرترین روش کنترل کاویتاسیون هوادهی مصنوعی جریان می¬باشد که این هدف با تعبیه هواده ها در سرریز تأمین می گردد. راه های متعددی جهت مقابله با این پدیده و تخریب ناشی از آن پیشنهاد شده است که عبارت اند از هوادهی، استفاده از بتن الیافی و استفاده از روکش های فولادی.سرریز سدها از جمله سازه هاییهستند که در معرض خطر کاویتاسیون می¬باشد. احتمال وقوع کاویتاسیون با عدد کاویتاسیون سنجیده می¬شود و برای محاسبه مقدار اندیس کاویتاسیون پیش بینی فشار، در محل سرریز ها عامل اساسی خواهد بود. سرعت زیـاد جریـان در سرریـزها می¬توانند سبب تغییر ناگهانی عوارض کاویتاسیون در مرز شود که باعث ایجاد خسارت کاویتاسیون شده که اغلب با سوراخ و حفره های اسفنجی یا تخریب بتن مسلح در مقیاس بزرگ و پوشش فولادی مواجه هستیم که مستقیماً به طرح اصلی وابسته خواهد بود. در این پایان نامه هدف ما شناسایی مشکلات کاویتاسیون بر روی سرریزها و ارائه روش های جدید، جهت شناخت پروسه کاویتاسیون بر روی سرریزها و تخمین خسارات احتمالی و همچنین روش های پیشگیری و جلوگیری از این پدیده مخرب می¬باشد.با توجه به اینکه ساخت مدل های فیزیکی در آزمایشگاه هزینه های زیادی را در بر می گیرد بنابراین بررسی پدیده کاویتاسیون با استفاده از مدلهای ریاضی از جمله ریاضیات فازی صورت می گیرد. بنابراین جهت بررسی این پدیده از ریاضیات فازی بهره برده و پس از تعیین توابع عضویت، طرح تعیین خسارت را مشخص نمودیم. برای این منظور ابتدا عوامل دخیل در این پدیده شناسایی شده و سپس مجموعه فازی شدت خسارت و تابع عضویت مشخص گردید. برای ورودی های غیر فازی مسئله مطرح شده که اندیس کاویتاسیون و سرعت هستند از سیستم استلزام فازی ممدانی استفاد شد. سپس به روش سنتی میزان خسارت سرریز سد کارون محاسبه گردید و با سطح آسیب به روش فازی مقایسه گردید. نتایج نشان داد در روش سنتی این سرریز دچار هیچ گونه آسیبی نمی شود زیرا اندیس کاویتاسیون بالای حد بحرانی است اما با توجه به مدل فازی چنانچه جریان با این سرعت و فشار محیط و در نتیجه شاخص کاویتاسیون ادامه پیدا کند آسیب خفیـف و سبک آغاز می شود که لزوماً به معنای خطر نمی-باشد. نتیجه کلی این پژوهش نشان می دهد خسارت کاویتاسیون در یک شرایط دقیق و مطلق اتفاق نمی افتد بلکه تدریجی است و نیازمند تداوم جریان و شرایط عملیات در زمان کافی و حتی بیش از آن می باشد. در مطالعات انجام شده و مقایسه آنها با خسارت بوقوع پیوسته مشخص نموده که زمان پیش بینی شده جهت وقوع خسارت زودتر از زمان واقعی برای خسارت بوده است.

پدیده آبشستگی یک جریان دو فازی شامل آب و رسوب می باشد که به روش نظری کمتر مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است و عموماً از مطالعات صحرایی یا آزمایشگاهی برای شبیه سازی شرایط خاص استفاده شده است . درک و استنباط از فرایند های فیزیکی و مدل کردن حرکت آب و رسوب دررودخانه ها , مصب ها و سواحل در سالهای اخیر پیشرفت های زیادی داشته است . اگر چه این پیشرفت ها به سیستم های مدل های آماده ریاضی منجر شده است , لیکن این تحقیقات , موضوعات پژوهشی جدیدی را هم مطرح ساخته اند ,که یکی از این موضوعات تعامل زمانی بین جت های ریزشی و رسوب در یک رودخانه می باشد . تحقیقات حاضر بر اساس آزمایشات صورت گرفته روی مدل فیزیکی شامل مدل جت برخوردی و رسوب شکل گرفته است . در این تحقیق به بررسی تغییرات پروفیل طولی و عرضی حوزه آبشستگی , بررسی تغییرات ابعاد حفره آبشستگی و تغییرات ابعاد برآمدگی رسوبات ناشی از حفره آبشستگی در پایین دست آن در اثر تغییرات پارامتر های ارتفاع ریزش و عمق پایاب در زمان پرداخته شده است . بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی عمق و عرض حفره آبشستگی و نیز ارتفاع برآمدگی رسوبات با افزایش زمان افزایش می یابد . اما نقطه قابل توجه روند تاثیر زمان و تاثیر عمق پایاب می باشد که جای بررسی و توجیه بسیار دارد . برای هر جت لوله ای با زوایه های افقی ،45 درجه و90درجه مختلف که ذارای سطح مقطع یکسان می باشند تحت 3 دبی مختلف و ارتفاع های ریزش cm 40 ,cm60 , cm80 و عمق های پایاب cm 4 ، cm 8 ، cm 12 در نظر گرفته شد و آزمایشات در زمانهای 5 , 10 و 30 دقیقه برداشت و مورد تحلیل قرار گرفت . در این آزمایشات حداکثر عمق آبشستگی hs , حداثر عرض حفره آبشستگی ws حداکثر طول حفره ls و طول کل تاثیر گرفته از پدیده lst و نیز حداکثر ارتفاع تپه حاصل از آبشستگی hm برداشت گردید . انتخاب ابعاد فوق پس از چند آزمایش مقدماتی صورت گرفت تا بتوان از این طریق به تحلیل فرمول dot که یک فرمول تجربی مهم بدست آمده توسط اداره حمل و نقل ایالات متحده می باشد , پرداخت . در بررسیهای مقدماتی مشخص شد که تاثیر زاویه ریزش و درصد تغییرات ارتفاع پایاب فوق العاده موثرتر از تاثیر درصد تغییرات ارتفاع ریزش می باشد . و نیز نتیجه گیری شد که تغییرات ارتفاع پایاب و زاویه ریزش بیشترین تاثیر را بر عمق حفره می گذارند و کمترین تاثیر را بر طول و طول کل در مجموع مشخص گردید طول و طول کل بسیار زودتر به حد نهایی و تعادل خود در زمان می رسند. در انتها با جایگذاری مقادیر ثابت و مقادیر بدست آمده مشخص شد که فرمول dot علی رغم اینکه فرمول نسبتاً مناسبی جهت تخمین ابعاد آبشستگی در زمان مناسب می باشد , لیکن تاثیر ارتفاع پایاب را که بسیار مهمتر از تاثیر ارتفاع پایاب می باشد در خود جای نداده است و علاوه بر آن تحت زاویه 45 و 90 درجه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج قابل توجه ای کسب شد . جهت اصلاح فرمول dot در تخمین نتایج این آزمایشات , ضرایب اصلاحی ارائه گردید . واژه های کلیدی : جت های برخوردی , آبشستگی , فرمول dot , ارتفاع ریزش , ارتفاع پایاب , زمان

چکیده : یکی از مهمترین سازه های مورد استفاده در سد سرریز آن میباشد که هم از لحاظ طراحی و هم از لحاظ هزینه مهم است در یک سرریز در هنگام طراحی باید پارامترهای طراحی هیدرولیکی مورد توجه قرار گیرد. سرعت و فشار میتوانند مهمترین این پارامترها باشند . سرریزهای پلکانی از جمله سازه های هیدرولیکی انتقال دهنده و مستهلک کننده انرژی جریان می باشند. یکی از روشهای شبیه سازی در هیدرولیک استفاده از مدل ریاضی است . در این تحقیق سعی در استفاده از مدل ریاضی flow3d در آنالیز سرعت و فشار برروی سرریز پلکانی سد سیاه بیشه بالا میشود. مدل flow3d یک مدل مناسب برای حل مسائل پیچیده دینامیک سیالات بوده و قادر است دامنه وسیعی از جریان سیالات را مدل کند. این نرم افزار برای مدل کردن جریانهای سطح آزاد سه بعدی غیر ماندگار با هندسه پیچیده کاربرد فراوانی دارد. سد سیاه بیشه برروی رودخانه چالوس احداث می شود و در فاصله 10 کیلومتری شمال تونل کندوان و در پروژه تلمبه ذخیره ای سیاه بیشه در ده کیلومتری شمال تونل کندوان در جاده چالوس بر روی رودخانه چالوس در مسیر جاده کرج - چالوس قرار دارد و در دست اجرا می باشد . این پروژه شامل دو سد خاکی بالا و پائین با اختلاف ارتفاع 500 متر است .برای انتقال آب در این سد از سرریز پلکانی استفاده می شود . در این تحقیق بررسی نوسانات سرعت و فشار در سرریز سد سیاه بیشه بالا توسط مدل flow3d مورد بررسی قرار گرفته است .همچنین مقایسه بین مدل فیزیکی و محاسباتی نشان دهنده تطابق آنهاست. نتایج نشان دهنده دقت قابل قبول مدل flow3d در شبیه سازی جریان و سرعت و فشار می باشد. کلید واژه: سرریز های پلکانی، مدل ریاضیflow3d ، جریانهای سطح آزاد سه بعدی غیرماندگار

امروزه، با توجه به وجود تاثیرگذاران و تصمیم گیرندگان مختلف در بهره برداری از مخازن سدها، مدل های رفع اختلاف از اهمیت ویژه ای برای مدیریت کمی، کیفی و هزینه مخازن برخوردار است. در این پایان نامه، با توسعه و تکامل مدل شبیه سازی و بهینه سازی کیفی و کمی مخزن ارائه شده توسط shirangi et al(2008) و افزودن پارامتر خسارت به مدل بهینه سازی، فرآیند بهینه سازی در مدل رایانه ای در غالب سه پارامتر انجام و برای اولین بار گامی در جهت سه هدفه کردن مدل بهره برداری از مخزن برداشته می شود. به منظور در نظرگرفتن اختلاف ها و تعارض های بین طرفین با تعریف سناریوهای مختلف با استفاده از نظریه چانه زنی گروهی به حل اختلاف بین طرفین درگیر پرداخته می شود. در این پژوهش از مدل رفع اختلاف chae که امکان رفع اختلاف بین چندین گروه درگیر و همچنین قابلیت به کارگیری ائتلاف ها را دارد، استفاده شده است. توابع مطلوبیت در نظر گرفته شده در مدل شامل قابلیت اطمینان تامین نیاز های آبی پایین دست، حجم ذخیره مخزن و کیفیت آب می باشد. برای در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در توابع مطلوبیت از هر بخش گروهی از افراد متخصص و صاحبنظر انتخاب شده و توابع مطلوبیت آن ها در مدل رفع اختلاف در نظر گرفته می شود. مطالعه موردی این پژوهش، سد 15 خرداد می باشد که مخزن آن دارای مشکل مربوط به شوری آب است. نتایج نشان دهنده کارایی مناسب مدل در تامین نیازها و بهبود وضعیت کیفی آب ذخیره شده در سیستم می باشد. نتایج همچنین نشان دهنده این مطلب است که می توان با بهره گیری از مدل حل اختلاف گروهی chae و با تعریف سناریوهای مختلف به نتایج مطلوب و مورد توافق طرف های درگیر و تاثیرگذار، دست یافت.

اهمیت استفاده از سرریزها در سدها بدلیل کنترل و تنظیم دبی خروجی جریان از مخزن و همچنین تخلیه سیلاب ورودی و انتقال آن به پایین دست سد می باشد. بدلیل آنکه طول موثر مورد نیاز سرریز جانبی u شکل در محدوده کوچکتری از ساختگاه سد تأمین می گردد، این سرریز دارای جانمایی متمرکزتری نسبت به سرریز جانبی یکطرفه می باشد. ازاینرو شناخت پارامترهای هیدرولیکی بیشتری از آن در طراحی دقیقتر این نوع سرریز نقش بسزایی دارند. در این تحقیق جهت شناخت پارامترهای موثر بر عملکرد جریان در کانال سرریز جانبی u شکل از مدل آزمایشگاهی استفاده گردیده است. این مدل از 2 سرریز اوجی موازی باهم که تشکیل یک کانال جانبی با مقطع ذوزنقه می دهند، کانال هدایت، تبدیل و آب پایه تشکیل شده است و تغییرات دبی جریان ورودی (4 دبی مختلف)، ارتفاع آب پایه (5، 10 و 15 سانتیمتر)، عرض کف کانال (10 و 20 سانتیمتر) و شیب کف کانال (1، 3 و 5 درصد) از جمله تغییرات هیدرولیکی و هندسی اعمال شده به مدل آزمایشگاهی می باشند. در این تحقیق اطلاعات مورد نیاز جهت ترسیم پروفیل های عرضی و طولی جریان توسط ابزار اندازه گیری ارتفاع جریان و اطلاعات مورد نیاز برای فشارهای ناشی از تلاطم و حرکت جریان برروی کانال جانبی و بدنه سرریز و همچنین نوسانات آنها توسط پیزومترهای نصب شده در مدل برداشت شده اند و با ترسیم نمودارهای مقایسه ای مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. کاهش تلاطم و آشفتگی جریان، یکنواخت تر شدن پروفیل سطحی جریان، کاهش فشارهای وارده بر کف و بدنه سرریز بواسطه افزایش دبی جریان های ورودی، افزایش ارتفاع آب پایه، افزایش عرض کف کانال و افزایش شیب تا 3 درصد ازجمله نتایج مهم و اساسی این تحقیق می باشند.

در بازشدگی ناگهانی سطح مقطع جریان‏ های تحت فشار ، بدلیل تفاوت سرعت چشمگیر ناشی از حرکت بخشی از المان‏ های سیال ، نسبت به المان ‏های مجاور خود ، جریان تکامل نیافته آشفته غیر ایزوتروپیک و غیر هموجنیوس تشکیل خواهد شد . سرعت بالای جریان در مجرای اولیه ، پیش از رسیدن به باز شدگی ناگهانی ، جت را تشکیل می ‏دهد . در محل باز شدگی ، ایجاد نواحی جریان ‏های ثانویه و چرخشی در مجاورت هسته جت ، باعث ظهور آشفتگی و متعاقباً استهلاک انرژی جنبشی جریان می‏ شوند . جهت پیش بینی صحیح پارامترهای هیدرولیکی آشفته غیر ایزوتروپیک و غیر هموجنیوس جریان ، مدل ریاضی آشفتگی تنش رینولدز با تحلیل عددی cfd بکار گرفته شده است . محاسبه طول موثر هسته جت و تعیین محل تکامل آشفتگی و یا محل تلاقی رشد لایه مرزی آشفته دیواره‏ها و همچنین کنترل کاویتاسیون در نسبت های مختلف باز شدگی ناگهانی ، تعداد دفعات و نسبت مناسب باز شدگی را بیان خواهد نمود. پس از ایجاد باز شدگی ناگهانی و کاهش انرژی جنبشی سیال در قسمت کاملاً توسعه یافته جریان ، از شدت کاویتاسیون ایجاد شده هنگام بسته شدن شیر دروازه ای پایین دست ،کاسته می‏ گردد . بدین ترتیب با اعمال باز شدگی‏های ناگهانی متوالی در سازه‏های انتقال تحتانی سدها ، می ‏توان بدون بروز مشکلات مکانیکی ، شیر پایین دست را باز و بسته و از تاسیسات ، بهره‏برداری مطلوب نمود .