رشد روز افزون نیاز جوامع بشری به آب سالم و بهداشتی، باعث افزایش شمار سد های ساخته شده در گوشه و کنار جهان و پیشرفت های سریع در زمینه ی مهندسی سد سازی شده است. علی رغم محاسبات دقیق سازه ای و هزینه های گزاف در احداث این سازه ها، شکست سد ها پدیده ای گریز ناپذیر می نماید. سیلاب های عظیم و مخربی که همه ساله در گوشه و کنار جهان به وقوع می پیوندند تهدید بزرگی برای پایداری و بقای سدها به شمار می روند. هم چنین با مطرح شدن مقوله ی پدافند غیر عامل و طراحی سیستم های هشدار سیلاب و مدیریت بحران، امروزه بررسی رفتار سیلاب ناشی از شکست این بنای عظیم، انجام اقدامات پیشگیرانه و پیش بینی تبعات شکست احتمالی سد ها بیش از پیش مورد توجه محققین و مهندسین قرار گرفته است. تا کنون مطالعات عددی و آزمایشگاهی زیادی در ارتباط با تحلیل رفتار موج ناشی از شکست سد ها در کانال های مستقیم صورت گرفته است. به دلیل زمان بر بودن و هزینه ی بالای حل دو بعدی معادلات حاکم بر رفتار سیلاب، اکثر مدل های عددی پدیده ی شکست سد را به صورت یک بعدی مورد بررسی قرار می دهند و مدل های دوبعدی کمتر مورد توجه قرار گرفته اند. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل دوبعدی حل معادلات سنت- ونانت (مجموعه ی نرم افزار های mikeflood)، هیدرودینامیک سیلاب ناشی از شکست سد در عبور از خم ها ی متوالی مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج آن با مدل های یک بعدی حل معادلات مقایسه شده است. به منظور بررسی و صحت سنجی نتایج مدل یک بعدی پدیده ی شکست سد به صورت آزمایشگاهی و با باز شدن ناگهانی دریچه در یک کانال مستطیلی افقی مدل شده است که نتایج آن در قالب نمودار های پیشروی موج به سمت پایین دست ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که در نظر گرفتن اثر خم ها در مسیر سیلاب و نیز توالی خم ها، تأثیر چشم گیری در کاهش مقدار بیشینه ی سیلاب داشته، بر نحوه ی پخش سیل در سواحل موثر است و در زمان پخش و حرکت موج به سمت پایین دست نیز تأخیر ایجاد می کند. به منظور درک عمیق پدیده ی شکست سد در پیچان رودها در شرایط واقعی، شکست احتمالی سد زاینده رود واقع بر رودخانه ی زاینده رود در استان اصفهان در مسیری به طول تقریبی 110 کیلومتر از محل سد به صورت یک بعدی و در مسیر5/16 کیلومتر ابتدای مسیر به صورت دو بعدی به عنوان مطالعه ی موردی تحلیل و بررسی شده است. در نهایت نتایج مدل های یک بعدی و دوبعدی این پدیده مقایسه و تبعات آن در قالب نقشه های پخش سیل، نمودار ها و جداول ارائه شده است.

امروزه استفاده از آب های ذخیره شده در زیر سطح زمین و در لایه های آبدار زیرزمینی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در مناطق خشک و یا گرمسیری که دارای آب و هوای موسمی هستند، بایستی در فصول بارانی آب را در زیر سطح زمین ذخیره نمود تا در فصول خشک بتوان از آن استفاده کرد. استفاده از سدهای زیرزمینی به صورت دیواره ی آب بند در مسیر جریان در لایه های آبدار به منظور ذخیره ی آب پشت دیواره ی سد یکی از روشهایی است که در سالهای اخیر جهت ذخیره ی آب های زیرزمینی مورد توجه ویژه قرار گرفته است. بررسی مشخصات هیدروژئولوژیکی منطقه وانتخاب محل مناسب جهت احداث اینگونه سدها همواره مورد نظر متخصصان بوده است. اما تحقیق در مورد جنس بدنه این گونه سدها و تعیین ضخامت و ارتفاع سدهای زیرزمینی نیز در سال های اخیر توسط دانشمندان بررسی شده است. موضوعی که در طراحی سدهای زیرزمینی کم تر به آن توجه شده است و از اهمیت ویژه ای برخوردار است، بررسی سرریز در سدهای زیرزمینی است. پیش بینی سرریز در سدهای زیرزمینی به منظور خروج آب اضافی از آبخوان ضروری است. در صورت عدم پیش بینی سرریز مناسب در سدهای زیرزمینی در هنگام طراحی این گونه سدها و عدم خروج آب اضافی، سطح آب زیرزمینی بالا آمده تا جایی که به سطح زمین می رسد و علاوه بر آنکه کاربری سطح زمین را مختل کرده، آسیب های جبران ناپذیری را به محیط زیست وارد می کند. در تحقیق حاضر، تأثیر ابعاد هندسی و مشخصات سرریز بر عبور جریان آب زیرزمینی به پایین دست سد با توجه به مشخصات هیدرودینامیکی آبخوان بالادست مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین تأثیر پارامترهای مختلف هیدرولیکی بر میزان دبی عبوری از سرریز در سدهای زیرزمینی بررسی خواهد شد. در این تحقیق یک مدل آزمایشگاهی از آبخوان سدهای زیرزمینی شامل مخزن سد و سرریز سد زیرزمینی ساخته شد. در این مدل آزمایشگاهی تأثیر پارامترهایی نظیر ضریب هدایت هیدرولیکی لایه های آبدار، هد در بالادست سرریز سد زیرزمینی، ارتفاع سرریز سد و طول تاج سرریز سد بر میزان دبی عبوری از سرریز سد زیرزمینی در حالت پایدار مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان می دهند که با افزایش ضریب هدایت هیدرولیکی مصالح آبخوان، دبی عبوری از سرریز افزایش می یابد. همچنین با افزایش ارتفاع سرریز، هد در بالادست سرریز سد و طول تاج سرریز نیز دبی عبوری از سرریز سد افزایش می یابد. به منظور بررسی کلیه عوامل موثر و تحلیل اثرات آنها بر میزان دبی عبوری از سرریز در سدهای زیرزمینی از نرم افزار seep 3d استفاده شده است. ابتدا نتایج مدل عددی با استفاده از نتایج آزمایشات صحت سنجی گردیده و سپس مدل های مختلفی از سدهای زیرزمینی در نرم افزار seep 3d ساخته شده و تأثیر پارامترهای مختلف بر دبی عبوری از سرریز سدهای زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی های مدل عددی نیز نشان می دهد که ضریب هدایت هیدرولیکی مصالح آبخوان، هد در بالاست سد زیرزمینی و عرض موثر در جریان آب های زیرزمینی بیشترین تأثیر را بر دبی عبوری از سرریز در سدهای زیرزمینی دارا می-باشند. در ادامه به منظور بررسی دقیق تر تأثیر پارامترها، آنالیز ابعادی بر روی پارامترهای حاکم انجام پذیرفته و در نهایت رابطه ا ی جهت تخمین دبی عبوری از سرریز در سدهای زیرزمینی ارائه شده است.

توزیع تنش برشی جداره و سرعت متوسط عمقی یکی از مهمترین مشخصه های هیدرولیکی درکانال های باز است. این پارامتر ها در مسایل مختلف نظیر انتقال آب, انتقال رسوب، فرسایش و ژئومورفولوژی رودخانه و انتقال آلاینده ها کاربرد دارند. از این رو شناخت و پیش بینی این دو پارامتر، گامی موثر در جهت طراحی ایمن کانال هاست. شایان ذکر است که مدل کردن توزیع تنش برشی به علت وجود جریان های ثانویه بسیار دشوارتر از بررسی توزیع سرعت و اثرات آن است. در صورت وجود اطلاعات سرعت در سطح مقطع جریان، با جمع سرعت نقاطی که در راستای قایم مشخص (فاصله ی مشخص از مبدأ) قرار گرفته اند و تقسیم این مجموع بر تعداد نقاط مورد استفاده، سرعت متوسط عمقی در نقطه ای مشخص از عرض مقطع محاسبه می گردد. در این تحقیق، با استفاده از نگاشت همدیسی به تخمین تنش برشی متوسط کف و دیواره در کانال های ذوزنقه ای با جداره ی صاف پرداخته می شود و سپس توزیع تنش برشی و سرعت متوسط عمقی در بهترین مقاطع هیدرولیکی ذوزنقه ای و مستطیلی محاسبه می شود. برای بررسی درستی نتایج تحلیلی از نتایج مدل سازی آزمایشگاهی بهره گیری شده است. با مقایسه ی نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی می توان دریافت که نتایج این پژوهش از دقت خوبی برخوردار است وبه کاربردن ایده ی انیشتین روی کف باعث به دست آمدن نتیجه های نزدیک به واقعیت می شود. به کاربردن روش این پژوهش باعث طراحی ساده و ایمن مقطع بهینه می شود. شرایط ویژه ی مقطع بهینه ایجاب می کند که متوسط تنش برشی کف و دیواره نیز با یکدیگر برابر باشند و به همین دلیل طراحی کانال در جهت اطمینان و ساده ولی به دلیل به دست آمدن مقدار محافظه کارانه ی تنش برشی دیواره تاحدی غیراقتصادی است. توزیع سرعت متوسط عمقی به دست آمده در این پژوهش به واقعیت نزدیک است و از مقایسه ی آن با اطلاعات آزمایشگاهی می توان نتیجه گرفت که استفاده از ایده ی انیشتین نتیجه ی خوبی برای این توزیع ارایه می دهد.

بهره برداری از مخزن سدها از فرآیندهای تصمیم گیری پیچیده ای تشکیل شده که در آن با توجه به حجم ذخیره مخزن، مقدار تقاضاها و پیش بینی جریان ورودی به مخزن، در مورد میزان خروج آب تصمیم گیری می شود. تا کنون تکنیک های بهینه سازی و شبیه سازی مختلفی برای استنتاج سیاست های بهره برداری و قوانین به کار رفته است. بیشتر مدل ها عمدتاً برای برنامه ریزی اهداف یک سیستم غیرقطعی استفاده می شوند، ولی هنوز یک شکافی بین توسعه مدل های تئوری و عملی وجود دارد. ثابت شده است که روش های بهینه سازی هنگامی که با مدل های شبیه سازی به صورت ترکیبی استفاده می شوند نتایج بهتری حاصل می گردد. مدیران و بهره برداران مخازن احساس راحتی در استفاده کردن از تکنیک های پیچیده بهینه سازی در مدل ها ندارند، که در ضمن با در بر گرفتن متغیرهای احتمالی هیدرولوژیکی پیچیده تر نیز می شود. روش منطق فازی می تواند یک جایگزین امید بخشی در مدل کردن بهره برداری مخزن باشد. اغلب، آب رها شده از مخزن به طور دقیقی، منحنی های قوانین بهره برداری تنظیم شده را به خاطر عدم قطعیت هایی که از گوناگونی شرایط هیدرولوژیکی منجر می شود، دنبال نمی کند. در این شرایط بهره بردار می تواند یک نقش اصلی را در تصمیماتش در مورد رهاسازی آب ایفا کند. برای مواجه با عوامل غیرقطعی، تئوری مجموعه های فازی مورد استفاده قرار می گیرد. آب رها شده بر پایه سیاست های بهره برداری که از ترکیب دانش فرد کارشناس و داده های مشاهده ای توسعه داده شده اند، تصمیم گیری می شود، که این سیاست ها بر اساس مدل قوانین فازی می باشد. مزیت مهم منطق فازی این است که فهمیدن ساختار قوانین، بدیهی و آسان می باشد. تکنیک های جدیدی از محاسبات نرم پدیدار شده اند مانند شبکه های عصبی- مصنوعی، منطق فازی و سیستم های عصبی- فازی. این تکنیک ها در شرایطی که سیستم غیرقطعی باشد کاربرد زیادی دارند. سیستم های عصبی- فازی هر دو مزیت سیستم های فازی و شبکه های عصبی را در یک قالب دارا می باشند. این سیستم ها مشکلات سیستم های فازی را در بدست آوردن قوانین اگر- آنگاه حذف کرده اند و در آن ها از قابلیت یادگیری شبکه های عصبی در بدست آوردن قوانین خودکار استفاده شده است. در نتیجه این سیستم ها قادرند که اطلاعات زبانی که از دانش کارشناس بدست آمده است را به عنوان داده های اندازه گیری شده در مدل ها بکاربرند. هدف اصلی از این تحقیق، ساخت قواعد بهره برداری مخزن سد زاینده رود با دیدگاه تلفیقی منابع آب سطحی و آب زیرزمینی با استفاده از سیستم استنباط فازی، سیستم تطبیقی فازی- عصبی و رگرسیون فازی بود. با توجه به کمبود آب نسبت به تقاضای آن در حوضه زاینده رود و این که در سال های اخیر با افت شدید آب زیرزمینی در آبخوان های این حوضه مواجه شده ایم، با محدود کردن افت آب زیرزمینی در طول 20 سال دوره شبیه سازی، میزان آب قابل برداشت از آب زیرزمینی محاسبه شده و از مجموع نیازهای شرب، صنعت، کشاورزی و زیست محیطی کسر شده و به این ترتیب سهم سد زاینده رود در تأمین نیازهای پایین دست بدست آمده است. در این تحقیق علاوه بر مقایسه مدل های مختلف بهره-برداری از لحاظ معیارهای عملکرد سیستم، به قادر نبودن سد زاینده رود با توجه به آوردهای کنونی، در برآورده کردن همه نیازهای این حوضه پی برده می شود. نتایج نشان می دهد که مدل انفیس ساخته شده از داده های بهینه از پایداری بیشتری نسبت به سایر مدل ها برخوردار می باشد.

جذب کننده ی موج سازه ای است که انرژی موج تابشی را مستهلک می کند و ارتفاع موج انعکاسی را به حداقل ممکن می رساند. در این تحقیق خصوصیات انعکاسی جذب کننده ی موج منحنی شکل در برابر امواج منظم در آزمایشگاه هیدرودینامیک پژوهشکده ی علوم و تکنولوژی زیردریای دانشگاه صنعتی اصفهان بررسی شده است. با توجه به محدود بودن مطالعات آزمایشگاهی بر روی این شکل از جذب کننده و نیز توصیه ی اولت و داتا (1986) در زمینه ی کمتر بودن ضریب انعکاس در این شکل از جذب کننده نسبت به دیگر جذب کننده های موجود، مطالعه بر روی این شکل از جذب کننده انجام شد. در این راستا از امواج تولیدی موج ساز گوه ای آزمایشگاه بهره گرفته شده است. برای برداشت پروفیل سطح موج از حسگرهای مقاومتی استفاده شده است و حسگرها به صورت استاتیکی و دینامیکی کالیبره شده اند. خصوصیات امواج تولیدی این موج ساز با استفاده از حسگرهای موج نگار و به کمک سیستم جمع آوری اطلاعات به دست آمده است. صحت سنجی حسگرهای موج نگار و مبدل های الکتریکی آن نیز با استفاده از سیستم خط کش و دوربین انجام گرفت. لازم به توضیح است که امواج تولیدی موج ساز مذکور در شرایط آب عمیق است. در این تحقیق از یک صفحه ی متخلخل از جنس گالوانیزه با تخلخل ثابت 3/42% با منحنی به عنوان یک مدل شاخص بهره گرفته شده است. مدل شاخص با چرخش در جهت ساعت گرد ( 5 و 10 درجه) و پاد ساعت گرد ( 5، 10، 15، 20، 25 و 35 درجه) مدل های مختلف با رابطه های متفاوت ایجاد می کند. برای مثال مدل t0 نمایان گر مدل شاخص ( ) است و t5 و –t5 به ترتیب نشان دهنده ی چرخش 5 درجه ای مدل شاخص در جهت پاد ساعت گرد و ساعت گرد است. مدل شاخص و دیگر مدل های دوران یافته در عمق های استغراق متفاوت آزمایش شده اند. سه مدل (-t10، t0 و t25) در عمق استغراق 12/0 متر و دو مدل (t0 و t25) در عمق استغراق 36/0 متر آزمایش گردیده اند. تمامی مدل ها در استغراق 24/0 متر نیز آزمایش شده اند. ضریب انعکاس موج (نسبت ارتفاع موج انعکاسی به ارتفاع موج تابشی) با استفاده از روش گودا و سوزوکی (1976) محاسبه گردیده است. برای صحت سنجی روش گودا اقدام به محاسبه ی ضریب انعکاس دیواره ی قایم انتهایی حوضچه ی کشش شد. پارامتر تیزی موج تابشی (نسبت ارتفاع موج تابشی به طول موج) نقش بسیار مهمی در رسیدن به ضریب انعکاس واحد برای دیواره ی انتهایی حوضچه با استفاده از روش گودا و سوزوکی (1976) داشته و محدوده ی این پارامتر برای رسیدن به ضریب انعکاس واحد در این تحقیق مقداری کمتر یا مساوی 04/0 است. نتایج آزمایش ها به صورت تغییرات ضریب انعکاس در برابر تیزی موج ژرفاب (آب عمیق)، s0 (نسبت ارتفاع موج تابشی به طول موج) ارایه گردیده است. همچنین نتایج بر اساس ضریب انعکاس در برابر پارامتر عمق نسبی استغراق، s/h، (نسبت ارتفاع قایم قسمتی از مدل که در آب قرار گرفته به تصویر قایم مدل) و پارامتر طول نسبی مدل، l/h، (نسبت تصویر افقی مدل به تصویر قایم آن) در هر حالت از مدل های آزمایش شده برای فرکانس های مختلف ارایه گردیده است. نتایج نشان داد که در عمق استغراق 12/0 متر مدل -t10 نسبت به مدل شاخص در تیزی های کوچک ضریب انعکاس کمتری داشته است. با دو و سه برابر کردن عمق استغراق در تیزی های کوچک مدل t25 ضریب انعکاس کمتری نسبت به t0 داشته است. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش زاویه ی دوران مدل در جهت پادساعت گرد در استغراق ثابت 24/0 متر، عملکرد هیدرولیکی مدل (کمتر بودن ضریب انعکاس) بهتر شده است. مقایسه ی مدل شاخص با مدل های دوران یافته در جهت عقربه های ساعت (-t10 و –t5) حاکی از آن است که مدل –t5 نسبت به مدل شاخص در محدوده ی تیزی موج بین 016/0 تا 0665/0 و در استغراق 24/0 متر عملکرد بهتری داشته است. نتایج حاصل از مدل شاخص و دیگر مدل های دوران یافته با نتایج حل عددی مدل ( ) که توسط جینگ و شنگ (1989) ارایه شده است مقایسه گردیده است. تغییرات2 cr در برابر پارامتر ? (g/2?)که ? فرکانس زاویه ای است نشان داده شده است. نتایج مدل شاخص در مقایسه با نتایح حل عددی مطابقت خوبی داشت.

شکست سدها همواره تهدیدی برای جان و مال انسان ها محسوب می شود. برای دست یابی به میزان ایمنی و اعتمادپذیری یک سد، محاسبه ریسک شکست آن راه کاری اساسی و مهم است. در میان تمام عواملی که باعث شکست سدها می شوند، روگذری خصوصاً در سدهای خاکی و سنگریزه ای بزرگ ترین خطر محسوب می شود. به طوری که بیش از یک سوم شکست سدها در جهان به علت روگذری رخ داده است. در این تحقیق به منظور توسعه کاربرد آنالیز ریسک در تحلیل ایمنی سدها، به محاسبه ی خطر روگذری یک سد خاکی با در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترهای موثر در این پدیده پرداخته شده است. این پارامترها شامل ارتفاع سد، تراز اولیه آب مخزن، دبی پیک سیلاب، هندسه ی مخزن، دبی خروجی سرریز، خطای روندیابی، سرعت باد و خطای مربوط به محاسبه ی افزایش ارتفاع ناشی از وزش باد است. برای برآورد ریسک از روش های شبیه سازی مونت کارلو و lhs استفاده شده است. برای درک بهتر و نشان دادن کاربرد آنالیز ریسک، اعتمادپذیری سد ونک در برابر روگذری بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترها در احتمال شکست سد موثر است. در این میان تأثیر عدم قطعیت در منحنی حجم- ارتفاع مخزن و تعداد دریچه کارآمد سرریز برجسته تر است. هم چنین دقت در برآورد بزرگی دبی پیک سیلاب نقش بسزایی در کاهش ریسک روگذری سد دارد. در حالی که تأثیر تراز اولیه آب بر میزان خطرپذیری سد قابل اغماض است. بر اساس نتایج آنالیز ریسک، با تلفیق اثر باد و سیل میزان ریسک سد به طور محسوسی افزایش می یابد.

رودخانه ها همواره منبع اصلی تأمین آب مورد نیاز انسان ها و عامل اساسی در توسعه جوامع بشری بوده است. از راه های شناسایی رفتار رودخانه ها بررسی ساختار جریان و مطالعه شکل های بستر در آنهاست. ازسوی دیگر پوشش گیاهی با ایجاد زبری در دیواره کانال ها و دشت های سیلابی رودخانه ها بر شکل هندسی، هیدرولیک و مقاومت جریان موجود در آنها تأثیر گذاشته و به دنبال آن بر انتقال رسوب بسیار اثرگذار است. با توجه به اهمیت شکل های بستر نظیر تلماسه ها، در کنترل میزان انتقال رسوب، تولید آشفتگی و ایجاد مقاومت جریان، مطالعه جزئیات برهم کنش شکل های بستر، پوشش گیاهی و ساختار جریان ضروری به نظر می رسد. هدف از پژوهش حاضر مطالعه ساختار جریان برروی تلماسه های شنی با تاج مسطح به همراه پوشش گیاهی در دیوار بود. برای دستیابی به این هدف تعداد هفت تلماسه مصنوعی با تاج مسطح در طول یک کانال آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی به طول 8 متر، عرض 4/0 متر و ارتفاع 6/0 متر به طور متناوب ساخته شدند. شن مورد استفاده برای ساختن تلماسه ها دارای قطر متوسط 10 میلی متر بوده و شکل ذوزنقه ای برای آنها در طی آزمایش ها ثابت نگه داشته شد. این شکل ها در عرض کانال هیچ گونه تغییری نداشتند که بدین ترتیب شکل های بستر دوبعدی بودند. همچنین گیاه قیاق (خومه) به عنوان پوشش گیاهی دیوار مورد استفاده قرار گرفت. با در نظر گرفتن توسـعه یافتگی جریان پس از تلماسه پنجم، کلیه اندازه گیری های سرعت جریان و مولفه های جریان آشفته در حد فاصل تلماسه های پنجم و ششم صورت پذیرفت. در مجموع سه سری آزمایش بر روی تلماسه ها با طول موج 96/0 متر، ارتفاع 04/0 متر، زاویه ایستایی 28 درجه و عمق جریان 28/0 متر به اجرا درآمد. در سری اول آزمایش ها 17 نیم رخ و در سری های دوم و سوم تعداد 21 نیم رخ سرعت برداشت گردید. اندازه گیری داده های سرعت و آشفتگی با به کارگیری دستگاه سرعت سنج صوتی adv انجام گردید. داده برداری با فرکانس 200 هرتز و به مدت دو دقیقه در هر نقطه صورت گرفت. با در نظر گرفتن فرکانس و مدت زمان اندازه گیری و نیز تعداد زیاد نیم رخ های برداشت شده، 45400000 داده سرعت در کلیه آزمایش ها ثبت گردید. داده ها با استفاده از نرم افزار winadv غربال شده و پس از آن مورد تحلیل قرار گرفتند. از نتایج قابل توجه در این پژوهش این بود که در تلماسه های با تاج مسطح بر خلاف نوع با تاج تیز، در هر دو حالت وجود و عدم وجود پوشش گیاهی، پارامتر سرعت بعد از تاج مسطح مقادیر منفی به خود نمی گیرد. با ترسیم نقشه های منحنی های هم سرعت برای سرعت افقی مشخص شد که کمترین مقدار سرعت برابر با صفر بوده که در حالت عدم وجود پوشش گیاهی بر دیواره کانال در ناحیه کوچکی بر روی وجه پایین دست تلماسه متمرکز شده است. همچنین در حالت وجود پوشش گیاهی بر دیوار نیز کمینه مقدار سرعت برابر با صفر بوده ولی ناحیه رخداد آن به سمت پایین دست تغییر مکان داده و در محل فرورفته تلماسه اتفاق می افتد. مشاهده مقادیر سرعت عمودی منفی در هر دو حالت وجود و عدم وجود پوشش گیاهی در سراسر طول تلماسه نشانه ای دیگر برای عدم وقوع جدایی در تلماسه های با تاج مسطح است. تنش های رینولدز در حالت وجود پوشش گیاهی نسبت به حالت عدم وجود آن بیشتر بوده که این موضوع را می توان به افزایش مقاومت جریان در حضور این پوشش نسبت داد.

در سیستم های انتقال آب و کانال های آبیاری و زهکشی از سرریزها به عنوان سازه های هیدرولیکی برای عبور سیلاب، تنظیم سطح آب و اندازه گیری دبی جریان به صورت گسترده استفاده می شود. به دلیل استفاده فراوان از سرریزها در سیستم های هیدرولیکی و شبکه های آبیاری و زهکشی، بررسی و مطالعه آن ها از اهمیت خاصی برخوردار است. سرریزهای مورد استفاده در کانال ها را می توان از دیدگاه های مختلف تقسیم بندی نموده و مورد بررسی قرار داد. سرریزها بر اساس ضخامت تاج به انواع لبه تیز و لبه پهن تقسیم بندی می شوند. در تقسیم بندی دیگر سرریزها بر اساس نسبت طول آن ها به عرض کانال به سه دسته سرریزهای کوچک شده، سرریزهای هم عرض کانال و سرریزهای طویل یا تاج طولانی تقسیم می شوند. سرریزهای تاج طولانی با افزایش طول تاج امکان عبور دبی بیشتر با هد ثابت را فراهم می نمایند. از جمله این سرریزها می توان به سرریزهای مورب، سرریزهای منقاری و سرریزها کلیدپیانویی اشاره کرد. نوع جدیدی از سرریزهای طویل که اخیراً مورد توجه قرار گرفته اند، سرریزهای کلید پیانوی هستند. این نوع سرریز حدود 12 سال است که مطرح شده و به همین دلیل هنوز به صورت دقیق بر روی این نوع سرریز و مشخصات هیدرولیکی آن بررسی گسترده و جامعی صورت نگرفته است. سرریز کلید پیانویی در مقایسه با سرریزهای معمولی دبی عبوری را حداقل تا چهار برابر افزایش می دهد، باعث افزایش ظرفیت مخزن می گردد، از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است و هزینه نگهداری کمتری دارد. با وجود مطالعات و آزمایشات انجام شده در سال های اخیر، هنوز روابطی جامع برای تعیین ضریب دبی عبوری از این سرریز در حالت آزاد و مستغرق ارائه نشده است. آستانه استغراق این سرریز نیز مورد مطالعه قرار نگرفته است و راه حلی بهینه برای طراحی این سرریزها وجود ندارد. بنابراین به دلیل مزیت های زیاد این سرریز و همچنین عدم وجود مطالعات جامع در ارتباط با ویژگی های هیدرولیکی بارز این نوع سرریز بررسی و تحقیق گسترده تر در این زمینه ضروری به نظر می رسد. به دلیل پیچیدگی جریان عبوری از روی سرریزهای کلید پیانویی بهترین راه برای بررسی ویژگیهای هیدرولیکی جریان، استفاده از امکانات آزمایشگاهی است. قبل از انجام آزمایشات لازم است با انجام آنالیز ابعادی پارامترهای موثر بر مسأله شناسایی شوند. از این رو در تحقیق حاضر، با انجام آنالیز ابعادی، پارامترهای بی بعد موثر تعیین می شوند. آزمایشات برای بازه وسیعی از پارامترهای هندسی و هیدرولیکی انجام خواهند شد تا تأثیر هریک از پارامترهای بی بعد بر جریان مشخص شود .با استفاده از نرم افزار آماری spss و روش درون یابی غیر خطی معادلات مختلفی برای تعیین ضریب دبی در جریان آزاد و مستغرق و تعیین آستانه استغراق ارائه خواهد شد. برای تعیین بهترین رابطه با کمترین خطا و بیشترین ضریب همبستگی، از توابع خطای nrmse، wqd و r2 استفاده شده است. در نهایت برای تعیین ضریب دبی سرریزهای کلید پیانویی در جریان آزاد، ضریب دبی سرریزهای منقاری مستطیلی در جریان آزاد، آستانه استغراق سرریزهای کلید پیانویی و ضریب دبی سرریزهای کلید پیانویی در جریان مستغرق روابطی ارائه خواهد گردید

در این پایان نامه به بررسی آزمایشگاهی کاربرد نوع جدیدی از الیاف پلی پروپیلن بنام بارچیپ (الیاف hpp ) در پوشش داخلی تونل انتقال آب پرداخته شده است. بدین منظور در این مطالعه، مقایسه ای بین رفتار بتن با الیاف بارچیپ و بتن با الیاف فولادی و نیز بتن معمولی انجام، و مزایا و معایب کاربرد الیاف بارچیپ جهت استفاده در پوشش داخلی تونل های انتقال آب بررسی شده است. در این پژوهش با افزودن سه درصد حجمی 4/0، 6/0 و 8/0 الیاف hpp و الیاف فولادی به طور جداگانه به مخلوط بتن، تغییرات مقاومت فشاری 28 روزه، مقاومت کششی 28 روزه، مقاومت خمشی، میزان طاقت و جذب انرژی، میزان نفوذپذیری بتن و میزان عمق نفوذ یون کلر نسبت به نمونه ی شاهد سنجیده شده است. روش انجام تمام آزمایشــات با استانداردهای معتبر مربوط همانند astm و bs مطابقت دارند. نتــایج حاصل نشان می دهند کاربرد الیاف بارچیپ به اندازه الیاف فولادی در مقاومت فشاری موثر نمی باشد اما بر مقاومت کششی، مقاومت خمشی، طاقت و جذب انرژی تأثیرات قابل ملاحظه ای دارد. هم چنین الیاف بارچیپ در مشخصه هایی نظیر طاقت، نفوذپذیری بتن و عمق نفوذ یون کلر دارای عملکردی بسیار بهتر از الیاف فولادی می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که استفاده از الیاف hpp باعث افزایش دوام پوشش بتنی تونل گشته و عمر بهره برداری از تونل افزایش می یابد. مجموعه نتایج در قالب جداول و منحنی های مربوطه ارائه شده است.

سرریز در سدها به منظور انتقال سیلاب های بزرگ بدون ایجاد مخاطره در سد و تأسیسات وابسته و جلوگیری از بروز آسیب غیرقابل جبران در سیستم های هیدرولیکی استفاده می شود. شکل تاج سرریز باید تأمین کننده شرایط هیدرولیکی مطلوب نظیر ضریب تخلیه مناسب و توزیع کاملاً یکنواخت فشار گردد.یکی از انواع بسیار مهم و کاربردی سرریزها، سرریز مدور قائم با فرم های مختلف ورودی نظیر نیلوفری یا لاله ای است. این نوع سرریز در شرایطی که محدودیت مکانی برای ساخت دیگر انواع سرریزها وجود دارد، بسیار موثر عمل می کند. از خصوصیات هیدرولیکی این سرریز می توان به تشکیل جریان گردابی در ورودی آن اشاره نمود. بررسی این نوع جریان در طراحی سرریزهای مدور قائم امری بسیار مهم تلقی می شود. زیرا تشکیل جریان گردابی و به دنبال آن ورود هوا به مجرا می تواند تاثیرات منفی بر عملکرد هیدرولیکی این نوع سرریز ایجاد نموده و باعث بروز خسارات جبران ناپذیری شود.روش های مختلفی برای کنترل و کاهش اثرات زیان بار جریان گردابه ای در ورودی سرریزهای مدور قائم وجود دارد که یکی از این روش ها، استفاده از سازه های ضدگرداب است. در عین حال می توان با اصلاح شکل ورودی ضمن افزایش ضریب دبی جریان قدرت جریان گردابه ای را کاست. از جمله روش های اصلاح شکل ورودی،می توان به ورودی کلید پیانویی مدوراشاره نمود. احداث این نوع ورودیبه منظور افزایش ظرفیت ذخیره، هزینه ی بالایی به طرح تحمیل نمی کند. ساختار سرریز کلید پیانویی ساده بوده و به طور قابل توجهی هزینه های احداث سرریز سدهای جدید را کاهش می دهد.سرریز کلیدپیانوییاز حدود یک دهه پیش مطرح شده است و به همین دلیل هنوز به صورت دقیق در ارتباط با این نوع سرریز و مشخصات هیدرولیکی آن بررسی گسترده و جامعی صورت نگرفته -است. ورودی کلید پیانویی به عنوان یک نوع گرداب شکن، بر شکل جریان گردابی تاثیر گذاشته و ظرفیت تخلیه ی شفترا افزایشمی-دهد.در تحقیق حاضر اثر ورودی کلید پیانویی بر هیدرولیک جریان در سرریزهای مدور قائم به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه جریان از نوع روزنه ای بر روی سرریز مدور قائم مجهز به ورودی کلید پیانویی ارزیابیمی شود. به دلیل پیچیدگی جریان عبوری از روی سرریز مدور با ورودیکلید پیانوییو دخیل بودن پارامترهای متعدد بر شرایط هیدرولیکی جریان، با انجام آنالیز ابعادی پارامترهای موثر بر مسأله شناساییگردیدند. مدل سازی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران بر روی مدلی شبیه سازی شده از میدان جریان اطراف سرریز مدور قائم انجام شده است. مدل میدان جریان شامل مخزنی استوانه ای به قطر 2 متر و ارتفاع 1 متر است که در وسط کف این مخزن شفت مدور قائم با قطرهای مختلف (10و 7/12سانتیمتر)، متصل می گردد. آزمایشات برای دبی های مختلف در محدوده ی6 تا 28 لیتر بر ثانیه در حالت وجود و عدم وجود ورودی کلید پیانویی انجام شده است. برای مدل سازی شکل ورودی کلید پیانویی، فرم های مختلف ورودی با طول، ارتفاع و زوایای مختلف روی شفت قائم نصب گردید. نتایج آزمایشات برداشت های مختلفی از پروفیل های سرعت و سطح آب توسط سرعت سنج adv و عمق سنج که هر دو توسط ریل متحرک دواری بر روی دیواره مخزن سوار می شدند، می باشد. در نهایت با استفاده از نرم افزار آماریspss و روش درون یابی غیر خطی معادلات مختلفی برای تعیین ضریب دبیجریان و شرایط آستانه ایعبور جریان از حالت آزاد به جریان روزنه ای برای ورودی های مختلف کلیدپیانوییارائه خواهد شد. برای تعیین بهترین رابطه ها با کمترین خطا و بیشترین ضریب همبستگی، از توابع خطایnrmse، wqd و r2 استفاده شده است.

سدهای لاستیکی، سازه های انعطاف پذیر استوانه ای هستند که به فنداسیون صلب متصل می شوند. تعداد بسیار زیادی از سدهای لاستیکی تحت فشار داخلی، ناشی از آب یا هوا، در حالت برافراشته به صورت دائمی مورد بهره برداری قرار می گیرند. این سدها در عین حال می توانند در مواقع عدم نیاز، از سیال خالی شده و به صورت تخت روی بستر قرار گیرند و در صورت لزوم در یک دوره ی زمانی کوتاه به حالت برافراشته درآیند. سدهای لاستیکی نسبتاَ آسان نصب می شوند، نمی پوسند، به نگهداری کمتری احتیاج دارند و قابلیت تحمل درجه حرارت زیادی دارند. مسئله ی تغییر شکل های بزرگ ناشی از فشارهای داخلی و خارجی باعث غیرخطی شدن معادلات حاکم بر رفتار سد لاستیکی می شود. حل رابطه ی دیفرانسیلی تغییر شکل حاکم بر این نوع سازه از پیچیدگی های خاصی برخوردار است. در تحقیق حاضر برای اجتناب از دخیل شدن تغییر شکل های بزرگ در حل مسئله، استفاده از روش تفاضل مرکزی برای حل دوبعدی سازه پیشنهاد می شود. بر اساس تاریخچه ی مطالعاتی، در حل دوبعدی فرض طول بی نهایت برای سد اعمال می شود. بنابراین از اثر تکیه گاه ها و جریان های عرضی در تغییر شکل نهایی سد چشم پوشی می شود. بر این اساس در مطالعه ی حاضر به بررسی رفتار سه بعدی سد با اعمال شرایط مرزی برای سازه و سیال پرداخته می شود. شبیه سازی سد و سیال در نرم افزار ansys صورت می گیرد. این نرم افزار با حل هم زمان cfx و transient structural در محیط workbench به حل سازه و سیال می پردازد. بنابراین سطح آزاد آب در جریان عبوری از روی سد و تغییر شکل سد با در نظر گرفتن اندرکنش سیال و سازه به دست می آید. به منظور دست یابی به سطح آزاد آب از حل دو فازی آب و هوا و برای مدل کردن جدایش جریان در پایین دست سد از مدل آشفتگی sst در محیط cfx استفاده می شود. نظر به انعطاف پذیر بودن سازه، از حل تغییر شکل های بزرگ در قسمت transient structural بهره گرفته می شود. دقت در مطالعات گذشته نشان می دهد که تا کنون اثر تغییر شکل سد بر ضریب دبی جریان لحاظ نشده است و ضریب دبی cd صرفاً تابعی از h/dh تعریف شده است (که h هد آب روی تاج سرریز و dh ارتفاع سد است). این در حالی است که dh ارتفاع نهایی سد در نظر گرفته می شود. این مقدار در مراحل طراحی و شروع بهره برداری سد مقداری نامشخص است. بنابراین تعیین پارامترهای موثر بر h/dh و ارائه ی رابطه ای بر اساس این پارامترها ضروری به نظر می رسد. علاوه بر این در مطالعات پیشین ضریب دبی جریان در حالت دو بعدی ارائه شده است. از این رو در تحقیق حاضر، با انجام آنالیز ابعادی، پارامترهای بی بعد موثر بر h/dh تعیین می شوند. با استفاده از نرم افزار آماری spss و روش درون یابی غیرخطی مناسب ترین رابطه برای تعیین h/dh و cd ارائه می گردد.

اهمیت کاربرد بتن به عنوان اصلی ترین ماده در ساخت سازه های هیدرولیکی امری بدیهی به نظر می رسد. سدها و دیگر سازه های هیدرولیکی، سازه هایی با عمر بهره برداری طولانی هستند که به علت هزینه بالای تعمیرات، مسأله دوام در آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این بین سایش مهم ترین عامل در کاهش دوام سازه های هیدرولیکی است به گونه ای که مقاومت سایشی بتن اولین فاکتور در تعیین عمر سرویس یک سازه هیدرولیکی به حساب می آید. سایش عموماً در اثر دو عامل اصطکاک و ضربه مواد معلق درآب شامل لای، ماسه، شن، قلوه سنگ، یخ و خار و خاشاک به-وجود می آید. بستر سرریزها، حوضچه های آرامش، دهانه تخلیه کننده ها، کالورت ها و پوشش تونل ها از جمله سازه های حساس به سایش هستند. از دیرباز محققین و مهندسان عمران و متالوژی به دنبال افزودنی هایی بوده اند تا به کمک آنها خواص مکانیکی بتن را بهبود بخشند و در این زمینه موفقیت های بسیاری نیز به دست آورده اند. افزودنی های نانو از جمله موادی هستند که توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده اند. جایگزین کردن بخشی از سیمان با مواد نانو ایده مشابه بسیاری از تحقیقات اخیر بوده است. گزارش ها ی متعدد حاکی از استفاده از این مواد جهت بهبود خواص مکانیکی بتن است و در این میان بیشتر توجهات به استفاده از nano-sio2 معطوف بوده است. در این پایان نامه هدف بررسی اثر نانوسیلیس بر دوام بتن مصرفی در سازه های هیدرولیکی است. از این رو آزمایش های تأثیرگذار بر دوام بتن به کار رفته در یک سازه هیدرولیکی نظیر مقاومت سایشی، نفوذپذیری و جذب آب روی نمونه های ساخته شده از بتن معمولی و خودمتراکم انجام گرفت. بتن خود متراکم (scc) علاوه بر بتن معمولی به دلیل امتیازهای ویژه و کاربرد فراوان در سازه های هیدرولیکی به خصوص در ساخت سرریزها و پوشش تونل ها مد نظر قرار گرفته است. نتایج این تحقیق زمینه را برای مقایسه تأثیر کاربرد نانو مواد بر مشخصات بتن معمولی با بتن خودمتراکم فراهم می نماید. ضمناً تأثیر پارامترهای مطرح شده بر مقاومت سایشی نمونه های بتن بررسی و درصد بهینه کاربرد نانو ذرات سیلیس در طرح اختلاط بتن معمولی و بتن خود متراکم جهت کاربرد در سازه های هیدرولیکی پیشنهاد می گردد. در ساخت بتن خودمتراکم به خصوص درصورت استفاده از نانوذرات نحوه اختلاط مصالح و زمان اختلاط بسیاراهمیت دارد. اضافه کردن نانوسیلیس به مخلوط آب و فوق روان کننده و استفاده از مخلوط کن های با قابلیت پراکنده کنندگی بالا، باعث بهتر مخلوط شدن نانوسیلیس با آب و در نهایت تولید بتنی همگن می شود. نتایج در فاز تازه برای بتن معمولی و بتن خودمتراکم نشان دهنده افزایش لزجت و تنش برشی آن است که این پدیده کاهش شدید کارایی را درپی دارد. هرچند مانع آب انداختگی بتن خودمتراکم می شود. مشخصات بتن مانند مقاومت فشاری، مقاومت سایشی، نفوذپذیری و جذب آب نمونه های بتن معمولی وخودمتراکم با مصرف درصد کمی از نانوذرات سیلیس بهبود قابل توجهی می یابد. اما مقادیر بیشتر باعث ضعف در ساختار بتن می شود. اثرات منفی استفاده بیش از اندازه از نانوذرات سیلیس در بتن خودمتراکم نسبت به بتن معمولی مشهودتر است و ویژگی خودتراکمی آن را با رشد مضاعفی تهدید می نماید. به سبب انطباق نتایج حاصل از مقاومت سایشی با مقاومت فشاری، با برقراری ارتباط منطقی بین آن ها و با برازش منحنی بر نتایج حاصله، یک رابطه ریاضی جهت برآورد مقاومت سایشی بتن معمولی و یا بتن خود متراکم حاوی نانو ذرات سیلیس بر اساس مقاومت فشاری 28 روزه آن پیشنهاد شده است.

سرریز کناری از سازه های مهم هیدرولیکی است که در کنار کانال و به موازات آن نصب شده و برای انحراف بخشی از جریان از کانال اصلی به کانال انحرافی مورد استفاده قرار می گیرد. مادامی که ارتفاع آب به تاج سرریز می رسد، سرریز وارد عمل شده و آب اضافی را از کانال اصلی به صورت کناری خارج می نماید. سرریز های کناری در انتقال آب از کانال اصلی به کانال های فرعی در سیستم های آبیاری و زهکشی، کنترل سیلاب و جمع آوری آب های سطحی و جداسازی رسوب و کاهش بار بستر به کار می روند. هدف از انجام تحقیق حاضر اصلاح ورودی جریان در محدوده ی سرریز کناری منقاری به منظور افزایش ضریب دبی سرریز است. سرریز های کناری منقاری، به دلیل افزایش طول موثردرطول ثابتی از دیواره کانال، دارای ضریب تخلیه 5/4 - 5/1 برابر سرریز-های معمولی هستند. به منظور اصلاح ساختار ورودی جریان، از تعدادی صفحه برای انحراف جریان استفاده خواهد شد. این صفحات علاوه بر انحراف جریان، نقش بسیار موثری در دور کردن رسوبات بار بستر از دهانه آبگیر و کنترل رسوبات دارند. مشخصه اصلی صفحات این است که بر اثر اختلاف فشار دو طرف صفحه جریان ثانویه ای در اطراف آنها ایجاد می شود و دبی جریان بیشتری را با حداقل تبعات هیدرودینامیکی نظیر ورود رسوبات به کانال جانبی هدایت می کنند. در این تحقیق از نرم افزار openfoam، برای مدل سازی جریان در محدوده ی سرریز کناری در حضور صفحات هادی استفاده شده است. با بررسی چیدمان های مختلف صفحات، بهترین ترکیب سرریز کناری منقاری و صفحات هادی انتخاب شد. بیشترین ضریب تخلیه در حالتی که صفحات هادی در انتهای پایین دست سرریز و به صورت عمود بر جهت جریان قرار گرفته و نسبت مجموع عرض صفحات به عرض کانال برابر 38/0 بود، به-دست آمد. در ادامه برای مدل با بیشترین ضریب تخلیه، میدان جریان و نمودار های توزیع سرعت ترسیم و محل وقوع گردابه ها و جدایش جریان مشخص شد. هم چنین برخی از خصوصیات جریان نظیر زاویه خروج جریان از کانال اصلی، تنش های رینولدزی، عدد فرود، انرژی جنبشی آشفتگی و سایر مورد بحث و بررسی قرار گرفتند.

موضوع مورد بررسی در این تحقیق مربوط به یکی از زیر شاخه های اندرکنش سیال- سازه یعنی ارتعاشات القا شده توسط سیال بر دریچه های تخلیه کننده های تحتانی سدها است. بر این اساس در مطالعه ی حاضر به شبیه سازی عددی سازه و سیال به روش اجزاء محدود پرداخته می شود. سازه ی دریچه در تکیه گاه ها توسط فنر و میراگر به صورت سه بعدی مدل می شود و ارتعاش هم در جهت افقی و هم در جهت قائم در نظر گرفته می شود. طبق بررسی ها ی انجام شده برای زوایای مختلف انتهای دریچه با افق، زاویه ی 45 درجه به عنوان زاویه-ی بهینه برای طراحی دریچه ها در جهت کاهش ارتعاشات دریچه ها بدست آمد. همچنین به بررسی ارتعاشات افقی دریچه در حالت یک درجه آزادی پرداخته شد. به دلیل این که فقط درجه ی آزادی در جهت x وجود دارد و درجه ی آزادی در جهت قائم بسته است، نسبت فرکانس در جهت افقی به قائم برابر 0 = fxo/fyo است. بر اساس پارامتر بدون بعد سرعت کاهش یافته، ارتعاشات دریچه ها در جهت افقی در سه بازه از سرعت کاهش یافته قرار می گیرد. اثر میزان بازشدگی دریچه بر ارتعاشات افقی دریچه های با زاویه ی 45 درجه که به عنوان زاویه ی بهینه به دست آمد، بررسی شد و با نتایج آزمایشگاهی ارتعاشات در جهت افقی برای دریچه های با زاویه ی 0 درجه مقایسه شد. نتایج نشان دهنده ی کاهش ارتعاشات در بازشدگی های مختلف است. هرچند حداکثر دامنه ی ارتعاش در یک نسبت بازشدگی به ضخامت اتفاق می افتد. ارتعاشات قائم دریچه ها در حالت یک درجه آزادی و با زاویه ی بهینه بررسی شد. در این حالت به دلیل آنکه درجه ی آزادی در جهت قائم آزاد است و در جهت افقی درجه ی آزادی بسته شده است، نسبت فرکانس ارتعاش جهت افقی به قائم ? = fxo/fyo است. در نسبت های مختلف بازشدگی به ضخامت برای سرعت های کاهش یافته ی بحرانی بین 2 و 5/3 نمودار حداکثر دامنه ی ارتعاشات در بازشدگی های مختلف برای زاویه ی 45 درجه سطح پایینی دریچه با استفاده از حل عددی محاسبه شد که با نتایج آزمایشگاهی برای زاویه ی 0 درجه تطابق خوبی داشت. در بخش انتهایی اثر ارتعاشات قائم بر ارتعاشات افقی برای نسبت فرکانس افقی به قائم برابر 89/2 بررسی شد. مکانیزم های مختلف تحریک و بازه ی موثر سرعت کاهش یافته برای هر مکانیزم بیان شد و تأثیر ارتعاش قائم بر دامنه ی ارتعاش افقی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده ی اثر ارتعاش قائم در افزایش دامنه ی ارتعاش افقی در سرعت های کاهش یافته ی پایین جریان است و در سرعت های کاهش یافته ی زیاد اثری در دامنه ی ارتعاشات افقی دیده نشد و پاسخ دریچه دقیقاً شبیه پاسخ دریچه با یک درجه آزادی در جهت افقی است.

سازه های شیب شکن معمولاً برای کنترل جریان و استهلاک انرژی در کانال هایی که شیب بستر آنها از شیب طبیعی زمین بیشتر است، مورد استفاده قرار می گیرند. این سازه ها به سبب سادگی ساخت و بهره برداری از جمله رایج ترین ساختمان های آبی برای کاهش انرژی جریان در شبکه های آبیاری، آبراهه های فرسایش پذیر و سیستم های جمع آوری و تصفیه آب و فاضلاب هستند. از آنجا که یکی از مهم ترین اهداف احداث شیب شکن ها استهلاک انرژی جنبشی مخرب جریان حین عبور از روی شیب شکن است، لذا ارائه-ی راهکارهای مناسب مانند استفاده از سازه های استهلاک انرژی نظیر مستهلک کننده های شبکه ای می تواند در راستای تحقق این هدف موثر باشد. تغییرات عمق پایاب در پایین دست شیب شکن های قائم سبب بروز تغییراتی در هیدرولیک جریان و شکل گیری رژیم هایی در پایین دست شیب شکن می شود. در مطالعه ی حاضر به بررسی تأثیر تغییر عمق پایاب بر شکل گیری رژیم های مختلف جریان و مشخصات هیدرولیکی جریان و پارامترهای هیدرولیکی در پایین دست شیب شکن در حضور سازه ی مستهلک کننده ی انرژی از نوع شبکه ای که توسط محققین پیشین پیشنهاد شده است، پرداخته می شود. بدین منظور مطالعاتی آزمایشگاهی برای بررسی رژیم های جریان و محدوده ی وقوع آنها و هم-چنین بررسی تغییرات پارامترهای هیدرولیکی شیب شکن در حضور سازه ی مستهلک کننده ی انرژی شبکه ای، صورت گرفته است. آزمایش ها بر روی سه شیب شکن قائم با هشت مستهلک کننده ی شبکه ای با ابعاد شبکه های متفاوت به ازای هفت دبی مختلف و در محدوده ی عمق بحرانی به ارتفاع شیب شکن (yc/p) برابر با 188/0 تا 42/0 انجام شده اند. در هر سری از آزمایش ها به ازای دبی ثابت، عمق آب در پایین دست شیب شکن مجهز به مستهلک کننده به آرامی و در هشت مرحله افزایش داده شده و وقوع رژیم های جریان و هرگونه تغییری در وضعیت جریان و پارامترهای هیدرولیکی شیب شکن مجهز به مستهلک کننده نظیر عمق و طول استخر ایجادشده در پای شیب شکن و طول اختلاط ناحیه ی آشفته بررسی و تمامی مشاهدات و برداشت ها به ازای کاهش تدریجی عمق پایاب نیز تکرار شده است. با استفاده از نتایج به دست آمده از آزمایشات انواع رژیم های جریان در شیب شکن مجهز به مستهلک-کننده و محدوده ی تغییرات این رژیم ها مشخص شده و به ارایه ی روابطی تجربی برای تخمین محدوده ی وقوع این رژیم ها پرداخته شده است. سپس پارامترهای هیدرولیکی شیب شکن مجهز به مستهلک کننده بررسی و روابطی تجربی برای تخمین تغییرات این پارامترها با تغییرات عمق پایاب ارایه شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که تغییر عمق پایاب در پایین دست شیب شکن مجهز به مستهلک کننده شبکه ای باعث وقوع دو رژیم اصلی جت های سقوطی حباب دار و رژیم جریان های سطحی می شود که رژیم جریان-های سطحی خود شامل سه زیر رژیم ناحیه ی حبابی، رژیم موج سطحی و رژیم جت سطحی است. تغییر رژیم جت های سقوطی حباب دار به رژیم جریان های سطحی و بالعکس به ازای افزایش و کاهش عمق پایاب روندی تناوبی دارد و محدوده ی تغییرات رژیم های جریان توسط دو منحنی مجزا تعریف می شوند. هم چنین افزایش عمق پایاب سبب افزایش عمق استخر تشکیل شده در پای شیب شکن، کاهش طول استخر و کاهش طول اختلاط ناحیه ی آشفته در شیب شکن مجهز به مستهلک کننده می شود. کلمات کلیدی: شیب شکن قائم، مستهلک کننده ی شبکه ای، عمق پایاب، رژیم جریان، مشخصات هیدرولیکی شیب شکن

یکی از راه های جلوگیری از بروز هرگونه آسیب غیرقابل جبران در سدها و تأسیسات وابسته استفاده از مجاری تخلیه کننده مناسب است. مهم ترین مجاری تخلیه در سدها؛ سرریزها و تخلیه کننده های تحتانی هستند که نقش آن ها انتقال سیل از مخزن به رودخانه پایین دست است. معیار انتخاب مناسب سرریزها، میزان اعتمادپذیری طرح و ملاحظات اقتصادی است. از مهم ترین عوامل تأثیرگذار بر هیدرولیک جریان در سرریزها، شکل تاج سرریز است. شکل ورودی تاج سرریز باید تأمین کننده شرایط مطلوب هیدرولیکی نظیر ضریب تخلیه مناسب و توزیع کاملاً یکنواخت فشار در مجرا باشد. سرریزها بر اساس پاسخ گویی مناسب به نیازهای اولیه چون انتقال مطلوب و مطمئن سیل و تخلیه آب به نقطه ایمن به دسته های متفاوتی تقسیم می شوند. یکی از انواع بسیار مهم و کاربردی سرریزها، سرریز مدور قائم با فرم های مختلف ورودی نظیر نیلوفری یا لاله ای است. استفاده از این نوع سرریزها به خصوص در شرایطی که ساخت انواع دیگر سرریز با محدودیت مکانی روبروست، بسیار مقرون به صرفه است. یکی از معایب هیدرولیکی این نوع سرریزها تشکیل جریان گردابی در ورودی سرریز و به تبع آن ورود هوا به مجرا است. ورود هوا به سیستم تأثیرات منفی زیادی بر عمل کرد هیدرولیکی این نوع سرریزها دارد و باعث خسارات جبران نا پذیری می شود. از معایب تشکیل گرداب در سازه های هیدرولیکی می توان به کاهش ضریب دبی و دبی سرریز اشاره نمود. زیرا هنگام تشکیل گرداب انحنای بسیار شدید خطوط جریان به طرف مرکز اتفاق می افتد. در سال های اخیر برای جلوگیری از ورود هوا به سیستم های هیدرولیکی انواع مختلف تأسیسات ضدگرداب پیشنهاد شده است. یکی از راه های مقابله با گرداب به منظور افزایش ضریب دبی و ظرفیت تخلیه و هم چنین اجتناب از خسارات ناشی از تشکیل گرداب ورود هوا به سیستم، اصلاح شکل ورودی به صورت گلبرگی یا مینایی است. با استفاده از این سازه می توان طول تاج سرریز را افزایش داد. ورودی گلبرگی شکل را می توان برای سرریزهای مدور قائم انواع سدها بکار برد. احداث این نوع سرریز به منظور افزایش ظرفیت ذخیره، هزینه ی بالایی به طرح تحمیل نمی کند. سرریز گلبرگی با عمل کرد به صورت جانبی در قیاس با انواع دیگر شکل های ورودی، در هد یکسان دبی بیشتری را از خود عبور می دهد و از این حیث منحصر به فرد است. با وجود مطالعات و آزمایش های انجام شده در سال های اخیر هنوز روابطی جامع برای تعیین ضریب دبی عبوری از این سرریز در حالت آزاد ارائه نشده است. در تحقیق حاضر به بررسی اثر ورودی گلبرگی شکل بر هیدرولیک جریان در سرریزهای مدور قائم به صورت آزمایشگاهی پرداخته شده است. برای طرح ریزی آزمایش ها لازم است با انجام آنالیز ابعادی پارامتر های موثر بر مسأله شناسایی شوند. از این رو در تحقیق حاضر، با انجام آنالیز ابعادی پارامتر های بی بعد موثر تعیین شدند. آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده ی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان بر روی مدل شبیه سازی شده از میدان جریان اطراف سرریز مدور قائم انجام شده است. آزمایش ها برای بازه ی وسیعی از پارامتر های هندسی و هیدرولیکی انجام شد تا تأثیر هریک از پارامتر های بی بعد بر جریان مشخص شود. در نهایت با استفاده از نرم افزار آماری spss و روش درون یابی غیرخطی معادلات مختلفی برای تعیین ضریب دبی جریان و تعیین آستانه ی استغراق روزنه ای برای ورودی های مختلف گلبرگی شکل ارائه می شود. برای تعیین بهترین رابطه ها با کمترین خطا از توابع خطایnrmse و wqd و ضریب همبستگی r2 استفاده شده است.

یکی از انواع بسیار مهم و کاربردی سرریزها، سرریز مدور قائم با شکل¬های مختلف ورودی نظیر نیلوفری یا لاله¬ای است. این نوع سرریز در شرایطی که محدودیت مکانی برای ساخت انواع دیگر سرریزها وجود دارد، بسیار موثر عمل می¬کند. از خصوصیات هیدرولیکی این سرریز می¬توان به تشکیل جریان گردابی در ورودی آن اشاره نمود. یکی از روش¬های کنترل جریان گردابه¬ای اصلاح شکل ورودی است. استفاده از سرریز کلید پیانویی مدور به¬عنوان ورودی شفت¬های قائم یکی از روش¬های اصلاح ورودی سرریز مدور قائم است. در این تحقیق به بررسی عددی هیدرولیک جریان در اطراف سرریز مدور قائم با ورودی از نوع کلید پیانویی پرداخته می¬شود. معادلات حاکم بر جریان سیال شامل معادلات پیوستگی و حرکت ناویراستوکس در دستگاه مختصات استوانه¬ای حل می¬شوند. برای مدل¬سازی میدان جریان اطراف سازه و درون شفت قائم از نرم افزار فلوئنت استفاده شده و شبیه¬سازی عددی با استفاده از روش حجم محدود و مدل آشفتگی k-? انجام شده¬ است. طول و ارتفاع و زاویه کلید پیانویی از جمله پارامتر¬های هندسی سرریز هستند که تاثیرشان بر هیدرولیک جریان بررسی شده است. همچنین اثر وجود زانویی و شفت قائم و اصلاح قطاع¬های مقعر سرریز کلید پیانویی بر هیدرولیک جریان از دیگر مواردی است که در تحقیق حاضر مد نظر قرار گرفته است. همچنین با افزایش دبی، قدرت جریان گردابی و چرخش جریان نیز افزایش می¬یابد. در نتیجه نقش کلید پیانویی به¬عنوان گرداب¬شکن پررنگ¬تر می¬شود. در انتها بهترین هندسه¬ی ورودی کلید پیانویی برای دست¬یابی به بیشترین راندمان در سرریز مدور قائم پیشنهاد می¬شود.

چکیده تخریب پل ها به خاطر آب شستگی باعث شده تا تحقیقات زیادی در راستای پیش بینی مقدار عمق بیشینه ی آب شستگی و روند رخ داد این پدیده صورت گیرد. آب شستگی به دلیل سه بعدی بودن جریان، هم زمانی با انتقال رسوب و تغییر مداوم مرزهای جریان پدیده ای پیچیده است که تحلیل مسأله را به روش های تحلیلی و عددی مشکل می سازد. به همین دلیل، بررسی این مسأله اغلب از طریق تحقیقات آزمایشگاهی صورت می گیرد. بیشتر مطالعات آب شستگی در شرایط جریان آزاد بوده و مطالعات اندکی در مورد بررسی و شناسایی الگوی آب شستگی در جریان تحت فشار صورت گرفته است. آب شستگی تحت فشار مهمترین عامل تخریب پل هایی است که در اثر سیل و یا آب گرفتگی معابر به صورت کاملاً مستغرق و یا نیمه مستغرق عمل می کنند. در این پایان نامه، به بررسی توسعه ی زمانی و الگوی آب شستگی در جریان تحت فشار با عرشه ی نیمه مستغرق، در دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب در زیر عرشه پرداخته شده است. مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده ی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان ساخته شد. آزمایش ها در کانالی به شکل مستطیلی با عرض 0.4 متر، ارتفاع 0/7 متر و طول 9/5 متر انجام گرفت. در این تحقیق از عرشه ی پل و کف صلب مستطیلی به عرض 0/26 متر استفاده شد. ماسه ی استفاده شده، با دانه بندی یکنواخت و قطر متوسط 0/75 میلی متر با وزن مخصوص نسبی 2/65 است. آزمایش ها در یک ارتفاع ثابت آب، سه درجه ی مختلف استغراق نسبی عرشه، در دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب و با دوره ی زمانی 24، 48، 72 و 120 ساعت انجام شد. تمامی آزمایش ها در شرایط آب زلال صورت گرفته است. نتایج مطالعه ی حاضر نشان می دهد که الگوی آب شستگی در پایین دست عرشه بر خلاف عمق بیشینه ی آب شستگی که پس از گذشت مدت زمانی به تعادل می رسد، اصلاً ثابت نبوده و همواره تابعی از زمان است. شروع آب شستگی در حالتی که زیر عرشه کف صلب وجود ندارد، از لبه ی بالادست عرشه آغاز می شود و مقطع عرضی که در آن عمق بیشینه ی آب شستگی قرار دارد، با مرور زمان از بالادست به سمت پایین دست حرکت می کند. این در حالی است که آهنگ تغییرات موقعیت عمق بیشینه ی آب شستگی، در حالت وجود کف صلب 5 برابر بیشتر از حالتی است که کف صلب در زیر عرشه قرار ندارد. هنگامی که کف صلب در زیر عرشه قرار می گیرد و ارتفاع زیر عرشه کمتر از 70 درصد عمق جریان بالادست می شود، جریان رو به پایین در بالادست عرشه شروع به شستن بالادست کف صلب می کند. با قرار گرفتن کف صلب در زیر عرشه با وجود اینکه چاله ی آب شستگی به پایین دست عرشه منتقل می شود، ولی عمق بیشینه ی آب شستگی با وجود کف صلب بیشتر از حالتی است که کف صلب وجود ندارد. در هر دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب، افزایش عمق استغراق عرشه یا کاهش ارتفاع زیر عرشه، باعث افزایش عمق آب شستگی می شود. همچنین، افزایش عمق استغراق عرشه یا کاهش ارتفاع زیر عرشه، باعث می شود که زمان رسیدن آب شستگی به تعادل کاهش یابد. کلمات کلیدی: آب شستگی تحت فشار، استغراق عرشه، کف صلب، عرشه ی پل، آب زلال

امروزه شناخت خصوصیات هیدرولیکی جریان بر روی رودخانه¬های شنی بسیار مورد توجه دانشمندان و محققان رودخانه قرار گرفته است. پوشش گیاهی یکی از مشخصه های بسیاری از جریان¬ها و رودخانه ها می باشد، که اثرات خاصی بر هیدرولیک جریان و فرآیندهای رودخانه¬ای اعم از انتقال رسوب و آلودگی دارد. لذا درک هیدرولیک جریان به خصوص تعیین پروفیل سرعت و تنش برشی در کانال¬ها و رودخانه¬های با پوشش گیاهی به منظور مدیریت فرآیندهای رودخانه¬ای ضروری است. پوشش گیاهی در رودخانه¬ها و دشت¬های سیلابی باعث افزایش مقاومت، کاهش ظرفیت جریان و تغییر در انتقال و ته نشینی رسوبات می¬شود. هدف از تحقیق حاضر مطالعه ساختار جریان بر روی بستر شنی با چینش نزولی اندازه ذرات در شرایط وجود و فقدان پوشش گیاهی در دیواره است. بدین منظور آزمایش¬ها در طول یک کانال آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی، به طول 4/9 متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 6/0 متر انجام شد. با ایجاد جریان شبه یکنواخت در کانال آزمایشگاهی، تغییرات مشخصات هیدرولیکی جریان برای ترکیب سه دانه¬بندی مختلف با قطر متوسط ذرات 98/0، 6/1 و 7/2 مورد بررسی قرار گرفت. دو حالت آزمایشی با پوشش و بدون پوشش گیاهی در نظر گرفته شد. در هر حالت پنج سری آزمایش انجام شد. در سه سری از آزمایش¬ها ذرات شن به طور همگن در کف کانال ریخته شد و در دو سری دیگر، نحوه قرارگیری ذرات از بالادست به پایین¬دست با روند کاهشی اندازه¬ی ذرات همراه بود. نیمرخ¬های سرعت در مرکز و فواصل 3 و 6 سانتی¬متری جداره با به کارگیری دستگاه سرعت¬سنج سه بعدی صوتی با دید از کنار برداشت شد. در یک سری از آزمایش¬ها با پوشش گیاهی، اثر شیب نیز مورد بررسی قرار گرفت. هم¬چنین جهت بررسی تأثیر عمق آب بر مشخصات هیدرولیکی جریان، دو سری از آزمایش¬ها برای سه عمق 20، 25 و 30 سانتی¬متر انجام شده است. نتایج نشان می¬دهد که ضریب زبری مانینگ با کاهش اندازه ذرات و افزایش عمق جریان، کاهش می¬یابد. هم-چنین با تغییر ناگهانی اندازه¬ی رسوبات بستر، ابتدا سرعت جریان کاهش یافته و پس از طی مسیر اندکی افزایش می-یابد. تغییرات آشفتگی نیز در محل تغییر دانه بندی شدیدتر است. همچنین مقادیر تنش برشی در حالت حضور پوشش گیاهی بیش از مقادیر مشابه در حالت عدم وجود پوشش گیاهی است و مشاهده گردید تنش برشی ماکزیمم کمی بالاتر از سطح بستر رخ می¬دهد. سرعت¬های عمودی غیر صفر گرچه دارای مقادیر کمی می¬باشند اما عامل اصلی در انحراف تنش از توزیع خطی در جریان یکنواخت است.

سازمان بینالمللی انرژی، صنعت سیمان را مسئول تقریباً 6 تا 7 درصد تمام آلایندگی co2 در اتمسفر می¬داند. بنابراین اثرات مخرب زیست محیطی تولید سیمان با توجه به مصرف زیاد انرژی از قبیل برق و سوخت فسیلی امری اجتناب پذیر است و ارائهی محصولات جایگزین جهت حرکت در مسیر توسعه¬ی پایدار و کاهش این اثرات ضروری به شمار می¬آید. همچنین سدها و دیگر سازههای هیدرولیکی، سازههایی با عمر بهرهبرداری طولانی هستند که به علت هزینه¬ی بالای تعمیرات، مسئله¬ی دوام در آنها از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این بین سایش مهمترین عامل در کاهش دوام سازه¬های هیدرولیکی است که تا کنون برای جلوگیری از وقوع آن آیین نامهای مدون ارائه نشده است. جایگزینی سیمان مصرفی در بتن با موادی مانند متاکائولین، خاکستر بادی، سرباره¬ی کوره بلند از جمله راهکار کاهش مصرف سیمان و کاهش سایش در اینگونه سازه¬ها می¬تواند باشد . سرباره به علت داشتن درصد زیاد کلسیم ازلحاظ شیمیایی شبیه سیمان پرتلند معمولی است. سرباره به تنهایی میتواند بهعنوان چسباننده در بتن استفاده شود؛ مشروط بر اینکه به وسیله¬ی یک محلول قلیایی با ph بالا فعال شود. در تحقیق حاضر تأثیر پوزولان¬های زئولیت و میکروسیلیس بر روی مقاومت¬های فشاری و کششی، مدول گسیختگی خمشی و مقاومت به سایش بتن های قلیا فعال سرباره ای بررسی شده است. پوزولان¬های مذکور به میزان 0%، 10%، 15%، 20%، و30% وزنی جایگزین سرباره شده¬اند. فعال سازی سرباره به کمک محلول قلیایی متشکل از هیدروکسید سدیم و سیلیکات سدیم انجام گردید. غلظت هیدروکسید سدیم 4، 6 و 8 مولار انتخاب شد. همچنین تأثیرسنگدانه¬ها در یک غلظت مشخص بر روی مقاومت فشاری و سایشی این بتن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا غلظت هیدروکسید سدیم معین و برابر با 4 مولار و درصدهای سنگدانه و نسبت ماسه به کل سنگدانه، متغیر در نظر گرفته شد. این درصدها برای سنگدانه ۷۰، ۷۳، ۷۵، 77 و 79 درصد و برای نسبت ماسه به کل سنگدانه برابر با 0/45، 0/5، 0/55 و 0/60 انتخاب گردید. مشاهده شد که کارایی بتن با غلظت 4 مولار نسبت به بتن¬های با غلظت 6 و 8 مولار بهتر بوده و بتن دیرتر به مرحله¬ی سخت شدن می-رسد. میکروسیلیس در افزایش مقاومت فشاری نسبت به زئولیت تأثیر بیشتری دارد. در اکثر طرح های اختلاط با افزایش غلظت هیدروکسید سدیم از 4 به 8 مولار مقاومت سایشی بتن نیز افزایش یافته است. این موضوع برخلاف مقاومت فشاری بتن است که با افزایش غلظت هیدروکسید سدیم از 4 به 8 مولار مقاومت فشاری کاهش می یابد. بنابراین می¬توان نتیجه گرفت که در بحث سایش، ملات بتن تأثیر بیش تری را نسبت به عوامل دیگر در مقاومت به سایش دارد. همچنین نتیجه گرفته شد که می¬توان درصدهای سنگدانه 79 و 75 و نسبت سنگدانه 0/55 و 0/5را در این تحقیق به عنوان انتخابی مناسبی دانست که هم دارای مقاومت سایشی و هم مقاومت فشاری خوبی است

جریان دوفازی در سازه های گوناگون از جمله سیستم های انتقال آب و خطوط لوله ی دریایی انتقال نفت و در سازه های هیدرولیکی از جمله سرریز های نیلوفری، شفت های قائم، کالورت ها و تون ها و مجاری بسته اتفاق می افتد. وقوع گردابه ها در سازه های هیدرولیکی باعث ورود هوا و تشکیل جریان دوفازی می شود. موضوع بسیار مهم در این نوع جریان ها طبیعت نوسانی و وابسته به زمان آن هاست که بر فشار و افت فشار تأثیر می گذارد. بنابراین پیش¬بینی فشار و افت فشار در جریان های دوفازی جهت طراحی بهینه و مناسب و جلوگیری از وقوع مشکلات ناخواسته در اثر ایجاد جریان های دوفازی امری ضروری است. علی رغم تمامی مطالعات انجام شده، اکثر تحقیقات پیشین در ارتباط با مجاری با قطر کم صورت گرفته است و در ارتباط با مجاری با اقطار بالا نظیر آن¬چه در مهندسی هیدرولیک به عنوان مجرای انتقال آب مورد نظر است، مطالعات بسیار اندکی وجود دارد. لذا در این تحقیق مدل هایی جامع جهت پیش بینی فشار و افت فشار در جریان های دوفازی آب و هوا با استفاده از شبکه های عصبی و سیستم عصبی-فازی تطبیقی (انفیس) ارائه می شود. امروزه استفاده از این مدل ها به دلیل قابلیت آن ها در پیش¬بینی رفتار توابع غیرخطی پیچیده مورد استقبال محققین در علوم مختلف قرار گرفته است. از آن جایی که مدل انفیس در مواجهه با فرآیند های پیچیده با تعداد پارامترهای زیاد، قوانین زیادی تولید می کند و حجم محاسبات را بیش تر می کند، استفاده از پیش پردازش خوشه بندی فازی کارآیی مدل انفیس را بیش تر و حجم محاسبات را کمتر می کند. در روش خوشه بندی فازی، داده های ورودی به دسته هایی مستقل تقسیم بندی شده و در نتیجه به ازای هر دسته یک قانون تشکیل می¬شود و در نتیجه تعداد قوانین بسیار کاهش می یابد. در این پژوهش روش خوشه بندی فازی مورد نظر، روش subclust است که در مورد مدل پیش¬بینی فشار متوسط استفاده شده است. استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات یکی دیگر از تکنیک های بهبود نتایج در این تحقیق است. رایج ترین الگوریتم برای آموزش شبکه های عصبی، الگوریتم استاندارد پس انتشار خطا است که بر اساس روش گرادیان کاهشی در بهینه سازی در برخورد با اولین بهینه ی محلی متوقف می شود. بنابراین در این پژوهش برای تنظیم وزن ها و بایاس های شبکه های عصبی از الگوریتم ازدحام ذرات استفاده شده است. در مدل های انفیس نیز در رابطه با تنظیم پارامترها الگوریتم ترکیبی ازدحام ذرات و حداقل مربعات که الگوریتم ترکیبی انفیس-pso نام دارد به کار رفته است. نتایج تحقیق در مورد ضریب افت فشار نشان می دهد که مدل های شبکه عصبی و عصبی فازی تطبیقی هر دو توانسته اند نسبت به روابط تجربی نتایج بهتری ارائه کنند و مدل های انفیس همراه با الگوریتم ازدحام ذرات در پیش بینی ضریب افت فشار نسبت به مدل های شبکه عصبی دقت بسیار بالاتری دارند. همچنین نتایج در مورد فشار متوسط نشان می دهد که نتایج حاصل از مدل های انفیس همراه با پیش پردازش خوشه بندی فازی و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات داری دقت بالاتری هستند.

امروزه به¬دلیل استفاده گسترده از سواحل و بنادر نیاز به احداث انواع موج¬شکن¬ها و دیوارهای ساحلی جهت کاهش انرژی امواج برخوردی و حفاظت از تأسیسات ساحلی، بسیار ضروری به¬نظر می¬رسد. از این¬ رو استفاده از تیوب¬های لاستیکی تحت این عنوان، گزینه مناسبی در این زمینه است. چراکه باعث کاهش زمان و هزینه¬های ناشی از ساخت و بهره¬برداری و همین¬طور سهولت در نصب و اجرا می¬شود. در تحقیق حاضر با استفاده از آنالیز دینامیکی به حل معادله حاکم بر تغییر شکل این تیوب¬ها در حالت دوبعدی تحت بارگذاری ناشی از وجود امواج منظم در بالادست و فشار داخلی ناشی از سیال پرکننده¬ی تیوب، پرداخته می¬شود. در ادامه با هدف به¬دست آوردن شکل تعادل یافته این تیوب¬ها به¬عنوان سازه¬ ساحلی، با استفاده از نرم¬افزار متلب، این تیوب¬ها به¬صورت دوبعدی در حالت¬های مهار شده به کف در دو نقطه، مهار شده به کف در یک نقطه و بدون مهار مدل می¬شوند. حل دوبعدی از طریق کدنویسی با نرم¬افزار متلب و با استفاده از روش تفاضل مرکزی برای سازه و مشخصات موج منظم به¬دست آمده از تئوری موج با دامنه کوتاه صورت می¬گیرد. در این مدل¬سازی عددی مسایلی نظیر نوع مهار، مشخصات موج وارده و پارامترهای سازه¬ای موثر بر شکل تیوب مورد توجه قرار گرفته¬ و اثر تغییرات آن¬ها روی شکل تعادل¬یافته تیوب بررسی شده است. از این رو پس از محاسبه تغییرشکل¬های کوچک در هر بازه¬ی زمانی نهایتاً تغییرشکل¬های بزرگ تیوب تعیین می¬شود. نتایج حاصل از کد نوشته شده، به¬خوبی تغییر شکل تیوب تحت بارگذاری امواج منظم را نشان می¬دهد. به منظور ارائه نتایج جامع¬تر، ابتدا پارامترهای بی¬بعد موثر بر مسأله تعیین شده، سپس اثر تغییرات آن¬ها روی شکل نهایی تیوب مورد بررسی قرار می¬گیرد. در نهایت اثر هر کدام از پارامترهای بی¬بعد به¬دست آمده در بخش آنالیز ابعادی، روی شکل تعادل یافته¬ی تیوب مورد بررسی قرار می¬گیرد. این پارامترها اثر فشار داخلی، عمق آب، ارتفاع موج، پریود موج، طول مهار در حالت مهار با دو نقطه، زاویه گوه برای حالت بدون مهار و نوع مهار را شامل می¬شوند. نتایج حاصل از کد نوشته شده با نتایج حاصل از تحقیقات پیشین در مواردی که نتابجی مرتبط موجود بود، مقایسه شده است. در این تحقیق نمودارهای بعددار به منظور نشان دادن روند به تعادل رسیدن تیوب و تعداد اجراهای لازم و نمودارهای بی¬بعد جهت بررسی اثر پارامترهای موثر آورده شده¬اند. در نهایت به منظور نشان دادن تفاوت¬های موجود در شکل نهایی تیوب با شرایط و مشخصه¬های یکسان و تنها تحت اثر تفاوت موجود در نوع مهار، این سه مدل در شرایط یکسان مورد مقایسه قرار می¬گیرند. با توجه به نتایج این مقایسه مشخص شده است که تیوب مهار شده در یک نقطه حالت برافراشته¬تری نسبت به تیوب مهار شده در دو نقطه دارد و در نتیجه ارتفاع بهره¬برداری آن بیشتر و خمیدگی به سمت پایین¬دست آن کمتر است. اما در کل این تغییرات خیلی محسوس نبوده و در شرایط یکسان این دو تیوب کارایی تقریباً مشابهی دارند. بنابراین مسأله تأثیرگذار در شکل نهایی سازه مهار بودن یا نبودن تیوب است. همین¬طور این بررسی نشان داد که دو تیوب با مشخصات یکسان، یکی با مهار و دیگری بدون مهار ارتفاع بهره¬برداری یکسانی ندارند و تیوب بدون مهار در ارتفاع بالاتری به شکل تعادل یافته¬ی خود می¬رسد و تعادل می¬یابد. در نتیجه تراز آب بالادست آن¬ می¬تواند شامل محدوده¬ی وسیع¬تری از ارتفاع امواج و عمق¬های آب باشد.

در مسائل هیدرولیکی فرسایش بستر یکی از مهم ترین عوامل مخرب به شمار می رود و کنترل آن در طراحی ها همواره مدنظر است. جریان پایین دست سازه های هیدرولیکی مانند کالورت ها، دریچه ها و سرریزها با عبور از بستر رسوبی و فرسایش بستر در نزدیکی سازه، در بلند مدت موجب ناپایداری سازه می شود. از این رو محققین جهت طراحی هرچه بهتر سازه های هیدرولیکی به مدل سازی و بررسی آزمایشگاهی پدیده ی آب شستگی پرداخته اند. در این راستا در تحقیق حاضر به مدل سازی آزمایشگاهی، آب شستگی پایین-دست سازه ی حذف پرش هیدرولیکی پرداخته شده است. بدین منظور یک سازه ی تبدیل جریان فوق بحرانی به زیربحرانی بدون وقوع پرش هیدرولیکی در مسیر جریان نصب شده و در شرایط هیدرولیکی مختلف، آب شستگی پایین دست این سازه مورد مطالعه قرار -گرفته است. آزمایش ها در کانالی به طول 9/5و عرض 0/4 متر بر روی بستری از رسوبات یکنواخت شنی انجام شده اند. 14 آزمایش در شرایط حذف پرش هیدرولیکی در سه عمق اولیه ی متفاوت و به ازای اعداد فرود مختلف در محدوده ی 2/05 تا 2/85 انجام شدند. محدوده ی اعداد فرود مورد بررسی بر اساس نتایج مطالعات پیشین انجام شده در زمینه ی حذف پرش هیدرولیکی انتخاب شد. علاوه بر آن دو آزمایش در شرایط وقوع پرش هیدرولیکی انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که در هر دو حالت وقوع و حذف پرش هیدرولیکی، بستر به صورت متقارن شسته می شود و حداکثر عمق آب شستگی در مجاورت دیواره ها اتفاق می افتد. در شرایط حذف پرش هیدرولیکی افزایش سرعت اولیه، عمق اولیه جریان و هم چنین عدد فرود چگالی ذرات منجر به افزایش ابعاد چاله ی آب شستگی از جمله حداکثر عمق، حداکثر طول چاله و نیز حداکثر ارتفاع تل ماسه می شود. در ادامه بر اساس پارامترهای هیدرولیکی و رسوبی موثر بر حداکثر عمق چاله ی آب شستگی روابطی تجربی به منظور برآورد حداکثر عمق و طول چاله ی آب شستگی در حالت حذف پرش هیدرولیکی استخراج شد. با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده و هم چنین مطالعات پیشین در زمینه آب شستگی پایین دست پرش هیدرولیکی، آب شستگی در حالت وقوع و حذف پرش هیدرولیکی مقایسه شد. نتایج تحلیل های مربوطه نشان داد که علی رغم مشابه بودن ساز و کار و روند تغییرات زمانی آب شستگی در دو حالت وقوع و حذف پرش، قدرت فرسایش جریان در حالت حذف پرش هیدرولیکی به طور قابل ملاحظه ای کم تر از حالت وقوع پرش است، اما با افزایش عدد فرود قدرت فرسایش جریان در حالت حذف و قوع پرش به یک دیگر نزدیک می شود.

در میان تمام عوامل شکست پل ها در مسیر رودخانه ها، آب شستگی بزرگ ترین خطر محسوب می شود. تئوری های موجود، آب شستگی تکیه گاه پل را با شبیه سازی آن با آب شستگی پایه پل ضمن اضافه کردن فرضیات محدودی تخمین می زنند. محاسبه ی عمق آب شستگی پایه و تکیه گاه پل ها با عدم قطعیت های فراوانی مواجه است. با توجه به اهمیت پروژه های پل سازی و صرف هزینه های زیاد جهت ساخت و تعمیر آن ها، بررسی صحت مبانی طراحی و ارزیابی عمل کرد مورد انتظار از پل ها برای تصمیم گیران اهمیت ویژه ای دارد. با در نظرگرفتن عدم قطعیت های موجود در مهندسی هیدرولیک پل ها، استفاده از آنالیز قابلیت اطمینان جهت دست یابی به میزان ایمنی و اعتمادپذیری در تحلیل و طراحی یک پل راه کاری اساسی است.