فهرست مطالب

مجله هیدرولیک
سال نهم شماره 2 (تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/05/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محبوبه جم، ناصر طالب بیدختی*، اسدالله مردشتی صفحات 1-10
    کوشش های بسیاری برای افزایش راندمان استهلاک انرژی روی سرریز انجام شده است. در این پژوهش، شوت، به وسیله بلوک های دندانه دار از جنس تفلون و با شکل هندسی و چیدمان نوآوری شده پوشش داده شده است. آزمایش ها در سه شیب و شش دبی، برای پنج مدل آرایش متفاوت انجام شد. بر اساس نتایج آزمایشگاهی، تاثیر مستقیم هندسه زبری روی استهلاک انرژی بررسی گردید. همچنین افزایش میزان استهلاک انرژی به دلیل استفاده از چیدمان مختلط بلوک ها با اندازه های مختلف، مشاهده شد. نهایتا با توجه به استهلاک انرژی و عملکرد بالای سرریز پلکانی، مقایسه ای بین میزان استهلاک نسبی انرژی در سرریز پلکانی و سرریز پژوهش حاضر در زبری های معادل انجام شد که افزایش استهلاک نسبی انرژی سرریز جدید تا %21 نسبت به سرریز پلکانی مشاهده شد.
    کلیدواژگان: بلوک دندانه دار، استهلاک انرژی، تحقیقات آزمایشگاهی، زبری، سرریز پلکانی
  • محمدحسین هرمزی، ناصر طالب بیدختی، محمود شفاعی بجستان* صفحات 11-21
    وقوع آبشستگی در اطراف پایه پل یکی از عمده ترین دلایل تخریب پل ها است. استفاده از زبری های نصب شده به دور پایه، یکی از روش های جدید کاهش آبشستگی موضعی در اطراف پایه های پل می باشد. زبری های بکار رفته در آزمایش ها، با ضخامت ناچیز و با طول و عرض های متفاوت و فواصل قرارگیری مختلف نسبت به هم، به حالت عمود بر پایه قرار داده شده اند. این زبری ها با کاهش قدرت جریان های رو به پایین و فعالیت گرداب های نعل اسبی، باعث کاهش میزان آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل ها می شوند. در این تحقیق با فرض اینکه زبری می تواند باعث کاهش قدرت جریان های رو به پایین و درنتیجه کاهش عمق آبشستگی شود، آزمایش هایی با ابعاد و فواصل قرارگیری زبری و شرایط جریان متفاوت انجام و نتایج در قالب نمودارهایی ارائه شده که حاکی از تاثیر کاهنده عمق آبشستگی تا حداکثر 70 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، پایه پل، زبری، شرایط جریان
  • زکیه غلامی، رامین فضل اولی* صفحات 23-36
    فیوزگیت یکی از انواع سرریزها است که با توجه به نمای از بالا، به دو مدل تاج مستقیم و تاج کنگره ای تقسیم می شود. فیوزگیت های تاج کنگره ای با افزایش طول تاج، ظرفیت تخلیه و ذخیره آب در مخزن، می تواند در زمان سیلابی با کاهش ارتفاع آب بالای سازه، از آب گرفتگی زمین های بالادست جلوگیری کند که شامل سه نوع: دریچه باریک با بار کم (NLH)، دریچه عریض با بار کم (WLH) و دریچه عریض با بار زیاد (WHH) است. در این تحقیق، به بررسی آزمایشگاهی تاثیر افزایش شیب کانال بر روند ضریب دبی در 3 مدل فیوزگیت WLH، خطی و خطی با نیمرخ مایل پرداخته شد. این مدل ها از جنس پلکسی گلاس با ارتفاع جام 16/7 سانتی متر می باشد. آزمایش ها در کانال آزمایشگاهی شیب پذیر به طول 12 متر، عرض 0/5 متر و ارتفاع 0/8 متر انجام شد. نتایج نشان داد که ضریب دبی سرریز فیوزگیت به پارامتر h/H بستگی دارد. در فیوزگیت کنگره ای با افزایش دبی، ضریب دبی به صورت سهمی کاهش می یابد و در فیوزگیت های با تاج مستقیم، ضریب دبی به صورت خطی در شیب های مختلف حالت افزایشی، تقریبا ثابت و کاهشی دارد. در هر 3 مدل با افزایش شیب، عمق آب پایین دست سرریز کم و مقدار ضریب دبی افزوده می شود. مقایسه مدل ها نشان داد که در یک h/H ثابت، سرریز خطی با نیمرخ مایل ضریب دبی بالاتری دارد و بیشترین حجم آب را در مخزن ذخیره می کند. هم چنین مشخص شد، در یک دبی ثابت مدل WLH از ارتفاع آب بالادست پایین تری برخوردار است. در نهایت، معادله ضریب دبی فیوزگیت های کنگره ای و مستقیم به ترتیب به صورت توانی و خطی استخراج شد که پارامترهای آماری محاسبه شده حاکی از دقت بالای معادلات است.
    کلیدواژگان: سرریز، شیب، ضریب دبی، فیوزگیت
  • محمد مهرزاد، صلاح کوچک زاده*، محمد بی جن خان صفحات 37-51
    مدول تیغه ای برای عبور دادن بده نسبتا ثابت در دامنه ای از تغییرات سطح آب کانال ها معرفی شده است. طراحی آن بر ضریب بده تیغه ها و ارتفاع آبی -که کنترل جریان از تیغه ای به تیغه دیگر منتقل می شود- استوار است. این سازه، که می تواند نقش موثری در تحویل حجمی مناسب در شبکه های توزیع آب داشته باشد، معمولا باید به صورت واحدهای موازی (مزدوج) نصب شود، اما تحقیقات و ضوابط طراحی که تاکنون منتشر شده است، برای یک مدول منفرد بوده است. در این پژوهش ابتدا ضریب بده هر تیغه با در نظر گرفتن اثر حضور تیغه های دیگر در جریان تعیین شد و ارتفاع های انتقال کنترل، که در طراحی های قبلی صرفا بر اساس روابط نظری فرض می شد، با توجه به عملکرد واقعی تدقیق شد. سپس روش طراحی جدید برای مدول تیغه ای موازی معرفی شد. روش طراحی پیشنهادی، انحراف بده عبوری از بده طراحی در دامنه گسترده ای از تغییرات عمق آب را از حدود متوسط 8% برای روش های قبلی به تقریبا %1± کاهش داده است. علاوه بر بهبود چشمگیر عملکرد، استقرار موازی مدول های تیغه ای، طراحی آن را برای افزایش دامنه بده عبوری میسر می کند. این امر می تواند کاربری سازه در سطوح مختلف شبکه های فرعی را گسترش دهد.
    کلیدواژگان: آبگیرها، اندازه گیری جریان، سازه های تحویل حجمی، سازه های هیدرولیکی، شبکه های آبیاری
  • رضا پیشگر، علیرضا کشاورزی* صفحات 53-67
    در این مقاله روشی جدید برای کاهش مساله رسوبگذاری مخازن معرفی می شود و کارایی آن بررسی می شود. این روش شامل سازه ای خودپالا با عملکرد دائمی است که شبیه بند کوتاه بوده و در عرض رودخانه منتهی به سد احداث می شود. سازه ارائه شده، با نام جداساز رسوب بندمانند، رسوبات معلق جریان آب رودخانه ها در بالادست مخازن سدها را توسط یک بازشدگی (دریچه) میانی جدا می کند و مانع ورود آن به مخزن می شود. در این تحقیق، با استفاده از آزمایش های آزمایشگاهی، عملکرد روش جداساز رسوب معرفی شده در سه دبی ورودی، سه ارتفاع نسبی بازشدگی میانی و سه نسبت دبی خروجی به ورودی 0/1، 0/2 و 0/3 بررسی شد. نتایج نشان داد؛ 1) افزایش ارتفاع بازشدگی میانی موجب افزایش عملکرد مدل می شود، 2) با افزایش نسبت دبی خروجی به ورودی، عملکرد مدل افزایش می یابد، اما از غلظت جریان خروجی کاسته می شود. از این رو، بین سه نسبت دبی، نسبت دبی 0/2 نسبت دبی بهینه است، زیرا ضمن عملکرد مناسب، دارای اتلاف آب 20 درصد می باشد، 3) حداکثر کارایی روش معرفی شده حدود 40 درصد است و عملکرد متوسط روش برای نسبت دبی 0/2 حدود 26 درصد است. بنابراین، روش جدید جداساز رسوب بندمانند در مقایسه با روش های رایج کاهش مساله رسوبگذاری مخازن، مانند رهاسازی جریان گل آلود که دارای عملکرد غالب 20 درصد است، کارایی موثری دارد.
    کلیدواژگان: بار معلق، جداسازی، راندمان، رسوبگذاری مخازن، روش جدید
  • ظاهر احمدی پور*، مهدی یاسی صفحات 69-82
    از عوامل اصلی بحران دریاچه ارومیه، کاهش سهم جریان ورودی از رودخانه ها به دریاچه در چند دهه گذشته، در اثر مصرف زیاد آب در بخش کشاورزی بوده است. در روند احیای دریاچه ارومیه، تخصیص «سهم جریان زیست محیطی» برای هر یک از ده رودخانه اصلی، و تضمین «تداوم جریان» تا دریاچه، از راهکارهای اصلی و پایدار است. هدف اصلی در تحقیق حاضر، ارزیابی حداقل جریان زیست محیطی رودخانه ها در ماه های مختلف سال بوده است. این مقاله، نتایج ارزیابی جریان زیست محیطی در یک رودخانه شاخص در ساحل غربی دریاچه ارومیه (رودخانه نازلو) را از تلفیق روش های موجود اکو-هیدرولوژیکی- هیدرولیکی ارائه می کند. از روش اکولوژیکی شبیه ساز زیستگاه برای اطمینان از تامین نیاز گونه های حیاتی رودخانه (سیاه ماهی، سیاه کولی و زردک ماهی)؛ و از روش کیفیت آب برای کنترل آستانه تحمل گونه ها به آلوده کننده های آب استفاده شده است. برآورد بده جریان زیست محیطی از روش های هیدرولوژیکی، عموما بیش از پتانسیل آبدهی رودخانه در ماه های کم آبی (تیر تا بهمن ماه) است. روش هیدرولیکی (حداکثر انحنا)، انعطاف پذیری لازم دراختلاف برآورد بده جریان در ماه های مختلف سال را ندارد. غلظت های فسفات در جریان آب رودخانه بیشتر از آستانه تحمل ماهیان است. در این بررسی، ترکیب دو روش «شبیه ساز زیستگاه» و «کیفیت آب» با توجه به ظرفیت طبیعی آبدهی رودخانه، و به شرط تامین حداقل عمق و سرعت برای گونه معرف آبزیان، برای حفاظت از سامانه حیاتی رودخانه نازلو در نظر گرفته شد. نتایج نشان می دهد که برای حفاظت رودخانه نازلو در حداقل شرایط زیست محیطی قابل قبول، توزیع پیوسته جریان از حداقل 0/8 (در مرداد و شهریور) تا حداکثر 0/8 مترمکعب بر ثانیه (در اردیبهشت)، در طول رودخانه و تا ورود به دریاچه ارومیه باید تامین شود.
    کلیدواژگان: جریان زیست محیطی، روش های اکو، هیدرولوژیکی، هیدرولیکی، رودخانه نازلو، دریاچه ارومیه
|
  • Mahboobe Jam, Nasser Talebbeydokhti *, Asadollah Mardashti Pages 1-10
    Many investigations have been performed in order to increase the efficiency of energy dissipation over the spillways. In this study, the chute was roughened by means of the dentate blocks that were made of Teflon with new geometric shape and configurations. The experiments were carried out at three slopes, under six discharges and five dentate blocks configurations. Based on the laboratory results, it was concluded that the roughness geometry influences the relative energy loss. It was also found that using mix arrangements and selecting different sizes among roughness elements can increase the value of relative energy loss. Finally, it was observed that the dentate blocks spillway caused an extra 21% reduction in energy dissipation compared to the stepped spillway which is widely utilized to dissipate the energy.
    Keywords: Dentate Blocks, Energy Dissipation, Experimental Work, Roughness, Stepped Spillway
  • Mohammad Hossein Hormozi, Naser Taleb Bidokhti, Mahmood Shafai Bajestan* Pages 11-21
    Bridge pier scour occur due to down-flow and flow redirecting after it impinges the pier. Any increase or decrease of the strength of such flow can result in the decrease or increase of the scour depth. The present study showed that roughness can decrease the down flow strength and thereby the scour depth. This result was concluded through laboratory experiments. The results of experiments under different roughness dimensions and flow conditions are also
    Keywords: Local Scour, Bridge Pier, Roughness, Flow Conditions
  • Zakie Gholami, Ramin Fazloula Pages 23-36
    Fuse gate is one of the spillway types that according to the plan view have two models of straight and labyrinth crest. Labyrinth crest fuse gates with increasing crest length, discharge capacity and storage of water in reservoir, can prevent flooding of upstream land by reducing water level above the structure. They have three different types: Narrow Low Head (NLH), Wide Low Head (WLH), and Wide High Head (WHH). In this study, the effect of increasing canal slope on discharge coefficient in 3 models of fuse gate: WLH, Straight, and Straight with Inclined Side view was investigated. These models were made of Plexiglas with a bucket height of 16.7 cm. Tests were made in a sloping experimental canal with a length of 12 m, width of 0.5 m, and height of 0.8 m. The results showed that the discharge coefficient of fuse gate spillway depends on h/H. In WLH model of fuse gate, the discharge coefficient reduces as parabolic with increasing discharge and in Straight Fuse gates, the discharge coefficient in the form of linear has increasing, constant and decreasing depending on the slopes. In all 3 models with increasing slope, the downstream water depth of spillway reduces and discharge coefficient value increases. Model comparison showed that in a constant h/H, the Straight spillway with Inclined Side view has higher discharge coefficient and stores the maximum volume of water in the reservoir. It was also found that at a constant discharge, the WLH model has lower upstream water level. Finally, the discharge coefficient equation for straight and labyrinth fuse gates were obtained in the form of linear and power functions. The statistical analysis indicated high accuracy of the equations.
    Keywords: Spillway, Slope, Discharge Coefficient, Fuse gate
  • Mohammad Mehrzad, Salah Kouchakzadeh*, Mohammad Bijankhan Pages 37-51
    A baffle sluice gate was proposed for delivering a relatively constant discharge within a specific variation range of water surface elevation. Its design criteria were based on baffle’s discharge coefficient and the water surface elevations in which the subsequent baffle takes over the flow controls. The structure, which could play effective role in delivering accurate volume of water, should be used in parallel (dual) modules, while published design criteria deal with the application of an individual module. In this research, the discharge coefficient of each baffle was determined considering the impact of the presence of other baffles. Also, the water surface in which the flow control is given to the next baffle was more accurately defined based on the actual performance of the module. Then, the new design method for parallel modules was accordingly proposed. The proposed design method decreased the deviation in water delivery, within the predefined flow depth variation range, to about 1%, while it was about 8% for previous design methods. In addition to the mentioned significant improvement in water delivery, parallel installation of the modules facilitates the application of the structure in higher levels of an irrigation network, than the one originally was considered by its capability of delivering larger discharges.
    Keywords: Offtakes, Discharge Measurement Structure, Volumetric Water Delivery, Hydraulic Structure. Irrigation Network
  • Reza Pishgar, Alireza Keshavarzian Pages 53-67
    In this paper a new method for mitigation of dam reservoirs sedimentation is introduced and its performance is evaluated. This method includes a self-cleaning and permanent function structure resembling a short dam built across the rivers discharging into the dam reservoir. This structure, called Dam-Type Sediment Excluder (DTSE), extracts suspended sediment from flows upstream of reservoir through a middle opening (gate) and prevents entrance of sediments into the reservoir. In this study, using laboratory experiments, the efficiency of the proposed DTSE method was examined under three ratios input discharges, three middle opening relative heights and the output (bypass) to input flow rates of 0.1, 0.2 and 0.3. The results showed that: 1) the efficiency of the DTSE increased with increase of middle opening height, 2) increase of bypass flow ratio affects the model efficiency and sediment concentration of bypass flow in a positive and negative manner, respectively. Therefore, between three flow ratios, bypass flow ratio of 0.2 is the optimum one, due to the water loss of 20% and proper efficiency, 3) the maximum extraction efficiency of the model was found to be about 40% while the average optimal efficiency, for bypass flow ratio of 0.2, was about 26%. Therefore, the new DTSE method could be introduced as an effective method for sediment mitigation, in comparison to other reservoirs sedimentation mitigation methods such as density current venting with only 20% efficiency.
    Keywords: Efficiency, Extraction, Reservoir Sedimentation, Suspended Sediment
  • Zaher Ahmadipour*, Mehdi Yasi Pages 69-82
    Development of irrigation network and overuse of water is the main cause of desiccation of the internationally recognized Urmia Lake, Iran, in the last decades. In the restoration planning of the Urmia Lake, the allocation of environmental flows for the main rivers and security of water flows along these rivers are essential. The main aim of the present study was to determine the monthly distribution of the rivers environmental flows. This paper presents the ecological requirements of a typical river, the Nazloo River in the west coast of the Urmia Lake, using eco-hydrology-hydraulics methods. An ecological integrated method (Habitat Similitudes) was used for sustaining targeting species in the river system (i.e. Siah, SiahKoli and Zardak fishes). The Water Quality method (Q- relationship) was considered for species tolerance to pollutants. The flow predictions from most of the hydrological methods are higher than the river's natural flow capacity during low-flow period (July to February). The results from the hydraulic method (Maximum Curvature) have limited flexibilities to present reasonable flows during different months of the year. The concentrations of phosphate are also found to be critical to the targeting fish species. In this study, the integration of "Habitat Similitude" and "Water Quality" methods, considering the potential of the natural flows and the hydraulic requirements of the riverine species, would offer the monthly environmental flows of the river in a more realistic way. The results indicate that in order to maintain the Nazloo River at acceptable environmental condition, water flows ranging from 0.8 m3/s (in September) to 8.0 m3/s (in April) are to be provided along the river towards the Urmia Lake, in Iran.
    Keywords: Environmental Flow, Eco, Hydrology, Hydraulics, Nazloo River, Urmia Lake