در این پژوهش با استفاده از یک مدل فیزیکی پدیده گرداب در آبگیرهای افقی نیروگاه های برق آبی مطالعه شده است. موارد بررسی شده در این پایان نامه مشتمل بر دو قسمت است. در قسمت اول با بررسی نوع و قدرت گرداب ها در شرایط مختلف شیب بالا سدت آبگیر، عدد فرود، عمق استغراق و همچنین وجود و عدم وجود سازه آشغالگیر در مسیر جریان رابطه ای بین قدرت گرداب و پارامترهای مرتبط با آن بدست آمده است . در ادامه با توجه به داشتن بیش از 100 آزمایش که هر کدام نوع و قدرت گرداب اندازه گیری شده است، رابطه ای بین نوع گرداب و قدرت آن بدست آمده است. ارایه معادله ای برای محاسبه عمق استغراق بحرانی از دیگر نتایج این پژوهش می باشد. همچنین به علت تاثیر شیب های مختلف پیشانی آبگیر بر روی ناپایداری گرداب ها، تحقیقاتی در این زمینه نیز صورت گرفته است. در قسمت اول آزمایشات، برای اندازه گیری سرعت از دستگاه adv استفاده شده است. در قسمت دوم این پژوهش با استفاده از حسگر فشار transducer اقدام به برداشت فشارهای دینامیکی در دهانه تونل آب بر شده است. محاسبه تاثیر شیب های مختلف دیواره بر ضریب افت آبگیر و همچنین بررسی تاثیر صفحات ضد گرداب بر روی این ضریب از موارد بررسی شده در این قسمت می باشد.

در مواقع سیلابی سدها با خطر آبشستگی در پایین دست و در نتیجه تخریب سازه های پایین دست روبرو می شوند. برای جلوگیری از صدمات ناشی از این آسیب، سازه¬هایی جهت استهلاک انرژی طراحی شده و به اجرا گذاشته می شوند. یکی از پر کاربردترین سازه های استهلاک انرژی، حوضچه آرامش است که به واسطه آن انرژی قبل از رسیدن به پایین دست تقلیل پیدا می کند. لیکن وجود پدیده پرش هیدرولیکی و جریانات چرخشی که باعث ایجاد نوسانات فشار در کف حوضچه می¬شود، بر کارکرد حوضچه های آرامش تأثیرات نامطلوبی می گذارد. اثر این نوسانات تأثیر مستقیمی بر ضخامت دال بتنی کف حوضچه دارد که بر اساس تغییرات فشار طراحی می شود. طراحان برای جلوگیری از بروز مشکل در کف حوضچه¬های آرامش، ضخامت دال بتنی کف را به گونه¬ای در نظر می¬گیرند که وزن آن بتواند در مقابل فشارهای منفی و زیر فشارهای وارده مقاومت کند و از ایجاد تنش¬های کششی و کنده شدن دال کف جلوگیری شود. تعیین توزیع فشارهای کف و همچنین تعیین نقاط بحرانی در حوضچه¬های آرامش از اهمیت خاصی برخوردار است که به بهینه شدن ضخامت دال بتنی کمک می¬کند. در نتیجه در این تحقیق سعی شد مطالعاتی که تا کنون در زمینه فشارهای نوسانی انجام شده مورد مطالعه قرار گیرد. با توجه به اطلاعات فشار نوسانی در کف حوضچه¬های تیپ usbrі الگویی برای تخمین فشارهای حداکثر مثبت و منفی در کف حوضچه استخراج شد. سپس این مدل با فشارهای نوسانی کف حوضچه آرامش سد سیاه بیشه که آن هم دارای حوضچه تیپ یک می¬باشد مقایسه شد. جهت تعیین ضخامت مناسب، با استفاده از روابط موجود ضخامت دال کف در حالت¬های یک بعدی و دوبعدی مقایسه و رابطه بهینه پیشنهاد شد. همچنین ضخامت دال کف در حوضچه های سه سد سیاه بیشه و نمرود و سیرجان با کمک روابط بهینه طراحی و مقایسه گردید تا بتوان به یک طراحی بهینه برای ضخامت دال کف دست یافت.

یکی از سازه های سدهای نیروگاهی، سازه آبگیر نیروگاه می باشد، که با هدف آبگیری برای تولید برق مورد استفاده قرار می گیرد.در پژوهش حاضر با استفاده از یک مدل عددی با استفاده از نرم افزار flow 3d به بررسی تأثیر آبگیری توسط دو آبگیر همزمان بر روند آبگیری و همچنین میدان جریان ایجاد شده پرداخته و نتایج نیز با استفاده از مدل آزمایشگاهی سد سیاه بیشه که توسط موسسه تحقیقات آب ایران ساخته شده بود صحت سنجی شد.همچنین به منظور شفاف تر کردن تأثیر کارکرد همزمان دو آبگیر و تأثیرات آن، میدان جریان در شرایط عملکرد یک آبگیر تک نیز مدلسازی و نتایج با هم مقایسه و تحلیل شد.بررسی تاثیر فاصله دو آبگیر از یکدیگر بر جریان وارد شده به آبگیر نیز از دیگر مواردی است که در پژوهش حاضر با استفاده از سه فاصله مختلف دهانه آبگیرها به انجام رسیده است.