فهرست مطالب

تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی - سال نوزدهم شماره 72 (پاییز 1397)

نشریه تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی
سال نوزدهم شماره 72 (پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/09/03
  • تعداد عناوین: 10
|
  • حجت احمدی *، حسین سلیمی، محمد همتی صفحات 1-14
    تحلیل جریان عبوری از بدنه سدهای خاکی بعنوان پدیده مهم در تحلیل و طراحی سدهای خاکی مطرح می باشد. در این تحقیق با بکارگیری یک روش عددی بر اساس تفاضل محدود موسوم به فشار گسترده، مقدار فشار آب منفذی ایجاد شده در بدنه سد مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی دقت روش ارائه شده نتایج حاصله در حالت یک بعدی با حل تحلیلی معادله حاکم و در شرایط دو بعدی نتایج حل عددی با نتایج مطالعه و کارهای سایر محققان مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین نتایج این تحقیق بر مبنای داده های مشاهده ای و نتایج نرم افزار SEEP/W، بعنوان یک نرم افزار پر کاربرد در زمینه تحلیل نشت، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی ها نشان داد که روش حل عددی پیشنهادی با دقت بسیار خوب می تواند موقعیت خط نشت را به خوبی تخمین زده و همچنین توزیع فشار آب منفذی در بدنه سد را با دقت بسیار خوبی مورد تحلیل قرار دهد. همچنین جهت تعیین موقعیت سطح آب در بدنه سد یک پارامتر بی بعد استخراج گردید.
    کلیدواژگان: تفاضل محدود، سد خاکی، فشار گسترده
  • سعید حبیبی، بابک لشکرآرا * صفحات 15-32
    در این تحقیق به بررسی میزان تاثیر تجمع اجسام شناور موجود در جریان های آواره ای در دهانه سرریز بر مشخصات هیدرولیکی سرریز تاج دندانه ای پرداخته شده است. برای این منظور تلاش شد تا با استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی و دسته بندی های مناسب با استفاده از چوب هایی با ضرایب قدکشیدگی مختلف، میزان انسدادهای متفاوتی در دهانه ورودی سرریز تاج دندانه ای ایجاد شود. برای بررسی اثر شکل دهانه ورودی سرریزهای تاج دندانه ای بر شرایط هیدرولیکی جریان ناشی از انسداد ایجاد شده، سناریوهای مختلفی با تغییر در میزان شیب کلیدهای ورودی به خروجی z و تعداد سیکل n سرریزهای تاج دندانه ای تدوین شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که صرف نظر از شکل دهانه ورودی به آبگیر قائم، افزایش ضریب قدکشیدگی منجر به کاهش میزان انسداد در دهانه سرریز می شود و به تبع آن ضریب تخلیه جریان افزایش و بار آبی بالادست سرریز کاهش می یابد. به بیان دیگر، با تغییر ضریب قدکشیدگی از 15 به 20 و از 15 به 25 به طور متوسط به ترتیب 02/8 و 44/14 درصد ضریب تخلیه جریان افزایش خواهد یافت. نتایج بررسی ها همچنین نشان می دهد که شیب کلید ورودی به خروجی z و تعداد سیکل n سرریز تاج دندانه ای بر میزان انسداد ایجاد شده در دهانه سرریز و به تبع آن بر مشخصات هیدرولیکی جریان تاثیر می گذارد به گونه ای که بیشترین میزان انسداد و افت ضریب تخلیه متعلق به z معادل 5/1 به ترتیب در سرریزهایی با تعداد سیکل 8، 6، 4 و 2 مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: انسداد، جریان آواره ای، ضریب تخلیه، ضریب قدکشیدگی
  • شهاب نیر، سعید فرزین *، حجت کرمی، محمد رستمی صفحات 33-50
    رودخانهپدیده ای است طبیعی و فعالکه کناره ها و بستر آن همواره در حال تغییر و فرسایش است. همین امر سبب شده تا مسیر رودخانه طی زمان دستخوش تغییرات و تحولات اساسی شود. روش هایی گوناگون برای کاهش فرسایش کناری وجود دارد که یکی از آنها استفاده از آبشکن است. در این پژوهش آزمایشگاهی، تاثیر آبشکن های سری ساده، T شکل و L شکل در کانال مستقیم بر تغییرات زمانی آبشستگی اطراف آنهابررسی، مقایسه و تحلیل شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که آبشکن T شکل در 10 درصد اول مدت زمان آبشستگی به بیش از 90 درصد آبشستگی تعادلی می رسد. برای آبشکن ساده و L شکل در 15 درصد اول مدت زمان آبشستگی، این مقدار بیش از 80 درصد است. همچنین، بیشترین عمق آبشستگی در آبشکن ساده و L شکل دیده شده است، این مقدار در حدود سه برابر عمق جریان است. آبشکن T شکل در حدود y3/0 (y عمق جریان است) کمتر از سایر هندسه ها درجایگاه اول آبشستگیدارد. عمق حداکثر آبشستگی در همه هندسه ها کمی عقب تر از نوک دماغه ایجاد می شود. نتایج مقایسه عمق آبشستگی اطراف سه نوع آبشکن در مقاطع مختلف نشان می دهد که آبشستگی متوسط آبشکن T شکل نسبت به آبشستگی متوسط آبشکن ساده y4/0 و نسبت به آبشستگی متوسط آبشکن L شکل y25/0 کمتر است. سرانجام اینکه برای محاسبه تغییرات زمانی آبشستگی، با توجه به شکل هندسی آبشکن، رابطه ای پیشنهاد گردید. عمق آبشستگی حاصل از این آزمایش ها و رابطه پیشنهادی با رابطه های تخمینی دیگر محققان مقایسه شد. همچنین دیده شد که بیشترین فرسایش در ساحل مقابل آبشکن ها مربوط به آبشکن L شکل است.
    کلیدواژگان: آبشکن ساده، آبشکن های سری، آبشکن L شکل، آبشکن T شکل، عمق آبشستگی
  • گیتا نورمحمدی، مهدی اسمعیلی ورکی *، alessio Radice، بهنام شفیعی ثابت صفحات 51-68
    حفظ تراز بستر رودخانه به ویژه در بازه هایی که شیب بستر به دلایل مختلف از جمله برداشت شن و ماسه دچار افزایش ناگهانی شده است، از منظر حفاظت رودخانه اهمیت زیادی دارد. از جمله سازه های محیط زیست دوست که برای تثبیت بستر و دیواره های رودخانه کاربرد زیادی دارد، سازه های کنترل تراز بستر سطح شیب دار هستند. از پارامترهای مهم در طراحی این سازه ها، آگاهی از مقدار ابعاد گودال آب شستگی در پایین دست آنها می باشد. در تحقیق حاضر، تاثیر پارامترهای مختلف هندسی و هیدرولیکی بر عمق حداکثر آب شستگی پایین دست سازه کنترل تراز بستر سطح شیب دار به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. آزمایش هایی برای شیب های کارگذاری سطح شیب دار 14، 20 و 33 درصد، دبی های واحد عرض 5/45-4/28 لیتر بر ثانیه بر متر، عمق های پایاب yc 6-5/3 و اندازه زبری های 4 تا 10 میلی متر اجرا گردید. تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده نشان می دهد که در شیب کارگذاری سطح شیب دار 33 درصد، عمق پایاب رابطه مستقیم با افزایش عمق حداکثر آب شستگی دارد به طوری که با افزایش عمق پایاب از yc5/4 به yc6، عمق حداکثر آب شستگی در دامنه دبی ها و زبری های حداقل و حداکثر، به طور متوسط 13 درصد افزایش می یابد. با کاهش شیب سطح شیب دار به 20 و 14 درصد، افزایش عمق پایاب رابطه معکوس با عمق حداکثر آب شستگی خواهد داشت به گونه ای که با افزایش عمق پایاب از yc 5/3 به yc 5/4، مقدار عمق حداکثر آب شستگی به طور متوسط در هر یک از شیب های مذکور 9 و 25 درصد کاهش می یابد. مقایسه نتایج به دست آمده حاکی از آن است که افزایش اندازه زبری در دامنه دبی ها و عمق های پایاب مختلف، منجر به کاهش حداکثر عمق آب شستگی به میزان متوسط 21-5 درصد در دامنه زبری های حداقل و حداکثر می شود.
    کلیدواژگان: آب شستگی موضعی، زبری، سازه کنترل تراز بستر، شیب کارگذاری، عمق پایاب
  • سعید اکبری فرد، محمدرضا شریفی * صفحات 69-86
    در چند دهه اخیر، الگوریتم های فراکاوشی نقش موثری در مسائل مختلف مهندسی از جمله بهره برداری بهینه از مخازن داشته اند. به دلیل پیچیدگی مسائل مدیریت منابع آب و در نتیجه نیاز روزافزون به توسعه و رواج روش های مزبور، در پژوهش حاضر با استفاده از روشی مبتنی بر الگوریتم جستجوی موجودات همزیست، به مدل سازی بهره برداری بهینه از سیستم های پیچیده چند مخزنی پرداخته شده است. در گام اول، عملکرد موفقیت آمیز روش با استفاده از تعدادی تابع محک استاندارد ارزیابی شد. پس از آن به منظور بهره برداری ماهانه، از مخازن تنگ معشوره، سازبن و کرخه، واقع در حوزه آبخیز کرخه استفاده شد. تخصیص بهینه برای تامین نیاز آبی چهار منطقه کشاورزی، با اولویت تامین نیاز آبی زیست محیطی برای دوره 5 ساله (سال آبی 60-59 تا 64-63) در نظر گرفته شد. نتایج به دست آمده از الگوریتم جستجوی موجودات همزیست، با نتایج به دست آمده از الگوریتم های تکاملی توسعه یافته دیگر، ازجمله الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات، مقایسه شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که در مقایسه با سیاست های حاصل از اعمال الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات، سیاست بهینه شده توسط الگوریتم جستجوی موجودات همزیست با شاخص پایداری 99/99، 11/99، 92/82 و 47/79، عملکرد مناسب تری در بهره برداری بهینه از سیستم های چند مخزنی دارد.
    کلیدواژگان: الگوریتم های فراکاوشی، سیستم های چند مخزنی
  • محمد بزاز، ابراهیم امیری تکلدانی * صفحات 87-100
    در این تحقیق، توزیع جریان در شبکه‍های آبیاری با رویکرد بهینه‍سازی مسافت طی ‍شده برای باز و بسته کردن دریچه کانال‍ها برای آبگیری و هم‍چنین تعداد تنظیم های دریچه سراب کانال توزیع‍‍کننده بررسی شد. برای شبیه‍سازی توزیع جریان در شبکه آبیاری، از مدل تابع جریان استفاده شده است. این مدل توزیع جریان را به شکلی شبیه سازی می کند که با در نظر گرفتن محدودیت‍های موجود در شبکه، از قبیل ظرفیت کانال‍ها و زمان بهره‍برداری از آنها، بتوان برنامه‍ریزی آبیاری را به صورت بهینه ارائه داد. مدل تهیه‍شده با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه‍سازی شد و برای بررسی کارایی مدل، توزیع جریان در کانال AMX در شبکه آبیاری دشت ورامین شبیه‍سازی شد و مقادیر بهینه پارامترها تعیین گردید. نتایج حاصل از اجرای مدل نشان می دهد که تعداد دفعات بهینه برای تنظیم دریچه‍های آبگیری در کانال‍های توزیع‍کننده 7 است که بدین ترتیب مسافت طی‍شده برای باز و بسته کردن آنها 37526 متر، مدت زمان بهره برداری 216 ساعت و دبی کانال اصلی 1244 لیتر به دست آمده است. با مقایسه نتایج این تحقیق با تحقیقات گذشته می‍توان نتیجه گرفت که مدل معرفی‍شده که بر اساس مدل تابع جریان ارائه شده می‍تواند ابزاری توانمند برای مدل‍سازی توزیع جریان باشد.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی بهینه تحویل آب، بهره برداری سازه های آبگیر، توزیع جریان، مدت زمان بهره برداری، مدل تابع جریان
  • نیلوفر کیان ارثی *، محمود شفاعی بجستان صفحات 101-114
    با ورود مواد به داخل کانال ها و رودخانه ها و طی فاصله طولی مشخص، که به آن طول اختلاط گفته می شود، این مواد بر اثر عواملی چون حرکت مولکولی، تلاطم و توزیع غیر یکنواختی سرعت، در کل مقطع جریان توزیع می شوند. در طرح های متعدد کاهش این طول یکی از اهداف است که برای رسیدن به آن روش هایی مختلف وجود دارد که یکی از آنها افزایش ضریب اختلاط عرضی است. در این مطالعه، اثر کاربرد صفحات مستغرق، سازه هایی مستطیلی در بستر کانال با زاویه ای مشخص نسبت به جریان، در افزایش ضریب اختلاط عرضی در فلوم مستطیلی مستقیم بررسی شده است. آزمایش ها در چهار دبی متفاوت در حالت با و بدون سازه اجرا شده است. محلول نمکی، به عنوان ماده ردیاب، از مرکز کانال با دبی ثابت وارد شد و میزان شوری جریان در چهار ایستگاه در پایین دست محل ردیاب به کمک سنسورهای ECسنج برداشت گردید. نتایج بررسی نشان داد که صفحات مستغرق نصب شده، ضریب اختلاط عرضی را در دبی های مختلف از 5/1 تا 7/1 برابر افزایش می دهند. بررسی ها همچنین نشان می دهد افزایش دبی در حالت شاهد ضریب اختلاط عرضی را 4/2 برابر و افزایش دبی در حالت با سازه ضریب اختلاط عرضی را تا 5/2 برابر افزایش می دهد. به طور کلی نتایج نشان دهنده تاثیر قابل توجه صفحات مستعرق بر ضریب اختلاط عرضی است.
    کلیدواژگان: تلاطم جریان، صفحات مستغرق، ضریب اختلاط عرضی
  • محمد سعید بهرامی، محمد مهدی حیدری *، آرش احمدی صفحات 115-132
    روش تحلیل حساسیت، روشی جدید برای رفتارسنجی جریان در شبکه های آبیاری است که در دهه های اخیر مطرح شده است. با استفاده از شاخص های حساسیت می توان روش های بهره برداری را بررسی کرد. در این تحقیق، روش های بهره برداری از کانال BLMC بررسی شده است که نواحی عمرانی B3 و B4 شبکه آبیاری بیله وار در استان کرمانشاه را آبیاری می کند. حداقل و حداکثر دبی بهره برداری از این کانال 18/1 و 11/2 متر مکعب بر ثانیه است. در این پژوهش، برای بهره برداری از شبکه آبیاری بیله وار دو سناریو در نظر گرفته شده است. در سناریوی اول، دبی ورودی به مزارع با مدول های نیرپیک و در سناریوی دوم با شیر نصب شده روی پمپ ها کنترل می شود. در سناریوی اول برای شرایط حداکثر دبی بهره برداری در ابتدای شبکه آبیاری بیله وار اکثر شاخص حساسیت آبگیرها منفی و در انتهای شبکه اکثر شاخص های حساسیت مثبت است. بنابراین، هرگاه دبی ورودی به کانال BLMC افزایش یابد، با توجه به منفی بودن شاخص حساسیت، دبی ورودی به آبگیرهای ابتدای شبکه کاهش می یابد. در سناریوی دوم، شاخص حساسیت دبی نسبت به تغییرات فشار برای ایستگاه های پمپاژ محاسبه و با در نظر گرفتن تغییرات مجاز دبی برای هر ایستگاه، مقدار تغییرات مجاز فشار محاسبه شد. در این تحقیق با درنظر گرفتن 20 درصد تغییرات دبی واحد B4 به عنوان اختلالات هیدرولیکی، شاخص حساسیت انتقال مجموعه بازه ها محاسبه و با نتایج مدل هیدرولیکی HEC-RAS مقایسه شد. متوسط میزان خطای روش تحلیل حساسیت در محاسبه میزان انتقال اختلالات هیدرولیکی بازه ها 42/3 درصد است.
    کلیدواژگان: اختلالات هیدرولیکی، روش تحلیل حساسیت، شبکه آبیاری بیله وار، مدل HEC-RAS
  • یاسر مهری ، جابر سلطانی *، مجتبی صانعی، محمد رستمی صفحات 133-148
    سرریز کلیدپیانویی، نسبت به سرریزهای دیگر، دارای طول موثر بیشتری است. در سرریزهای جانبی که در شبکه های آبیاری و زهکشی، پروژه های کنترل سیلاب و سیستم های آب و فاضلاب کاربرد دارند می توان از سرریزهای کلیدپیانویی استفاده کرد. ارزیابی ضریب تخلیه این سرریزها در کانالی با انحنای طولی، ضروری است. در این پژوهش، با ارزیابی سرریز کلیدپیانویی تیپ C در قطاع 30 درجه از کانال با انحنای طولی، ضریب تخلیه این سرریز بررسی شد. در این تحقیق، 12 سرریز کلیدپیانویی با ابعاد مختلف، بررسی و در مجموع 133 آزمایش روی ضریب تخلیه در این شرایط اجرا شد. با آنالیز ابعادی، پارامترهای موثر بر ضریب تخلیه شناسایی شدند. با تحلیل پارامترهای موثر، مقدار تاثیر این پارامترها نیز ارزیابی شد. بر اساس پارامترهای بدون بعد، رابطه ای تجربی برای محاسبه ضریب تخلیه در این شرایط ارائه شد. دقت این معادله قابل قبول و دارای 089/0 MAE= و 91/0 است. بنابراین، می توان از این رابطه برای پیش بینی ضریب تخلیه جهت طراحی سرریز کلیدپیانویی به عنوان سرریز جانبی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: بررسی آزمایشگاهی، رابطه تجربی، کانال قوسی شکل، رگرسیون
  • نادر سلامتی *، پیمان ورجاوند، شکراله آبسالان، آذرخش عزیزی، محی الدین گوشه، جعفر حبیبی صفحات 149-164
    کانال های آبیاری از مهم ترین بخش های شبکه آبیاری و زهکشی هستند و نقش موثری در کاهش تلفات آب و بالا بردن راندمان توزیع آب دارند. این تحقیق از سال 1395 تا 1397 در شبکه های آبیاری استان خوزستان اجرا شده است. در این پژوهشبرای تعیین راندمان توزیع آب، از روش دبی ورودی- خروجی با استفاده از دستگاه مولینه و تقسیم بندی سطح مقطع جریان استفاده شد. به منظور تاثیر دادن ابعاد کانال و حجم آب انتقالی توسط کانال برای رسیدن به درک بهتر از میزان تلفات آب، از پارامتر درصد تلفات آب در کیلومتر طول کانال نسبت به دبی ورودی استفاده شد. تعداد 26 کانال بتنی ذوزنقه ای و 17 کانالت هر دو از درجه 3 و 4، در مجموع 43 کانال در شهرستان های امیدیه، اندیمشک، گتوند، بهبهان، حمیدیه، دزفول، شوش، شوشتر، رامشیر، اهواز، باوی و شادگان در استان خوزستان ارزیابی شدند. دامنه تغیییرات راندمان توزیع آب در کانال ها و کانالت های درجه 3 و 4 (43 کانال) از 9/38 درصد در شهرستان رامشیر تا 7/99 درصد در شهرستان شوشتر در نوسان بود. مقدار تلفات آب در هر کیلومتر طول کانال از 92/20 تا 10/12454 متر مکعب در روز به ترتیب در شهرستان شوشتر و رامشیر تغییر می کرد. در کانال های بتنی ذوزنقه ای شاخص تلفات آب نسبت به دبی ورودی در هر کیلومتر کانال از 35/0 درصد در شهرستان شوشتر تا 76/61 درصد در شهرستان اهواز در نوسان بود. در کانالت ها، میانگین بازه های مورد بررسی، راندمان توزیع آب،مقدار تلفات آب در هر کیلومتر طول کانال و تلفات آب نسبت به دبی ورودی در هر کیلومتر کانالت ها به ترتیب 978 متر، 3/84 درصد، 11/2133 مترمکعب در روز و 18/17 درصد محاسبه شد. مقایسه میانگین شاخص های محاسبه شده در کانال ها و کانالت ها با آزمون تی نشان داد مقدار تلفات آب در هر کیلومتر طول کانال بتنی ذوزنقه ای با 05/1920 متر مکعب در روز نسبت به کانالت ها با مقدار 11/2133 مترمکعب در روز اختلاف معنی داری ندارد. محاسبه ضریب های همبستگی پیرسون نشان داد که هر گونه روند افزایش یا کاهش در شاخص های دبی، سرعت و سطح حجم آب عبوری چه در بالادست و چه در پایین دست و میزان بازه مورد بررسی موجب تغییراتی معنی دار در روند تغییرات راندمان توزیع آب نمی شود. برای جلوگیری ازتلفات آب درکانال های توزیع آب آبیاری،باید مواردی مانند رشد علف های هرز در کانال ها،تجمع رسوب درکانال ها،تجمع زباله در کانال ها،ترک خوردگی پوشش کانال ها،خرد شدن یا جابه جایی قطعات بتن در کانال ها،تخریب ناشی ازکیفیت نامناسب مصالح استفاده شده،تخریب ناشی از مسائل اجرایی را کنترل ورفع کرد.
    کلیدواژگان: تلفات آب، نشت، کانال های درجه 3 و 4
|
  • hojjat Ahmadi*, hosein Salimi, Mohammad Hemmati Pages 1-14
    Analysis of flow passing through earth dam as an important problem is included in analysis and design of earth dams. In this research by using a numerical method based on finite difference; called extended pressure, location of the first seepage stream in earth dam as well as developed pore pressure in the dam body was investigated. In order to assess the accuracy of the applied method, results with analytical solution in one dimensional condition and in case of two dimensional conditions. The numerical results were compared with results obtained from earlier experimental data and other methods. Furthermore, the results obtained were compared with results of SEEP/W as popular software in seepage analysis. The results of this investigation confirmed that the presented method estimates the location of phreatic line and pore pressure distribution very well in earthen dam. Finally, a dimensionless parameter was presented for determination of exact height of water table.
    Keywords: Earth Dam, Extended Pressure, Finite Difference
  • Saeid Habibi, Babak Lashkara, Ara * Pages 15-32
    In this research the effect of floating debris accumulation in the debris flow at the weir entrance on hydraulic coefficients of crown wheel weir is discussed. For this purpose, an effort was made to create different amount of blocking at the opening of crown wheel weir, by using experimental setups and by use of woods with various slenderness coefficients. In order to study the effect of weir opening shape on the Hydraulic Profile, several conditions were created by changing the gradient keys (z) and number of cycles (n) of crown wheel. Regardless of the shape of inlet to intake, results showed that increasing the slenderness coefficient decreases the possibility of blocking in overflow openings and consequently, reduces the upstream head water and increases the coefficient of dischargespill flow. In oter words by changing the slenderness coefficient from 15 to 20 and 25 respectively, the discharge flow on an average increased from 8.02 to 14.44 percent. . Moreover, the key slope (z) and cycle numbers (n) of crown wheel weir, affected the amount of blocking and consequently characteristics of hydraulic flow such that the best performance belonged to key slope of equivalent to1.5 which was observed in weirs with 8, 6, 4 and 2 number of cycles, respectively.
    Keywords: Blocking, Debris Flow, Discharge Coefficient, Slenderness Coefficient
  • shahab nayyer, saeed farzin *, hojat karami, mohammad rostami Pages 33-50
    The river is an active natural phenomenon, which continuously changes its sides and its bed. This has caused the river course to undergo major changes over time. There are different ways to reduce erosion, one of the ways is using spur dike in sides. In this experimental study, the effect of simple L and T shapes series spur dike on time variation of scour depth around spur dike was analyzed and compared under straight channel condition. The results showed that T shape spur dike within 10% of elapsed time reaches to more than 90% of equilibrium scouring, whereas for simple and L shape spur dike within 15% of elapsed time reaches to more than 80% of equilibrium scouring or erosion. Simple and L shape spur dike had the maximum scouring depth which was found to be equivalent to 3times of the flow depth, which was created a bit behind the spur dike's nose. The scouring of T shaped spur dike was 0.3y (y is flow depth) less than other shapes in first position. The results of scour depth comparison in different section around the spur dikes showed that the average of scouring value for T-shaped spur dike was 0.4y and 0.25y less than simple and L-shaped spur dike, respectively. Finally, an equation for calculation of time variation of scour depth due to the shape of the spur dike is proposed. Further, the experimental results of scouring depth as a result of present study was compared with results obtained by other researchers. Also maximum side erosion on the opposite shore was found to belong to L-shaped spur dike.
    Keywords: Simple Spur Dike, T-Shaped Spur Dike, L-Shaped Spur Dike, Series Spur Dikes, Scour Depth
  • Gita Noormohammadi, Mehdi Esmaeili varaki*, alessio Radice, behnam shafiee sabet Pages 51-68
    In river conservation practices, maintenance of a river bed level especially at under situations where the slopes of bed increases due to different reasons such as sand mining is very important. The inclined grade control structure is one of eco-friendly structures that is applied in order to stabilize rivers beds and banks. One of the important parameters for design of such structures, is estimation of a local scour depth around downstream of the structures. In present study, the effect of different hydraulic and geometric parameters on the maximum scour depth at the downstream of inclined grade control structure was experimentally investigated. Experiments were conducted for slopes of 14 to 33%, unit discharges of 28.4-45.5, tail water depths of 3.5-6 yc and roughness sizes of 4 to 10 mm. Comparison of results of the maximum scour depth for the grade control structure with slope of 33% showed that the tail water depth had direct effect on the scour depth increased from 4.5 to 6 yc, and the maximum scour depth increased by 13 percent. By decreasing the installation bed level to 20 and 14, increasing the tail water had inverse effect on the maximum scour depth in such a way that by increase of the tail water depth from 3.5 to 4.5 yc, average reduction of the maximum scour depth was found to be 9 and 25 percent for slopes of 20 and 14 percent, respectively. Comparison of the results indicated that increasing the roughness of bed caused decrease in the maximum scour depth from 5 to 21 percent within the range of the minimum and maximum roughness.
    Keywords: Bed Slope, Inclined Grade Control Structure, Local Scour, Roughness, Tail Water Depth
  • Saeid Akbarifard, Mohammadreza Sharifi * Pages 69-86
    In recent decades, Meta-heuristic algorithms has played an effective role in solving different engineering problems such as optimal operation of reservoirs. Owing to the complexity of water resources management problems, as well as, the daily growing need for the development and expansion of these methods, in this research, a model based on Symbiotic Organisms Search (SOS) algorithm was developed for modeling the optimal operation of complex multi-reservoirs systems. In the first step, the performance of the method was successfully assessed through several benchmark functions. Then it was used for the monthly operation of Tangemashure, Sazbon and Karkheh reservoirs located in Karkheh basin. The optimal allocation were considered for meeting the irrigation demands of 4 agricultural regions, and priority was with allocation of water for the environmental demands., for a 5 year period (from 1980-81 to 1984-85). The results of SOS algorithm were compared with other developed evolutionary algorithms including Genetic Algorithm (GA) and Particle Swarm Optimization (PSO). The results indicated that, optimized operation policy through SOS algorithm with the sustainability index of 99.99, 99.11, 82.92 and 79.47 percent for Sazbon, Tangemashure, upstream and downstream of Karkheh reservoirs was more appropriate performance as compared to GA and PSO algorithms in optimal operation of multi-reservoirs systems.
    Keywords: Symbiotic Organisms Search Algorithm, Optimal Operation, Karkheh Basin, Meta-heuristic algorithms, Multi-Reservoirs System
  • Mohammad bazaz, ebrahim amiri tokaldany * Pages 87-100
    In this research, distribution of flow in irrigation networks with the aim of optimizing the covered distance to open and close the gates for irrigation, as well as the regulation number of control gates inside distributor channel was investigated. In order to simulate the flow distribution, flow function model was used because it simulates the flow distribution by considering the existing restrictions in irrigation networks such as canal flow capacity and the operation time, there is possibility to provide optimized irrigation planning. The optimization was carried out using Genetic Algorithm and in order to verify the performance of the provided model, the flow distribution in AMX canal of Varamin Irrigation Network was simulated and the optimized value of the relevant parameters was determined. According to the results obtained from the model, it was found that to achieve optimized irrigation planning, the number of regulation gates in distributer canal could be reduced to 7, while the covered distance for opening and closing the gates, the discharge of main canal, and the operation time of the canal should be 37526 m, 1244 litre per second, and 216 respectively. Comparing the results with those provided from previous researches showed that the model presented in this research can be used as a powerful tool for modelling some functions of the flow distribution in irrigation networks.
    Keywords: Flow Distribution, Flow Function Based Model, Gate Regulation, Operation Time, Optimized Irrigation Planning
  • nilufar kianersi *, mahmood shafai bejestan Pages 101-114
    By entery of pollutants into the canals and rivers along a certain distance (Mixing length), the pollution due to factors such as the molecular motion, turbulence and vertical distribution of flow velocity are distributed throughout all the cross sections. There are several techniques to achieve this goals including increasing cross-mixing. In this study, the application of submerged vanes mounted on the bed of the channel at a certain angle for the purpose of increasing the transverse mixing in a straight rectangular flume was investigated. The experiments are conducted for four different flow conditions including with and without structure. Salt solution as a tracer, was entered to the center of the flume with constant flow rate. The concentration of tracer in four stations downstream of tracker, were measured with EC meter. The results showed that the mounted submerged vanes caused an increase in transverse mixing coefficient of about 1.5 to 1.7 times as compared with the case of no vane. Also, it was found that increasing the rate of flow discharge in case of no vane caused an increase in the transverse mixing coefficient of about 2.4 times. Similarly, an increase in the rate of flow discharge with structure caused the increase in the transverse mixing coefficients of about 2.5 times. Generally, the results showed that submerged vanes were very effective on Transverse mixing coefficients.
    Keywords: Submerged Vanes, Transverse Mixing Coefficients, Turbulence
  • Mohammad Saeid Bahrami, mohammad mehdi heidari *, arash ahmadi Pages 115-132
    Hydraulic sensitivity analysis is considered as a new approach for flow behavior investigation in irrigation networks during the last decade. Operation methods along irrigation canals can be investigated using sensitivity indicators. In this study, operation methods along BLMC canal which irrigated the B3 and B4 development regions of Bilavar irrigation network in Kermanshah province was studied. According to the water irrigation scheduling in the previous years, the maximum and minimum discharge of the canal were 1.18 and 2.11 cubic meter/sec respectively. In this research, two scenarios were considered for operation of Bilavar irrigation network. In the first scenario, the delivered flow to the fieldswas controlled by neyrpic orifice module, and in the second scenario, control of the flow was done through valve on the pumps. In the first scenario, most off take’s sensitivity index for the maximum discharge operation condition at the beginning and end of the canal were negative and positive, respectively. Hence, once the flow of the BLMC channel increased, the discharge delivered to off takes at the beginning of the cannal decreased due to the negative sensitivity indicators. In the second scenario, the discharge sensitivity indicator base on pressure for pumping stations was developed, and the amount of acceptable pressure variations was calculated considering the permissible variations in discharge for each station. In this study, considering a variation of 20% in flow rate entering the B4 region as hydraulic perturbation, the sensitivity indicator for conveyance was calculated and results were compared with the results of HEC-RAS model. The average percentage error for calculating conveyance of perturbation based on sensitivity analysis method was found to be 3.42%.
    Keywords: sensitivity analysis, Hydraulic Perturbation, Bilavar Irrigation Network, HEC-RAS Model
  • Yaser Mehri, jaber soltani *, mojtaba saneie, mohammad rostami Pages 133-148
    Piano key weir has a higher effective length in comparison with other weir types. Piano key weir Lateral weirs can be employed in irrigation and drainage networks, flood control systems and water & waste-water systems instead of common side weirs. Keeping in view that discharge coefficient evaluation of the weirs is mandatory in channels having longitudinal curvatures, in this investigation; discharge coefficient of a Type-C piano key weir was studied in 30-degree sector of a channel having longitudinal curvature. During course of investigating 12 piano key weirs were investigated by performing 133 experiments on discharge flow. Influential parameters were defined using dimensional analysis and then their impact was analyzed. An experimental equation was developed for discharge coefficient calculation in the conditions under consideration. The accuracy of the equation was acceptable by having a correlation coefficient of 0.916 and mean absolute error of 0.089. Therefore, it can be suggested that the equation can be used for discharge coefficient estimation in design of piano key side weir.
    Keywords: Experimental Equation, Curved channel, regression, Experimental investigation
  • Nader Salamati*, Peyman Varjavand, Shokrola Absalan, Azarakhsh Azizi, Mohiaddin Goosheh, Jafar Habibi Asl Pages 149-164
    Irrigation canals, as one of the most important structures of irrigation networks, have a significant role in reducing seepage losses and increasing the water conveyance efficiency. This research was conducted from 2016 to 2018 in irrigation networks of Khuzestan province. In this research, in order to determine the distribution efficiency, the input-output flow method was used with the use of a propeller velocity meter. To have a rational comparison between canals with different dimensions and capacities, the ratio of losses to inlet discharge per kilometer of canal reach has been considered as an evaluating parameter. In total, 26 concrete trapezoidal canal reaches and 17 semi-elliptical prefabricated channel reaches have been studied. The studied canal reaches were located in Omidieh, Andimeshk, Gotvand, Behbahan, Hamidieh, Dezful, Shoosh, Shooshtar, Ramshir, Ahvaz, Bavi and Shadegan, counties of Khuzestan province. Results showed that distribution network efficiency changes from 38.9% to 99.7% for both canals and semi-elliptical channels. The seepage losses per kilometer of canal length varied from 20.92 to 12454.10 m3/day. Maximum and minimum values of seepage losses relative to inlet discharge for concrete trapezoidal reaches were 0.35% and 61.76%, respectively. In prefabricated channels, the average length of studied reaches, conveyance efficiency and seepage losses per kilometer of channel were 978 m, 84.3%, 2133.11 m3/day and 17.18%, respectively. Using t-test method for concrete trapezoidal canals and semi-elliptical channels showed that the amount of seepage losses per kilometer of canal length in a trapezoidal concrete channel with a value of 1920.05 m3/day has no significant differences compared to prefabricated channel with a value of 2133.11 m3/day. The calculation of Pearson correlation coefficients showed that any increase or decrease in the parameters of the discharge and velocity, as well as the amount of time interval, does not lead to significant changes in the process of conveyance efficiency.
    Keywords: Channels with Grades 3 - 4_Leakage_Losses