به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

yousef hassanzadeh

  • مهدی تبریزچی، یوسف حسن زاده*، محمدتقی اعلمی، حمیدرضا عباس زاده

    در پژوهش حاضر مشخصه های هیدرولیکی جریان از جمله سرعت، فشار جریان و اندیس کاویتاسیون در دبی های مختلف ورودی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D بررسی شده است. نتایج نشان داد که با عبور جریان از روی سرریز اوجی سرعت در مسیر جریان افزایش یافته و در قسمت شوت این افزایش با شیب ملایمی به روند خود ادامه می دهد. به دلیل شیب تند قسمت تندآب، حداکثر مقدار سرعت جریان در این قسمت رخ داده و نهایتا با ورود به قسمت حوضچه آرامش انرژی دینامیکی جریان مستهلک و به انرژی پتانسیل تبدیل می‏شود. مقادیر فشار جریان در راستای طولی سرریز نشان داد که مقدار این پارامتر با حرکت از بالادست به پائین دست به‏دلیل افزایش سرعت جریان، کاهش می یابد و بیشترین کاهش در قسمت انتهایی تندآب رخ می دهد. بیشترین مقدار سرعت جریان به ازای دبی های ورودی 300 (دبی مینیمم طراحی)، 830 (دبی سیلاب 10000) و 2270 (حداکثر دبی محتمل) مترمکعب بر ثانیه برابر با 25/34، 80/41 و 90/44 متر بر ثانیه بوده که در قسمت انتهایی تندآب به دست آمد. همچنین کمترین مقدار فشار جریان به ازای دبی های مذکور به ترتیب برابر 23/1، 52/1 و 9/5- کیلو پاسکال به دست آمد. بررسی اندیس کاویتاسیون بر روی کف مجرا نشان داد که کف مجرای سرریز به ازای تمامی دبی های ورودی در قسمت تندآب با وقوع پدیده کاویتاسیون مواجه می گردد. بررسی اندیس کاویتاسیون بر روی دیواره های جانبی نشان داد که دیواره های قسمت های سرریز اوجی، سرریز شوت و بخش های ابتدایی تندآب از وقوع پدیده کاویتاسیون در امان هستند. این درحالی است که اندیس کاویتاسیون در قسمت های انتهایی تندآب به کم تر از مقدار بحرانی 2/0 کاهش می یابد. بنابراین، برای اجتناب از وقوع پدیده مخرب کاویتاسیون در این ناحیه، روش هوادهی از کف و دیواره‏های مجرا توصیه می‏شود.

    کلید واژگان: اندیس کاویتاسیون، سرعت جریان، فشار جریان، سرریز، VOF
    Mahdi Tabrizchi, Yousef Hassanzadeh *, Mohammadtaghi Aalami, Hamidreza Abbaszadeh

    This study investigates the hydraulic characteristics of flow, including flow velocity, pressure, and cavitation index, at various inflow rates using FLOW-3D. The results indicate that as flow passes over the ogee spillway, the flow velocity increases, and this upward trend continues gradually along the chute section. Due to the steep slope of the chute section, the maximum flow velocity occurs here and is eventually dissipated upon entering the stilling basin, where dynamic energy is absorbed. Longitudinal pressure distribution along the spillway reveals a reduction in pressure from upstream to downstream, with the most significant decrease occurring at the downstream end of the chute. The maximum flow velocities at inflow rates of 300 (minimum design discharge), 830 (10,000-year flood discharge), and 2270 m³/s (maximum probable flood, P.M.F.) were recorded as 34.25, 41.80, and 44.90 m/s, respectively, at the downstream end of the chute. Additionally, the minimum flow pressures for these discharge rates were 1.23, 1.52, and -5.9 kPa, respectively. Examination of the cavitation index along the channel bed indicated that cavitation occurs in the chute section under all inflow conditions. However, the cavitation index assessment on the sidewalls showed that the ogee, chute, and initial sections of the chute sidewalls remain unaffected by cavitation. Conversely, the cavitation index in the downstream chute sections decreases below the critical threshold, indicating potential cavitation risk in these regions. Therefore, to prevent the occurrence of the destructive cavitation phenomenon, the implement of flow aeration method from the floor and sidewalls of the channel is recommended.

    Keywords: Cavitation Index, Flow Pressure, Flow Velocity, Spillway, VOF
  • ادریس معروفی نیا، احمد شرافتی*، هیراد عبقری، یوسف حسن زاده

    مدل سازی بارش-رواناب روزانه به دلیل تعدد عوامل موثر آن، یکی از پیچیدگی های علم هیدرولوژی است. ترکیب های مختلفی از عوامل بارش-رواناب، طی دوره آماری 10 ساله (1390-1400) به‍عنوان ورودی برای تخمین رواناب در مقیاس زمانی روزانه مورد ارزیابی قرار گرفت. از 80 درصد داده ها  به عنوان آموزش (2920 نمونه) و 20 درصد داده ها به عنوان آزمون (730 نمونه) استفاده گردید. عوامل ورودی شامل بارش (P) و دبی (Q) که برای بارش تا شش تاخیر  و برای دبی تا چهار تاخیر  استفاده گردید. از ضریب همبستگی پیرسون برای ارتباط بین متغیرهای ورودی و خروجی استفاده گردید. بر این اساس ترکیب مدل شماره  یک شامل صرفا بارش و دبی، دارای بیشترین همبستگی (805/0) و ترکیب سیزدهم (بارش و بارش از یک تا شش روز تاخیر  و دبی از یک تا چهار روز تاخیر) دارای کمترین همبستگی (109/0) بوده است. به ‍منظور مدل‍سازی از مدل های شبکه عصبی مصنوعی- الگوریتم بهینه ‍سازی نهنگ (ANN-WOA)، شبکه عصبی مصنوعی-الگوریتم بهینه ‍سازی عنکبوت سیاه (ANN-BWO) و مدل شبکه عصبی-موجک کلاه مکزیکی (WANN) استفاده گردید. همچنین برای ارزیابی مدل از شاخص های ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین قدرمطلق خطا (MAE)، ضریب بهره وری نش- ساتکلیف (NSE) و ضریب نا اریبی (PBIAS) استفاده گردید. یافته های پژوهش نشان می دهد که کلیه مدل های فوق عملکرد بسیار خوبی در پیش ‍بینی فرایند بارش-رواناب از خود نشان دادند. در این بین مدل ANN-BWO دارای بهترین عملکرد در پیش ‍بینی بوده است. همچنین مدل های  ANN-WOAو  WANN و  ANN-BWOبه ‍ترتیب 4/32 و 6/27 و 14/22 درصد دقت مدل منفرد شبکه عصبی را بهبود بخشیدند.

    کلید واژگان: الگوریتم عنکبوت سیاه، پیش بینی رواناب روزانه، ضریب همبستگی، شبکه عصبی موجکی
    Edris Merufinia, Ahmad Sharafati *, Hirad Abghari, Yousef Hassanzadeh

    The key to social and economic development is water, an essential natural resource. Worldwide, many areas are experiencing water supply and demand mismatches or are under extreme stress due to water shortages. Water resources have been mismanaged or limited due to an increase in demand and limitations in available water supply (Banadkooki et al., 2019). Rainfall and runoff are considered to be the main components of the hydrological cycle. In order to capture the dynamic relationship between rainfall and runoff, engineers need to develop an accurate model (Tikhamarine et al., 2022). Rainfall-runoff modeling is one of the methods of estimating runoff and a suitable tool for studying hydrological processes, evaluating water resources and watershed management (Abrahart and See, 2000). But the complexity and non-linear nature of the rainfall-runoff process and the unknown effect of the factors on each other and finally on the outflow of the basin make modeling more difficult (Moriasi et al., 2007). Therefore, it is necessary to use methods that, in addition to dynamism, have the ability to develop, have a conceptual and user-friendly structure (Shi et al., 2012). The role and importance of the mentioned process in water resources studies has caused this process to be noticed by experts (Guven, 2009). Therefore, several methods such as artificial neural networks, fuzzy and neuro-fuzzy systems, wavelet analysis, genetic algorithm, genetic programming and stochastic differential equations have been developed to model the rainfall-runoff process (Yaseen et al., 2016; Zhang et al., 2019). The development of rainfall-runoff models using different AI models has been conducted several times in the past two decades, but these models still have several shortcomings. These drawbacks are usually related to overfitting, difficulty in initializing the internal parameters related to these models and proposing the proper input-output architecture of the model (Ahmed et al., 2019).

    Keywords: Black Widow Algorithm, Rainfall-Runoff Prediction, Correlation Coificeint, Wavelet
  • یوسف حسن زاده*، مرجان مشکور

    محوطه زیویه در مقام یکی از محوطه های کلیدی عصر آهن شمال غرب ایران (مربوط به دوره پادشاهی ماناها-مادها) با تنوعی از اشیای موزه ای شهرتی جهانی و فهرست بلندبالایی از انتشارات دارد. بخش عمده این فهرست را تک نگاری هایی تشکیل می دهند که براساس یک یا چند شی محدود از یک مجموعه دور از بافت نوشته شده است. مقالاتی که به صورت جامع یافته های «منسوب به زیویه» و «حاصل از کاوش علمی» را با هم دربرگیرند، کم شمارند؛ با این حال مقالات زیادی درمورد یافته های زیویه منتشر شده است، اما هنوز گروه هایی از مواد فرهنگی آن کم شناخته باقی مانده اند و به قدر کفایت به آن ها پرداخته نشده است، از آن جمله می توان به «سرتیرهای استخوانی زیویه» اشاره کرد که پاره ای از آن ها از کاوش های علمی و بخشی از آن ها از طریق مجموعه های خصوصی و عتیقه جویان راه خود را به موزه های جهان باز کرده است. این موزه ها عبارتنداز: متروپولیتن، لوور، موزه ملی ایران و موزه باستان شناسی سنندج. در این نوشتار به معرفی و دسته بندی 51 عدد از این سرتیرها پرداخته می شود. تعدادی از این سرتیرها پیش تر به عنوان عاج ثبت شده بودند. پژوهش کنونی نشان داد که جنس همه آن ها استخوان است. گرچه به دلیل فعالیت هایی که روی آن ها انجام شده بود، تشخیص نوع استخوان در اکثر آن ها ممکن نشد. از نکات دیگر بررسی شده در پژوهش حاضر، این است که با توجه به جنس  استخوانی سرتیرها، آیا از آن ها برای جنگ استفاده شده اند یا برای پرستیژ و حضور نمادین در مراسم های تشریفاتی؟ نمونه های آزمایش شده از سایر محوطه ها نشان داده است که استخوان به قدر کافی سخت هست که در صورت پرتاب با کمان بتواند به بدن شکار یا انسان نفوذ کند و امروزه کاربردی بودن آن ها امری مسجل است و هنوز درمیان برخی قبایل از آن ها استفاده می شود.

    کلید واژگان: کردستان، عصر آهن متاخر، زیویه، سرتیرهای استخوانی
    Yousef Hassanzadeh*, Marjan Mashkour

    Ziwiye, as one of the key sites for Iran’s North West Iron Age (Median kingdom), has many masterpieces kept in different museums and a long list of publications. The main part of this list consists of monographs that are written based on one or more limited objects from an out of context collection. There are few articles that comprehensively include the findings “attributed Ziwiye” and “came from excavation”. However, many articles have been published about Zavieh’s findings, but parts of this collection still remain unknown and do not receive enough attention. The corpus of bone arrowheads is one of them, some of which were found during archaeological excavations while others came to museums from antiquities dealers. These include: the Metropolitan Museum of Art in New York, Musée du Louvre in Paris, the National Museum of Iran in Tehran, and the Sanandaj Archaeological Museum. This article aims to introduce and categorize 51 bone arrowheads. Some of these were registered as ivories, but our research concluded that all of these were made of bone. In few instances, the production manner prevented the proper identification of bone versus ivory. Another examined point in this research is whether such arrowheads were produced for actual warfare or for prestige and symbolic use in ceremonial events considering their bone material. The examined samples from other sites show that bone can be hard enough to penetrate game and human body even with light protection such as archery. Bone for making arrowheads was used for hunting big games and some tribes still use them.

    Keywords: Kurdistan, Late Iron Age, Ziwiye, Bone Arrowheads
  • یوسف حسن زاده، امین عبدی کردانی*، مهران حسن زاده، مریم شفیعی نجد

    در این تحقیق، شکست سد خاکی بفراجرد تحت سناریوی روگذری جریان، به عنوان مهمترین عامل ایجاد پدیده شکست سد، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. برای انجام این منظور، جهت تعیین مشخصات شکست و هیدروگراف خروجی از مقطع شکسته شده، از مدل BREACH استفاده گردید. در ادامه جهت روندیابی و شبیه سازی جریان حاصله در پایین دست، از مدل دوبعدی نرم افزار HEC-RAS بهره گرفته شد و در نهایت جهت پهنه بندی سیلاب از نرم افزار ArcGIS استفاده گردید. نتایج حاصل از تحقیق حاضر، نشان داد که سد بفراجرد در مدت زمان 80 دقیقه پس از فرسایش وجه بالا دست و با دبی حداکثر در حدود 4000 مترمکعب بر ثانیه به طور کامل می شکند. همچنین روستای خانقاه بفراجرد، منطقه گردشگری ازناو و شهر خلخال به ترتیب با درصدهای استغراق در حدود 35، 10 و 20 درصد تحت تاثیر سیلاب قرار می گیرند. بعلاوه، زمان رسیدن پیشانی سیل به مناطق ذکرشده، به ترتیب حدود 10، 30 و 40 دقیقه می باشد، که فرصت بسیار اندکی برای اقدامات اضطراری مختلف وجود خواهد داشت.

    کلید واژگان: پدیده شکست سد، پهنه بندی سیلاب، سد خاکی بفراجرد، سناریوی روگذری جریان، شبیه سازی جریان
    Yousef Hassanzadeh, Amin Abdi Kordani *, Mehran Hassanzadeh, Maryam Shafiei Najd
    Background and Objectives

    Although a dam’s structure has an important role in suppressing floods and providing water for activities such as agriculture, human consumption, industrial use, electricity generation and pisciculture, its break has an immense damage and loss of life when it occurs. In order to reduce the damaging effects of the dam break on the downstream places, it is necessary to provide the flood hazard map.There are few studies on applying HEC-RAS two-dimensional model in the field of dam break analysis. For example, Hassanzadeh et al. (2019b) computed the output breach hydrograph of the Alavian dam by the BREACH model under the overtopping scenario. Also, the breach hydrograph was routed through the downstream of the river by using HEC-RAS two-dimensional model. Finally, the ArcGIS software was utilized to prepare the flood mapping. The results of their study illustrated that the Alavian dam is breached with the time of failure of 46 min and the peak discharge of about 66000 m3 s-1. Furthermore, according to the flood hazard map, most of the downstream inundation zones due to Alavian failure dam have been considered as the high hazard area.

    Methodology

    Two-dimensional (2D) numerical simulation proved to be an important tool for understanding flood events. The HEC-RAS model is one of the most popular hydraulic models. In 2016 a new version of HEC-RAS (HEC-RAS-v5) was released including 2D capabilities. HEC-RAS software supports special capability to correct waterway and computing necessary ground-related operations. The capabilities of HEC-RAS are: 1) Developing a 2D unsteady flow model; 2) Modeling the 2D shallow water equations or the 2D diffusion wave equations; 3) Solving implicit finite volume algorithm; 4) Developing a terrain model and geospatial layers. The HEC-RAS software also enjoys connect-ability to ArcGIS software via an adaptor called HEC-GeoRAS to perform pre- and post-processing in geographical information system (GIS).The threat to personal safety and to gross structural damage caused by floods depends largely upon the speed and depth of floodwaters. The greater these factors become, the greater the danger to people and property. The depth-velocity hazard classification diagram considered in this study is based on the Garcia and Lopez (2005), in which hazard categories are broken down into high, medium and low hazard for each hydraulic category. These can be defined as: 1) High hazard: possible danger to personal safety; evacuation by trucks difficult; able-bodied adults would have difficulty in wading to safety, potential significant structural damage to buildings; 2) Low hazard: should it be necessary, truck can evacuate people and their possessions; able-bodied adults would have little difficulty in wading to safety; 3) Medium hazard: In the transition zone highlight by the median color, the degree of hazard is dependent on site conditions and the nature of the proposed development.

    Findings

    In this research, the dam break problem has been presented from the viewpoints of importance, mechanism, spatial and temporal analyses as well as governing mathematical equations. For this purpose, the output hydrographs of the Bafrajard dam site have been computed by breach model under a fictitious dam break scenario (overtopping) as the first step. In the next step, the output hydrographs have been routed through the downstream river by using HEC-RAS model. Then water levels and wave front arrival times have been computed at all cross sections. Finally, the obtained results have been imposed to Geographic Information Systems in order to obtain the presentation of the results to develop floodplain maps.

    Conclusion

    The results of the present study demonstrated that the Bafrajard dam is breached with the time of failure of 80 min after the upstream erosion and the peak discharge of about 4000 m3 s-1. Also, Khanghah-e Bafrajard village, Aznav tourist area and Khalkhal city are affected by floods with inundation percentages of about 35, 10 and 20%, respectively. Furthermore, the wave front arrival time at the mentioned areas is about 10, 30 and 40 minutes, respectively, so there will be very short time available for various emergency actions.

    Keywords: Bafrajard dam, Dam break phenomenon, Flood simulation, Floodplain mapping, Overtopping scenario
  • Yousef Hassanzadeh *, Hamidreza Abbaszadeh
    The use of gate-sill combinations in recent years has been one of the new methods in increasing the hydraulic performance of gates, including the discharge coefficient (Cd). The present research aims to investigate the Cd of the gate with a sill in different dimensions in width and various positions relative to the gate using support vector machine (SVM) models, the K nearest neighbor (KNN) algorithm, and the artificial neural network (ANN) method using Statistica software. Out of 345 experimental data, 70% (241) were used for training and 30% (104) for testing. The best results are obtained when all dimensionless parameters (Atotal/B2, H0/B, Z/B, ε/B, and X/B) are used. The results of different kernels showed that RBF kernel has better results in predicting Cd compared to Polynomial, Linear, and Sigmoid kernels. The results of the statistical indexes of R, KGE, RMSE, and Mean RE% for the RBF kernel in the test phase are 0.955, 0.90, 0.0192 and 1.82%, respectively. In the KNN model, Manhattan distance measure has favorable results compared to other Euclidean, Euclidean Squared, and Chebychev criteria. The results showed that the ANN method has the best performance compared to SVM and KNN models with values of 0.984, 0.976, 0.0098, and 1.15%, respectively.
    Keywords: Discharge Coefficient (Cd), Gate-Sill, SVM, KNN, ANN
  • ادریس معروفی نیا، احمد شرافتی*، هیراد عبقری، یوسف حسن زاده

    پیش بینی دقیق جریان رودخانه یکی از موضوعات مهم در برنامه ریزی، طراحی، بهره برداری و مدیریت سیستم منابع آب است. هم چنین یک فعالیت ضروری و چالش ‍بر‍انگیز برای شناسایی دوره های خشکسالی هیدرولوژیکی، هشدار و کنترل سیل، بهینه سازی سیستم هیدرولوژیکی یا برنامه ریزی جامع توسعه منابع آب در سند چشم‍انداز، مدل سازی فعل و انفعالات جریان آب زیرزمینی است. مدل سازی بارش-رواناب یکی از روش‍های تخمین رواناب و ابزاری مناسب برای مطالعه فرآیندهای هیدرولوژیکی، ارزیابی منابع آبی و مدیریت حوضه آبخیز است. اما پیچیدگی و ماهیت غیر‍خطی فرآیند بارش-رواناب و ناشناخته بودن تاثیر عوامل روی یکدیگر و نهایتا روی دبی خروجی حوضه، مدل سازی را مشکل می کند. در این پژوهش از داده های بارش (Pt)، بارش با یک روز تاخیر (Pt-1) تا بارش با سه تاخیر (Pt-3) و دبی با یک روز تاخیر (Qt-1) تا دبی با سه روز تاخیر (Qt-3) به عنوان متغیرهای ورودی و از دبی (Qt) به عنوان متغیر خروجی جهت پیش بینی جریان رودخانه کورکورسر نوشهر استفاده شد. سری زمانی، روزانه بوده و از 70 درصد داده ها برای فرآیند آموزش (1376 تا 1387) و 30 درصد داده ها برای آزمون (1387 تا 1391) استفاده شد. مدل های مورد استفاده در این پژوهش، سه مدل منفرد جنگل تصادفی (RF)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و ماشین بردار پشتیبان رگرسیون (SVR) و سه مدل ترکیبی هیبریدی شامل مدل بگینگ- جنگل تصادفی (BA-RF)، شبکه عصبی- تفنگدار خلاق (ANN-AIG) و ماشین بردار پشتیبان رگرسیون- الگوریتم بهینه سازی جستجوی کلاغ (SVR-CSA) می باشد. هم چنین جهت ارزیابی مدل های مورد استفاده از شاخص های ارزیابی مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE)، ضریب بهره وری نش-ساتکلیف (NSE) و ضریب نسبت مجذور میانگین مربعات خطا به انحراف استاندارد مشاهداتی (PSR) استفاده شد. نتایج نشان داد که همه مدل های مورد استفاده (منفرد و هیبریدی) در پیش بینی جریان، عملکرد مطلوبی دارند. هم چنین مدل ANN-AIG به میزان 32.94 درصد، مدل SVR-CSA منفرد 23.17 درصد و مدل BA-RF نیز 17.74 درصد خطای مدل منفرد را بهبود بخشیدند. در بین تمامی مدل های به کار رفته نیز، ANN-AIG دارای بهترین عملکرد در پیش بینی جریان رودخانه کورکورسر نوشهر بوده است.

    کلید واژگان: تفنگدار خلاق، جنگل تصادفی، جستجوی کلاغ، شبکه عصبی مصنوعی، کورکورسر، مدل های هیبریدی
    Edris Merufinia, Ahmad Sharafati *, Hirad Abghari, Yousef Hassanzadeh
    Introduction

    Streamflow prediction is a challenging and critical task for water resource management. Streamflow prediction is one of the essential steps for reliable and robust water resources planning and management. On the other hand, streamflow prediction plays a crucial role in water resources systems planning and mitigating hydrological extremes such as floods and droughts. Since a variety of uncertainties exist in streamflow prediction, it is necessary to enhance our efforts to robustly address uncertainties and their interactions for improving the reliability of streamflow prediction. It is highly vital for hydropower operation, agricultural planning, and flood control. Physical process-based models are developed based on the understanding of the runoff generation processes, transport in channels, and mathematical formulations or parameterization of these physical processes. Data-driven models have the advantages of low demand for model input and ease of use. Due to the influence of various factors, including climate change, human activities, and socio-economic development, the hydrological time series leads to its complicated stochastic characteristics. Statistical models are the typical examples of this category and have been widely used in streamflow predictions over different regions. Different statistical models, machine learning methods are effective in describing the nonlinear characteristics of the observations and offer an alternative approach for streamflow prediction. Over the last two decades, a variety of machine learning techniques, including the artificial neural network (ANN) and the support vector machine (SVM), have been extensively applied in water resource management and hydrological prediction.

    Materials and Methods

    In this research, from the data of precipitation (Pt), precipitation with a delay of one day (Pt-1) until precipitation with a delay of three days (Pt-3) and discharge with a delay of one day (Qt-1) until discharge with a delay of 3 days (Qt- 3) are used as input variables and discharge (Qt) is used as output variable to predict the flow of Kurkursar river in Nowshahr. The Kurkursar river basin in the north of Iran is considered a sub-basin of the North Sea, its area is 75.495 km2, the average height of the basin is about 860 m, and the overall average slope is about 80.21%. This basin has an oblique shape and is limited to the Caspian Sea from the north, the Meshlak river and part of the Chalus watershed from the south, and the Chalus watershed from the west. Various geomorphological forms such as floodplains, alluvial cones, and sediment dams have been identified in the river basin area. The time series is daily and 70% and 30% of the data are respectively used for the training and test processes. The models used in this research include three individual models (random forest model - artificial neural network and regression support vector machine) and three hybrid models including bagging tree model - random forest (BA-RF), neural network - creative rifleman (ANN-AIG) and Support Vector Machine Regression-Crow Search (SVR-CSA) was used. In order to evaluate the model, the Mean square error (MAE), root mean squared error (RMSE), Nash–Sutcliffe model efficiency coefficient (NSE), and the PSR were used. Pearson's correlation coefficient (PCC) is used for the relationship between input and output variables. Therefore, we calculate the correlation coefficients between input and output variables, then we evaluate the composition of the input model based on different scenarios. The model combination that has the highest correlation is selected as the selected model. Then, the internal coefficients of each model are optimized with the help of meta-heuristic optimization algorithms. Therefore, the prediction results and observational data of the model are compared with each other. Finally, time series graphs, data dispersion, and box plots will be drawn and we will compare different evaluation indicators quantitatively and qualitatively. Finally, we compare the results of all models with each other and choose the model that has the best result as the best model. In the final step, we will compare the accuracy increase of the hybrid model (error reduction) with the standalone model to determine the error reduction percentage.

    Results and Discussion

    The Koukursar Nowshahr river flow was predicted using seven model with combinations of predictive variables such as R (t), Q (t-1), Q (t-2), R (t-1), Q (t -3), R (t-2) and R (t-3) as input variables and flow rate (Qt) as output variable. The results show that the precipitation variable (Rt) with a value of 0.563 has the highest correlation with the output variable, followed by Q (t-1) with 0.463, Q (t-2) with 0.297, R (t-1) with 0.281, Q (t-3) with 0.251, R (t-2) with 0.124, and R (t-3) with 0.072. Variable R(t) with 0.563 has the highest correlation, and variable R(t-3) with 0.072 has the lowest correlation with the output variable. Based on this, the relationship between the input and output variables was shown based on the correlation coefficient using the radar chart. In this regard, in this research, three individual models and three hybrid models were used to predict the river flow. Among the different scenarios and combinations of the input model, model 7 was used as the final model for forecasting. The evaluation results show that the RF model in the training phase has R2= 0. 957 and in the test, a phase has R2=0.717. The RF model has the highest correlation coefficient among all research models in the training phase. Also, in the test phase, it has the third rank among all models. ANN-AIG model improved the error of the single model by 32.94 %, the single SVR-CSA model by 23.17%, and the BA-RF model by 17.74%.

    Conclusion

    The qualitative results of the models show that all the models performed very well in predicting the model. Among the research models, the ANN-AIG model has performed best in forecasting.

    Keywords: Artificial Neural Network, Crow Search, Hybrid Models, Innovative gunner, Kurkursar, Random Forest
  • کامران کوزه گر، یوسف حسن زاده*، سعید اسلامیان، میکائیل یوسف زاده فرد، علیرضا بابائیان امینی
    شکست یک سد خاکی می تواند موجب بروز بحرآن های شدید در ناحیه سیلاب زده پایین دست گردد. لذا تعیین دقیق ویژگی های شکافت و جریان در ارزیابی خطرهای حاصل از خرابی سد از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این تحقیق از مدل های آزمایشگاهی با مصالح دآنه ای در اندازه و خصوصیت های مکانیکی مختلف برای مطالعه فرسایش و نقش آن در گسترش هندسی شکافت استفاده شده است. از رگرسیون چندمتغیره در توسعه رابطه جدید برای تعیین دبی اوج (Qp) بهره گیری شده که در آن پراسنجه های بدنه سد در کنار پراسنجه های هیدرولیکی به کار رفته اند. نتیجه ها نشان می دهد مشارکت این ویژگی ها توانسته کارآیی را در تعیین Qp حاصل از شکست سد خاکی ارتقا دهد. از آنجایی که نرخ تکامل عرض متوسط شکافت (Bave) و عمق آن (Hb) نقش اثرگذاری بر آب نمود خروجی دارد، علاوه بر ارایه رابطه های جدید برای این دو پراسنجه، با مشارکت منابع مختلف داده ای و استفاده از برنامه ریزی بیان ژن (GEP) در تعیین آن، محدوده تغییرات جدیدی برای نسبت های بی بعد Hb بر ارتفاع سد (Hd) و نیز Bave بر عرض بالایی (Bt) و پایینی آن (Bb) معرفی و خروجی آن به سدهای لغزشی نیز بسط داده شده است. بر مبنای شاخص های عملکردی و آماری در رابطه ها، مقدارهای ضریب R2 برای Qp معادل با 91/0، برای Bave معادل با 99/0 و برای Hb برابر با 97/0 به دست آمده است.
    کلید واژگان: مدل ریاضی، روابط تجربی، الگوریتم تکاملی، رگرسیون غیرخطی، ویژگی های شکافت
    Kamran Kouzehgar, Yousef Hassanzadeh *, Saeid Eslamian, Mikaeil Yousefzadeh Fard, Alireza Babaeian Amini
    Accurate prediction of dam breach parameters in embankment dams is an essential step in the risk management plan. Overtopping and piping are the leading causes of embankment failure in the world. The failure of this type of dam is typically proposed by hydrological and hydraulic computational models of the dam (Wahl, 1998). The relationships for assessing the breach and flow characteristics are generally obtained by artificial intelligence and regression analysis from case studies of historical dam failure. These models relate the input parameters such as the dam height (Hw) and the flow volume through the breach (Vw) to the observed breach parameters resulting from the actual failures. Several relationships have been proposed to calculate Qp as a function of Hw and Vw (De Lorenzo & Macchione, 2014; Hagen, 1982; Kirkpatrick, 1977; Singh & Snorrason, 1984; Hakimzadeh et al., 2014). Downstream sediment transport studies show that breach geometry directly affects the output hydrograph. Investigations on historical records for Qp determination show that Hw and Vw could provide more accurate results than El and Ew. Moreover, the combination of these parameters significantly increases computational accuracy (Thornton et al., 2011; Wang et al., 2018). Several laboratory and field studies have been performed to investigate the hydraulic properties of the breach and the output hydrograph in overtopping failure cases (Dhiman & Patra, 2017; Sadeghi et al., 2020; Vaskinn et al., 2004). Determination of the average breach width (Bave) is an essential factor in determining progressive erosion (Von Thun & Gillette, 1990; Froehlich, 1995) as well as the height of breach (Hb). The range of variation in Bave as a function of the dam height (Hd) is an important issue in the breach lateral evolution process (Johnson & Illes, 1976; Singh & Snorrason, 1984).
    Keywords: Mathematical model, Experimental Relations, Evolutionary algorithm, Nonlinear Regression, Breach characteristics
  • فیروز محمدی*، یوسف حسن زاده، کیومرث روشنگر

    در این تحقیق، روابط ضریب دبی سرریزهای لبه تیز کنگره ای U شکل در پلان (تک سیکل) بصورت آزمایشگاهی و عددی بررسی شده است. همچنین از 3 گروه سرریز به ارتفاع های 10، 5/12 و 15 سانتی متر و در هر ارتفاع، طول قوس های متفاوت به مقادیر 82/40، 45 و 10/48 سانتی-متر آزمایش شده است. هدف اصلی تحقیق حاضر، تعیین دبی عبوری از روی سرریز با ارایه روابطی برای ضریب دبی به صورت آزمایشگاهی می-باشد. برای استخراج رابطه از آنالیز ابعادی به روش پی باکینگهام استفاده گردید. ضریب دبی به صورت بی بعد تابعی از نسبت طول قوس به عرض سرریز و نسبت هد روی سرریز به ارتفاع سرریز به دست آمد. شبیه سازی سه بعدی سرریزها به صورت عددی و با معادلات حاکم بر روش حجم محدود با استفاده از نرم افزار FLOW-3D انجام گردید، سپس با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که رابطه پیشنهادی قابلیت پیش بینی مقادیر دبی را با دقت بسیار بالا و خطا 79/4 درصد در بازه نسبت هد به ارتفاع سرریز 1/0 تا 2/1 را دارا می-باشد. با افزایش طول قوس سرریزها، تداخل جریان افزایش و راندمان دبی کاهش می یابد، با اینکه با افزایش یافتن طول قوس سرریزها طول تاج افزایش می یابد راندمان آبگذری سرریز روند کاهشی می گیرد، حداکثر کاهش راندمان آبگذری در این حالت 01/7 درصد می باشد. با ثابت بودن طول قوس و افزایش در ارتفاع سرریزها مشاهده گردید که راندمان آبگذری به طور محسوس کاهش می یابد که حداکثر حجم جریان عبوری از روی سرریز 82/4 درصد کاهش را نشان می دهد.

    کلید واژگان: افزایش ارتفاع، راندمان آبگذری، سرریزهای کنگره ای، ضریب دبی، طول قوس
    Firouz Mohammadi *, Yousef Hassanzadeh, Kiyoumars Roushangar

    In this research, the relationships of the discharge coefficient of the sharp-crested U shape plan form labyrinth weirs (one cycle) have been investigated experimentally and numerically. Also, from 3 groups of weirs with heights of 10, 12.5, and 15 cm and at each height, the length of different arches to the values of 40.82, 45 and 48.10 cm have been tested. The main purpose of the present study is to determine the overflow discharge from the weir by providing relationships for the discharge coefficient experimentally. Dimensional analysis was used by 𝜋 Buckingham method to extract the relationship. Three-dimensional simulation of weirs was performed numerically with equations governing the finite volume method using FLOW-3D software, then compared with laboratory results. The results of the present study show that the proposed relationship can predict discharge values with very high accuracy and an error of 4.79% in the ratio of the head-to-height weir of 0.1 to 1.2. As the length of the weirs arch increases, the flow interference increases, and the discharge efficiency decreases. Although with increasing the length of the weirs, the length of the crest increases, the weirs efficiency decreases, the maximum throughput efficiency decreases in this case, It is at 7.01%. With constant arc length and increase in weirs height, it was observed that the throughput efficiency decreases significantly, which shows a maximum volume of flow through the weirs of 4.82%.

    Keywords: Arch length, Discharge Coefficient, Height increase, Labyrinth weirs, Overflow efficiency
  • کامران کوزه گر، یوسف حسن زاده*، سید سعید اسلامیان

    تعیین فراسنج های شکافت و آب نمود حاصله به دلیل خسارت های جبران ناپذیر و آلودگی های محیط زیستی ناشی از شکست سد خاکی در اثر روگذری جریان و رگاب از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این تحقیق با مطالعه بر روی ساختار فرسایش، فرآیندهای تاثیرگذار بر شکست سد خاکی بررسی شده و روابط تجربی برای تعیین میزان دبی اوج، ویژگی های شکافت و زمان در حالت روگذری جریان و رگاب ارایه می گردد. به منظور بررسی فرآیندهای گسترش شکافت از مدل های فیزیکی با ارتفاع و مشخصه های فنی مختلف تحت روگذری جریان در داخل مجرای آزمایشگاهی استفاده شده است. در بخش دیگر مطالعه حاضر، رابطه های تجربی جدیدی برای پیش بینی حجم فرسایش یافته (Ver) براساس ویژگی های شکافت و مشارکت منابع مختلف شامل داده های تاریخی، آزمایشگاهی و سدهای واقعی توسعه یافته است. در به دست آوردن داده های مربوط به شکافت فرضی سدهای مذکور از مدل ریاضی BREACH استفاده شده است. نتیجه های این تحقیق نشان می دهد زمان خرابی (tf) در سدهای خاکی وابستگی زیادی به ویژگی های هیدرولیکی و شکافت داشته و براین اساس، در روابط توسعه یافته جدید، tf به عنوان تابعی از ویژگی های مذکور در نظر گرفته می شود. بر اساس شاخص های کارآیی، مقدارهای ضریب تبیین (R^2) برای رابطه های پیشنهادی برای تعیین Qp در حالت های روگذری جریان و رگاب به ترتیب برابر با 0.94 و 0.91 می باشند. ضریب یادشده جهت تعیین رابطه Ver برابر با 0.98 و در تعیین رابطه های tf به ترتیب معادل با 0.85 و 0.87 محاسبه شده است. از آنجایی که آب نمود ناشی از شکست سد به هندسه و زمان تشکیل شکافت بستگی دارد، به کمک داده های آزمایشگاهی و تلفیقی از تحلیل های رگرسیونی و الگوریتم های تکاملی، آب نمود سدهای واقعی به عنوان مطالعه موردی شبیه سازی شده اند.

    کلید واژگان: مدل های آزمایشگاهی، دبی اوج، زمان تشکیل شکافت، حجم فرسایش یافته، شبیه سازی آب نمود
    Kamran Kouzehgar, Yousef Hassanzadeh *, Saeid Eslamian

    Determination of the breach parameters and resulting hydrograph of the embankment dam failure due to overtopping and piping erosion has great importance because of the significant injuries and environmental impacts. In this research, by investigations on the erosion mechanisms, the affecting processes on the embankment dam failure are examined, and empirical relationships are presented to determine the peak outflow discharge (Qp), time, and breach characteristics in the overtopping and piping failure cases. Physical models with different heights and technical specifications were constructed and failed in the experimental flume to study the breach expansion rates. In the other part of the research, new empirical relations have been developed to predict the eroded volume (Ver) based on the breach characteristics and the contribution of various resources including historical, experimental, and hypothetical failures of the real embankments. The BREACH mathematical model has been used to obtain the failure parameters related to the hypothetical breach of the recent dams. According to observations, the failure time (tf) is highly dependent on hydraulic and breach characteristics. Therefore, the tf is considered as a function of these characteristics in the proposed formulas. Based on the performance indices, the values of the determination coefficient (R^2) for the newly proposed Qp relations are equal to 0.94 and 0.91, respectively, in the overtopping and piping failures. This coefficient for the development of the Ver relationship is equal to 0.98, and for the development of tf equations are equal to 0.85 and 0.87, respectively. Since the outflow hydrograph of a breached embankment dam is largely depended on the geometry and evolution time of the breach, the failure hydrographs of real embankments are simulated using a combination of regression analysis and evolutionary algorithms as a case study.

    Keywords: Experimental models, Peak outflow discharge, Failure time, Eroded volume, Hydrograph simulation
  • امیرحسین آقاخانی افشار*، یوسف حسن زاده، علی فرخی
    سابقه و هدف

    کمی سازی عدم قطعیت های پارامترهای مدل های هیدرولوژیکی نقش اساسی در مدیریت منابع آب ایفا می کنند و امری چالش برانگیز می باشد که به علت تعداد زیاد پارامترها و نبود درک فیزیکی مناسبی از آنها، این مدل ها در مرحله واسنجی با مشکل مواجه می شوند. با توجه به اهمیت منابع آبی در کشور و ضرورت بررسی عدم قطعیت به منظور دستیابی به نتایج قابل اعتماد، هدف از این تحقیق، بررسی، شناسایی و کمی سازی عدم قطعیت پارامترها ابزار ارزیابی خاک و آب (SWAT) و عملکرد آنها جهت پیش بینی رواناب حوضه آبخیز رودخانه کشف رود به عنوان یک حوضه بزرگ مقیاس نیمه خشک در شمال شرق ایران با استفاده از یک روش شبیه سازی مبتنی بر زنجیره مونت کارلو زنجیر مارکف بنام الگوریتم تکامل تفاضلی تطبیقی متروپولیس (DREAM-ZS) می باشد.

    مواد و روش ها

    جهت ارزیابی عدم قطعیت از میان 29 پارامتر موجود تنها 20 پارامتر بر مبنای روش تحلیل حساسیت منطقه ای (RSA) به عنوان پارامترهای حساس انتخاب و بررسی شدند. به منظور بهینه سازی مدل و کمی سازی عدم قطعیت پارامترها، از سناریوهای S1 (سناریوی اول) و S2 (سناریوی دوم) که متعلق به الگوریتم DREAM-ZS می باشند، استفاده گردید. در بررسی انجام شده محدوده های پارامترهای پیشین در سناریوی S1 به کمک واسنجی نهایی محدوده پارامترها در نرم افزار SWAT-CUP و الگوریتم SUFI-2 تعیین گردید و محدوده های پیشین در سناریوی S2 با استفاده از یک رویکرد ترکیبی بین محدوده های پارامترهای پیشین در برنامه SWAT-CUP و محدوده های پسین در سناریوی S1 تعیین گردید. در این تحقیق، تابع درست نمایی حداقل مربعات استاندارد (SLS)، جهت واسنجی مدل هیدرولوژیکی SWAT مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، جهت بررسی عملکرد عدم قطعیت مدل در دو سناریوی اشاره شده از معیارهای ارزیابی شامل فاکتور P، فاکتور d، ناش-ساتکلیف (NS)، شاخص عدم قطعیت کل (TUI) و دامنه انحراف میانگین (ADA) استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج معیارهای ارزیابی P، d، NS، TUI و ADA نشان داد که سناریوی S2 نسبت به سناریوی S1 در کاهش عدم قطعیت های پیش بینی از عملکرد بهتری برخوردار است. براساس سناریوی S1، ضریب NS از 0.54 تا 0.72 حاصل گردید، در حالیکه در سناریوی S2مقدار این ضریب از 0.63 تا 0.78 بدست آمده است. شاخص TUI برای عدم قطعیت کل محدوده 0.2 تا 0.6 و 0.22 تا 0.66 به ترتیب برای سناریوهای S1 و S2 حاصل گردید. در ادامه نتایج شبیه سازی های S1 و S2 نشان داد که برای عدم قطعیت پارامترها ضریب ارزیابی TUI در محدوده های 0.63 تا 0.94 برای سناریوی S1 و از 0.74 تا 1.22 برای سناریوی S2 می باشد. در نهایت شاخص ADA نیز برای عدم قطعیت کل برابر 0.098 و 0.445 به ترتیب برای سناریوهای S1 و S2 حاصل گردید، در حالیکه با توجه به شبیه سازی های S1 و S2، شاخص ADA برای عدم قطعیت پارامترها به ترتیب برابر 0.098 و 0.451 برای سناریوهای S1 و S2 بدست آمد.

    نتیجه گیری

    الگوریتم DREAM-ZS راندمان واسنجی مدل را بهبود بخشید و منجر به ارایه مقادیر واقعی تری از پارامترهای شبیه سازی رواناب توسط مدل SWAT در حوضه رودخانه کشف رود می گردید.

    کلید واژگان: تجزیه و تحلیل عدم قطعیت، واسنجی چند ایستگاهه، SWAT، الگوریتم DREAM-ZS
    Amirhosein Aghakhani Afshar *, Yousef Hassanzadeh, Ali Farrokhi
    Background and Objectives

    Quantifying the uncertainties of the parameters of hydrological models are the role of great importance in water resource management and is a challenge that due to the large number of parameters and lack of proper physical understanding of them, these models face problems in the calibration stage. Considering the importance of water resources in Iran and the need to investigate uncertainty in order to achieve reliable results, the purpose of this study is to investigate, identify and quantify parameters uncertainty of Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and their performance to predict watershed runoff. The Kashfrood river is a semi-arid large-scale basin in northeastern Iran using a Monte Carlo chain-based Markov chain simulation method called the Differential Evolution Adaptive Metropolis algorithm (DREAM-ZS).

    Material and Methods

    With the purpose of assess the uncetainty in this study only 20 out of 29 available parameters were selected and evaluated based on Regional Sensitivity Analysis (RSA) as sensitive parameters. In order to optimize the model and quantify the parameters uncertainty, scenarios S1 (first scenario) and S2 (second scenario), which belong to the DREAM-ZS algorithm, have been defined. The prior parameter ranges of the S1 scenario were determined using the final calibration of parameter ranges in SWAT-Calibration and Uncertainty Program (SWAT-CUP) software and Sequential Uncertainty Fitting version 2 (SUFI 2) algorithm, and the prior ranges of the S2 scenario were determined using a compromising approach between the prior ranges of the SWAT-CUP and posterior ranges from S1 scenario. In this study, the parameters, uncertainties and statistical analysis have to be computed via an appropriate likelihood function. Therefore, the Differential Evolution Adaptive Metropolis (DREAM-ZS) combined with the standard least squares (SLS) as a simple formal likelihood function. Also, to evaluate the performance of the model uncertainty in the two mentioned scenarios, evaluation criteria including P-factor, d-factor, Nash–Sutcliffe (NS), Total Uncertainty Index (TUI) and Average Deviation Amplitude (ADA) were used.

    Results

    P-factor, d-factor, Nash–Sutcliffe (NS), Total Uncertainty Index (TUI) and Average Deviation Amplitude (ADA) showed that the S2 scenario has a better performance than scenario S1 in reducing forecast uncertainties. According to S1 simulation, the NS coefficient ranged from 0.54 to 0.72, while in S2 simulation, it ranged from 0.63 to 0.78. The TUI for total uncertainty was in a range of 0.2–0.6 and 0.22–0.66 for S1 and S2 scenarios, respectively. The S1 and S2 simulations led to the TUI of 0.63–0.94 and 0.74–1.22 for parameter uncertainty, respectively. Finally, ADA index for total uncertainty was 0.098 and 0.445 for S1 and S2 scenarios, while in accordance to S1 and S2 simulations, the ADA index for parameter uncertainty was 0.098 and 0.451, respectively.

    Conclusion

    The DREAM-ZS algorithm improved the calibration efficiency of the model and led to the presentation of more real values of runoff simulation parameters by the SWAT model in the Kashafrood River Basin.

    Keywords: Uncertainty Analysis, Multi-station calibration, DREAM-ZS, SWAT
  • فیروز محمدی*، یوسف حسن زاده، کیومرث روشنگر

    سرریزها از جمله سازه های هیدرولیکی و بسیار حیاتی از جوانب مختلف همچون اقتصادی، زیست محیطی، ایمنی و امنیتی می باشند که علاوه بر عبوردهی و اندازه گیری جریان، سازه ای کنترل کننده در مواقع سیلابی هستند. هدف اصلی تحقیق، تخمین ضریب دبی به روش هوشمند ماشین بردار پشتیبان با کاربرد داده های آزمایشگاهی و همچنین تحلیل عملکرد هیدرولیکی سرریزها می باشد. در این مطالعه، متغیرهای هندسی سرریزها به ارتفاع های 10، 5/12 و 15 سانتی متر، طول قوس های متفاوت به مقادیر 82/40، 45 و 10/48 سانتی متر می باشد. برای تحلیل عملکرد از آنالیز ابعادی به روش پی باکینگهام استفاده گردید، سپس با روش هوشمند با در نظر گرفتن مدل های متفاوت به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف در تعیین ضریب دبی پرداخته شد. با افزایش طول قوس ها، راندمان دبی کاهش می یابد، با اینکه با افزایش یافتن طول قوس سرریزها طول تاج افزایش می یابد، راندمان آبگذری سرریز روند کاهشی می گیرد. نتایج حاصل نشان داد که روش هوشمند قادر به تخمین ضریب دبی سرریزهای کنگره ای U شکل می باشد. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که با حذف پارامتر Ht/P میزان خطای مدل برای سری داده های آموزش تا 14 درصد و برای سری داده های آزمون تا 20 درصد افزایش می یابد و این پارامتر موثرترین متغیر در تخمین ضریب دبی در سرریزهای کنگره ای U شکل است.

    کلید واژگان: تحلیل حساسیت، سرریزهای کنگره ای، ضریب دبی، طول قوس، ماشین بردار پشتیبان
    Firouz Mohammadi *, Yousef Hassanzadeh, Kiyoumars Roushangar

    weirs are one of the hydraulic and very vital structures from various economic, environmental, safety and security aspects. In addition to passing and flow measurement, they are the controlling structures in the floods. The main purpose of the present research was to predict the discharge coefficient to method of intelligent support vector machine using experimental data as well as analysis of the hydraulic performance of weirs. The geometric variables of the weirs were used 10, 12.5, and 15 cm in height, the length of different archs were 40.82, 45, and 48.10 cm. To analysis the performance, the dimensional analysis was used by the 𝜋 Bakingham method, then by intelligent method, considering different models, the effect of different parameters in determining the discharge coefficient were investigated. As the length of the weirs arch increases, the discharge efficiency decreases, and as the length of the weirs arch increases, the crest length increases. The results of sensitivity analysis also showed that by removing the Ht/P parameter, the model error rate increases up to 14% for training data series and up to 20% for test data series, and this parameter is the most effective variable in estimating discharge coefficient in in U-shaped labyrinth weirs.

    Keywords: Arch length, Discharge coefficient, labyrinth weirs, Sensitivity analysis, Support vector machine
  • نازیلا کاردان*، حبیب حکیم زاده، یوسف حسن زاده
    پل ها یکی از مهم ترین سازه های هیدرولیکی ارتباطی به شمار می روند. برخورد جریان به پایه پل ها فرسایش اطراف پایه و آسیب دیدگی آن را به دنبال دارد. ازاین رو یکی از مباحث مهم در زمینه ایمنی پل ها، کنترل فرسایش بستر اطراف پایه ها است. تاکنون مدل های فیزیکی مختلفی در آزمایشگاه برای بررسی رفتار جریان و فرسایش بستر پیرامون آن ساخته شده اند که صرف نظر از هزینه و زمان بر بودن آزمایش ها، مشکلات ناشی از تغییرات مقیاس را نیز به همراه داشته اند. امروزه با استفاده از کدهای دینامیک سیالات محاسباتی کارآمدتر، رفتار هیدرودینامیکی سیالات به طور گسترده تری بررسی می شود. در این تحقیق برای این منظور از نرم افزار Flow3D استفاده شده است. این پژوهش به شبیه سازی جریان اطراف مدل پایه های پل مختلف پرداخته و الگوی جریان و فرسایش بستر را بررسی می نماید. با توجه به حساسیت مدل های عددی به تعداد سلول های شبکه در میدان محاسباتی، صحت سنجی تعداد مختلف شبکه، با مقایسه نیمرخ های سرعت انجام یافته است. سه مدل آشفتگی مختلف نیز مورد بررسی قرار گرفته و پس از بررسی نیمرخ های سطح آزاد آب، الگوی جریان اطراف پایه و عدد استروهال، شبیه سازی جریان با مدل آشفتگی LESانجام گردیده است. تعداد 15 مدل نیز برای ارزیابی دو پارامتر مهم عامل آب شستگی، جدایش جریان و جریان رو به پایین، انتخاب شده اند. ابزارهای انتخابی در این راستا، سکو، مقطع هندسی پایه و شکاف می باشند. نتایج نشان داد در اغلب موارد استفاده از یک ابزار کنترل آب شستگی بهتر از ترکیب ابزارهای مختلف عمل می کند با به کارگیری شکل عدسی به عنوان مقطع هندسی پایه، عمق آب شستگی تا 58 درصد کاهش و با مدل ترکیبی مقطع مستطیلی گردگوشه، سکو و شکاف بیشینه عمق فرسایش یافته تا 50 درصد کاهش نشان داد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که کنترل جدایش جریان و پدیده شکست گردابه به مراتب بیش از کنترل جریان رو به پایین در کاهش فرسایش بستر موثر است.
    کلید واژگان: شبیه سازی عددی، رهایی متناوب گردابه ها، نرم افزار Flow3D، مدل آشفتگی، آب شستگی، پایه پل
    Nazila Kardan *, Habib Hakimzadeh, Yousef Hassanzadeh
    Bridges are known as one of the most important communicational hydraulic structures. This is particularly so important in bridge piers exposed to river currents.The flow contact with bridge piers causes erosion around them and would result in damage. Therefore, controlling the erosion around the piers is one of the most important objects in the bridge safety. Many different experimental models have been prepared so far to investigate the flow pattern and local scour around this structure. Regardless of the cost and time of the experiments, problems resulting from changes in scale are also available. Nowadays, the Hydrodynamic behavior of the fluid is more extensively investigated by using the more efficient codes of computational fluid dynamic (CFD). The Flow3D software is used for this regard. This study focuses on the simulation of flow around the different bridge piers and studied the flow pattern and bed erosion around them. In this regard, the assumption of incompressible fluid is used and the sharp free surface is modeled by Volume of Fluid (VOF). Considering the sensitivity of numerical models to the number of cells in the computational domain, verifying the number of cells has been done by comparing the velocity profiles. Three different turbulence models also are investigated, and the free surface profiles, flow pattern around the pier and the Strouhal number are compared. Finally, the flow simulation is done by LES turbulence model. For investigation the two key factors causing local scouring, flow separation and downward flow in upstream of the pier, th1 10 models is selected. The countermeasures that considered in this regard include berm, cross-section and middle slot. The results show that the effect of flow separation control in reducing the bed erosion is much more than controlling the downward flow. Also the results revealed that in most cases using one countermeasure may be acts more better than situations different countermeasures was applied. In using lenticular cross-section, the scouring depth weas decreased up to 58% and with using the combined round-nosed rectangular cross-section, berm, and slot, the scouring depth showed decreasing up to 50%. Also, it was concluded that controlling the flow separation from the pier in boundary layer and the vortex shedding affect the bed erosion much more than the downward flow in pier upstream.
    Keywords: Numerical simulation, Vortex Shedding, FLOW3D software, Turbulence model, scour, bridge pier
  • یوسف حسن زاده*، مرجان معظم نیا، سینا صادق فام، عطاالله ندیری

    تخمین هدایت هیدرولیکی از مهمترین بخش های مطالعات هیدروژیولوژی بوده که در مدیریت آب های زیرزمینی حایز اهمیت است. اما به علت محدودیتهای عملی، زمانی و یا هزینه ای، اندازه گیری مستقیم آن با دشواری همراه است. لذا استفاده از مدلهای هوش مصنوعی با صرف هزینه کم و کارایی بالا میتوانند جایگزین مناسبی برای این منظور باشند. از آنجا که داده های ورودی (شامل مقاومت عرضی، ضخامت آبخوان، هدایت الکتریکی و فاصله اقلیدسی) و تکنیک های آموزشی متفاوت در این نوع مدلها به عنوان مهم ترین عوامل ایجادعدم قطعیت هستند، لذا تاثیر منابع مختلف عدم قطعیت در خروجی باید درنظرگرفته شود. در این تحقیق روش میانگین گیری مدل بیزین (BMA) توسعه داده شده که شامل ترکیب مدل های شبکه عصبی مصنوعی، منطق فازی و نروفازی در تخمین هدایت هیدرولیکی و ارزیابی عدم قطعیت است. در مدل BMA، وزن مدل ها توسط معیار اطلاعات بیزین (BIC) تعیین شده و واریانس درون مدل ناشی از عدم قطعیت داده ورودی و واریانس بین مدل ها ناشی از عدم قطعیت مربوط به ذات مدل های هوش مصنوعی محاسبه می شود. در این مطالعه روش توسعه داده شده برای تخمین هدایت هیدرولیکی در آبخوان دشت ارومیه اعمال شده است. نتایج نشان می دهد اگرچه مقدار ضریب تعیین BMA نسبت به ضریب تعیین بهترین مدل، بالاتر نبوده ولی خروجی BMA حاصل اختصاص وزنهایی است که عدم قطعیت بین مدل ها و داده های ورودی را در نظر می گیرد. همچنین تاثیر تغییرات سطح آب زیرزمینی از زمان آزمون پمپاژ تا سال 1394بر مقادیر هدایت هیدرولیکی بررسی شده و نتایج تفاوت بسیار کمی در تغییرات هدایت هیدرولیکی نشان می دهد.

    کلید واژگان: متوسط گیری مدل بیزین، هدایت هیدرولیکی، شبکه عصبی مصنوعی، منطق فازی، نروفازی
    Yousef Hassanzadeh *, Marjan Moazamnia, Sina Sadeghfam, AtaAllah Nadiri

    The estimation of hydraulic conductivity is one of the most important part of hydrogeological studies which is important in groundwater management. But due to practical, time or cost constraints, direct measurement is difficult. Hence, the using artificial intelligence models with low cost and high performance can be an appropriate alternative for this purpose. Since input data and different training techniques in these models are the most important source of uncertainty, the effect of various sources of uncertainty in output should be considered. In this research a Bayesian Model Averaging (BMA) are developed which includes the model combination of artificial neural network, fuzzy logic and neuro-fuzzy to estimate hydraulic conductivity and uncertainty analysis. In the BMA model, the weight of the models is determined by the Bayesian information criterion (BIC), and the within-model variance, steam from the uncertainty of input data and the between-model variance steam from uncertainty associated with the nature of the artificial intelligence model are calculated. In this study, the developed method has been applied to estimate the hydraulic conductivity in the Urmia aquifer. The results show that although the determination coefficient of BMA is not higher than the determination coefficient of the best model, the output of the BMA is the result of assigning weights that take into account the uncertainty between the models and the input data. Also, the effect of groundwater level variation on estimated hydraulic conductivity from pumpage test up to 2015 was evaluated and the result indicated an insignificant changes in hydraulic conductivity.

    Keywords: Bayesian Model Averaging, Hydraulic conductivity, artificial neural network, Fuzzy Logic, neuro-fuzzy
  • یوسف حسن زاده، نازیلا کاردان*، علی تمیزی
    یکی از عوامل کاهش هزینه ساخت پل ها، استفاده از پایه های مجاور می باشد. در پایه های مجاور تاثیر جریان های متلاطم پیرامون پایه ها بر یکدیگر، فاصله پایه ها و میزان آبشستگی حایز اهمیت می باشند. در این پژوهش با تحقیق در مورد نحوه قرارگیری پایه های مجاور با دو مقطع هندسی و با فواصل متفاوت و بررسی تاثیر آن بر مقدار آبشستگی موضعی پایه ها و الگوی فرسایش بستر، سعی در ارایه ترکیب مناسب و کارآمد از پایه های مجاور در راستای کاهش میزان آبشستگی شده است. مدل سازی عددی توسط نرم افزار Flow3D انجام شده است. مدل های طراحی شده در دو مقطع هندسی دایره ای و مرکب و در دو حالت چیدمان پایه های مجاور عمود بر جهت جریان و موازی جهت جریان در شش فاصله متغیر برای هر حالت می باشد که در کل تعداد 26 مدل شبیه سازی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. با بررسی تغییرات در فاصله بین پایه ها در دو حالت مشخص شد که با کاهش فاصله، به دلیل ایجاد مانع وسیع تر در برابر جریان و ایجاد جت آب در میان پایه ها، آبشستگی به طور چشمگیری افزایش می یابد. با افزایش فاصله، این عمق کاهش یافته و در فاصله S=4D و بیشتر پایه های مجاور، تاثیری بر میزان و الگوی آبشستگی نداشته و مناسب ترین فاصله S=2.75Dبه دست آمد. در حالت پایه های موازی جریان، مشخص شد که فاصله تاثیری بر میزان آبشستگی پایه بالادست نداشته و فقط بخش میانی با افزایش فاصله دچار تغییرات کمی می شود که با کاهش فاصله این تاثیر کم و با افزایش فاصله مشهود می باشد. در پایه مرکب، تمام موارد ذکرشده صادق بوده ولی میزان آبشستگی ها با کاهش همراه است.
    کلید واژگان: آبشستگی، پایه پل، پایه های مجاور، شبیه سازی عددی، نرم افزار FLOW3D
    Yousef Hassanzadeh, Nazila Kardan *, Ali Tamizi
    Utilizing adjacent piers is one of the cost reduction factors in bridge construction. The impact of turbulent flow around piers on each other, piers distance and the amount of scouring in the adjacent piers are of great importance. In this research, it is tried to present a convenient and efficient combination of adjacent piers in order to reduce the amount of scour by analyzing the placement of these piers in two different shapes and various distances from each other and its impact on the amount of local scouring and the bed erosion pattern. Numerical simulation is done by FLOW3D software. Designed models for two cylindrical and combined shapes of piers in two specific placements, side by side and tandem, and in 6 different distance between the two piers for each state, totally 26 simulation models were simulated and investigated. It is found that the scouring depth increases significantly by decreasing distance between piers which creates a wider obstacle against the flow and water jet between the piers. The flow depth is decreased by increasing this distance and the adjacent piers have no impact on the amount and pattern of scouring in S=4D and higher distances away from each other and the most suitable distance was obtained at S=2.75D. In the tandem cases, it was found that the piers distance does not have any impact on the amount of scouring at the upstream and just the middle part experiences quantitative changes in the bed level; this impact is low by decreasing the distance and obvious by increasing the distance. All the mentioned items are correct in the combined pier, but the amount of scouring shows reduction.
    Keywords: Scouring, Bridge Pier, Adjacent piers, Numerical simulation, FLOW3D software
  • سعید خوش طینت، بابک امین نژاد*، یوسف حسن زاده، حسن احمدی
    هدف از تحقیق حاضر تهیه نقشه پتانسیل منابع آب زیرزمینی در مناطق کم آب (دشت سرو استان آذربایجان غربی) با استفاده از مدل آنتروپی شانون و نسبت فراوانی می باشد. بدین منظور، داده آبدهی چاه های بهره برداری محدوده جمع آوری و پس از آن، آبدهی چاه های مذکور به آبدهی بالا (بیشتر از 11 مترمکعب بر ساعت) و پایین (کمتر از 11 مترمکعب بر ساعت) تقسیم شد. در نهایت داده های با آبدهی بالاتر نیز به دو دسته جهت ساخت مدل یا مرحله واسنجی (داده های آموزش) و صحت سنجی یا اعتبارسنجی (داده های آزمایش) تقسیم گردید. سپس عوامل موثر بر پتانسیل آب زیرزمینی شامل شیب زمین، جهت شیب، ارتفاع، بارش، انحنای کلی زمین، زمین شناسی (سن)، کاربری اراضی، فاصله تا رودخانه، فاصله تا گسل و نقشه خاک تهیه شد. در نهایت پس از تهیه نقشه پتانسیل آب زیرزمینی توسط مدل های مذکور، اقدام به صحت سنجی آن ها شد. نتایج صحت سنجی با داده های آموزش (نرخ موفقیت) نشان داد که سطح زیر منحنی (AUC) در مدل نسبت فراوانی 88 درصد و در مدل آنتروپی شانون برابر 84 درصد است. نتایج صحت سنجی با داده های آزمایش (نرخ پیش بینی) نشان داد که سطح زیر منحنی در مدل نسبت فراوانی 84 درصد و در مدل آنتروپی شانون برابر 81 درصد است. بنابراین، مقایسه دو مدل نشان داد که هر دو مدل دارای صحت قابل قبولی هستند، اما با توجه به نتایج صحت سنجی، مدل نسبت فراوانی دارای عملکرد نسبتا بهتری می باشد. مهم ترین فاکتورهای موثر در پتانسیل یابی آب زیرزمینی در دشت سرو، کاربری اراضی، خاک، زمین شناسی و طبقات ارتفاعی می باشند.
    کلید واژگان: آبدهی چاه، نسبت فراوانی و آبدهی، شیب زمین، سطح زیر منحنی
    Saeed Khoshtinat, Babak Aminnejad *, Yousef Hassanzadeh, Hasan Ahmadi
    Groundwater plays an important role in the sustainable development of human societies. The rapid growth of population, low level effectiveness, and performance of irrigation in agriculture sector have led to increase in demand for water resources in Iran. Therefore, the regional management of water extraction and the optimal usage of available water resources are highly important. Considering the urgent and intense need for groundwater resources, we used Shannon’s entropy and frequency ratio models to identify the groundwater resources of Sero Plain for agricultural and drinking purposes as well as to detect the factors that affect occurrence of groundwater and zoning.
    Keywords: Well yield, Frequency ratio, Earth's curvature, Area Under Curve (AUC)
  • یوسف حسن زاده*، امیرحسین آقاخانی افشار
    چرخه هیدرولوژی در حوضه رودخانه ها و منابع آب قابل دسترس در مناطق نیمه خشک جهان به شدت تحت تاثیر تغییرات اقلیم و افزایش بیش از حد انتشار گازهای گلخانه ای قرار دارند. هدف این تحقیق بررسی اثرات تغییرات اقلیم بر شرایط اقلیمی حوضه آبخیز زشک- ابرده در استان خراسان رضوی می باشد. مدل SWAT توسط الگوریتم SUFI-2 با هدف بهبود نتایج شبیه سازی دبی حوضه مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. مدل MIROC-ESM از سری مدل های گزارش پنجم هیات بین الدول تغییر اقلیم (Coupled Model Intercomparison Project; CMIP5) جهت بررسی اثرات تغییر اقلیم بر مولفه های هیدرو- اقلیمی حوضه و تحت چهار سناریوی انتشار (Representative Concentration Pathways; RCPs) به نام های6/2، 5/4، 0/6 و 5/8 و در سه بازه زمانی آینده نزدیک (2042-2014)، میانی (2071-2043) و دور (2100-2072) مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، روند تغییرات حوضه با استفاده از آزمون من- کندال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات درجه تحت سناریوهای RCP4.5 و RCP6.0 در دوره زمانی آینده نزدیک و میانی و آینده دور (RCP6.0) از یک روند معنی دار افزایشی تبعیت می کند. از طرف دیگر، مولفه بارش در تمامی سناریوها از تغییرات کاهشی غیرمعنی داری پیروی می کند. همچنین، تغییرات رواناب تحت سناریوی RCP4.5 و در دوره های زمانی آینده میانی و دور و تحت سناریوی RCP8.5 و در آینده دور از روند معنی دار کاهشی تبعیت می ‏کند. به طور کلی، میزان درجه حرارت در یک مسیر افزایشی پیش می رود، در حالی که مقادیر بارش و رواناب یک جابجایی کاهشی را تا انتهای قرن 21 در حوضه دنبال می کنند.
    کلید واژگان: مدل ارزیابی آب و خاک، تغییر اقلیم، گزارش پنجم هیات بین الدول، سناریوی انتشار، آزمون من- کندال
    Yousef Hassanzadeh *, Amirhosein Aghakhani Afshar
    Climatic paleontology evidences that climate change has always been present throughout the history of the planet, but the climatic changes of the last century have two distinct features, as compared with past climatic changes. First, human activities play a greater role in the nature of the current climate change. Second, the speed of recent climatic changes is greater, so that, a lot of changes will be occurring in the Earth's atmosphere during a short term (Telmer et al. 2004). Nowadays, global warming has significant effects on precipitation and runoff yield and water resources due to the increased concentration of greenhouse gases (Pervez and Henebry 2015). The average of climatic variables, especially the components of temperature, precipitation and runoff in the annual or seasonal scale, play a predominant role in the hydrological cycle and usually used as an indicator for assessing the climate change on the available water resources of Iran now and especially in the future (Afshar et al. 2017). A number of studies have been done to investigate the impact of climate change on the hydrological components of watersheds in Iran on the basis of the IPCC’s Fourth Assessment Report models (AR4). These models together with older emission scenarios have less resolution, in comparison with the Fifth Assessment Report (AR5) models. Thus, climate change studies with higher resolution climate models under the new emission scenarios (RCPs) of the AR5 seem necessary in the watersheds of Iran. Zoshk-Abardeh is one of the important sources of income for the regional villagers and has a high ecotourism potential in Khorasan Razavi Province, Iran. It is considered as an urban watershed and according to the historical evidence has a high flood potential, as well. Therefore, the identification of climate change effects on the hydrologic regime of this watershed is necessary for water resource planners.
    Keywords: Soil, Water Assessment Tool (SWAT), Climate Change, Fifth Assessment Report, Emission Scenario, Mann-Kendall Test
  • امین جعفری باویل علیایی *، یوسف حسن زاده، محمد تقی اعلمی، نازیلا کاردان
    تعیین عمق آبشستگی پایه پل در هنگام وقوع سیلاب یکی از پارامترهای اصلی در طراحی شالوده پایه پل ها می باشد که از دیرباز مورد توجه پژوهشگران مختلف جهت ارایه روش های دقیق برای محاسبه آن بوده است. با این وجود، روابط تجربی مورد استفاده به علت پیچیدگی زیاد و پارامترهای متعدد دخیل در این پدیده از دقت و کارایی کافی برخوردار نبوده و امکان طراحی اقتصادی و فنی بر اساس نتایج آن ها مقدور نیست. بدین منظور در این پژوهش با استفاده از سیستم استنتاجی عصبی- فازی تطبیقی و بهینه سازی آن با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری یک مدل جهت تخمین عمق آبشستگی پایه پل ارایه شده است. مقایسه نتایج مدل پیشنهادی حاضر با نتایج مدل مبنا بر اساس ضریب تعیین بدست آمده نشان داد که دقت و کارایی مدل مبنا با بهینه سازی های صورت گرفته به مقدار 51 درصد افزایش یافته است. همچنین مقایسه نتایج مدل پیشنهادی با نتایج روابط تجربی با استفاده از خطای جذر میانگین مربعات نشان داد مدل یشنهادی نسبت به روابط مذکور نتایج بهتری را کسب کرده است. به عنوان مثال میزان خطای جذر میانگین مربعات در مقایسه بارابطه فروهلیچ که بهترین عملکرد را در بین روابط تجربی دارد، 17درصد کمتر شده است.
    کلید واژگان: آبشستگی، الگوریتم رقابت استعماری، پایه پل، سیستم استنتاجی عصبی- فازی تطبیقی، روابط تجربی
    Amin Jafari Bavil Olyaei*, yousef hassanzadeh, MohammadTagi Alami, nazila kardan
    Determining the scouring depth around bridge piers during flood has been considered as one of the main and important parameters in designing the foundations of bridge piers. Thus, it has been the subject of numerous studies to provide precise methods to calculate these elements. Due to the high complexity of this phenomenon and various involved parameters, the utilized empirical relations have not sufficient accuracy and efficiency; accordingly, economic and technical design based on their results is not feasible. In this regard, a new model is provided to estimate the scouring depth around bridge piers using Neuro-Fuzzy Comparative Inference System that optimized by Imperialist Competitive Algorithm. Comparing the results of proposed model with the results of base models showed that the accuracy and efficiency of the base models increased significantly with these optimizations. In addition, comparing the results of proposed models with the results of empirical relations from Mississippi, HEC-18, Laursen & Toch, and Froehlich showed that proposed model has significantly better accuracy in comparison with mentioned experimental relations.
    Keywords: Adaptive neuro fuzzy inference system, Bridge pier, Empirical equations, Imperialist competitive algorithm
  • روح الله احسانی*، یوسف حسن زاده، علیرضا مجتهدی، مجتبی صانعی، هدا هدایتی
    راه ماهی ها، به دلیل نقش مهمی که در مهاجرت آبزیان و بقا نسل آن ها دارند، از اجزای اصلی سازه های تقاطعی از جمله سدها می باشند. در این تحقیق مدل آزمایشگاهی کانال ماهی -قایق رو تهیه شده است که حداکثر انطباق را با شرایط زیست محیطی داشته و در آن برای ایجاد تلفات انرژی در مجرای عبور ماهی، از برس های مشابه علف مصنوعی، استفاده شده است. با توجه به شعاع خمش مناسب، امکان عبور قایق های کوچک ماهیگیری نیز در آنها وجود دارد. مدل آزمایشگاهی این نوع راه ماهی با مقیاس 1:5 برای شیب چهار درصد و به ازای شش دبی مختلف انجام شده است. با مقایسه عمق جریان در دبی های مختلف، با توجه به ابعاد ماهی های مهاجر در رودخانه های استان مازندران، دبی های سوم و چهارم به ترتیب بامقادیر 4/4 و 1/9 لیتر بر ثانیه، عمق های بهینه را برای عبور ماهی ها ایجاد می نمایند. با تهیه نقشه رستر سرعت های طولی و عرضی جریان در محیط GIS و ترسیم الگوی جریان با استفاده از نرم افزار متلب مشاهده گردید که یک ناحیه کم سرعت در داخل حوضچه ها، بعد از هر برس تشکیل می شود که بهترین مکان برای استراحت ماهی ها می باشد. همچنین ماهی برای عبور از بازشدگی ها از سرعت انفجاری و برای عبور از حوضچه ها از سرعت مداوم خود استفاده می نماید. حداکثر سرعت در بازشدگی در دبی سوم، 62/0 متر بر ثانیه و در دبی چهارم 64/0 متر بر ثانیه می باشد. حداکثر سرعت انفجاری ماهی طرح 72/0 متر بر ثانیه می باشد. بنابراین سرعت ها در محدوده قابل قبولی قرار دارند.
    کلید واژگان: کانال ماهی- قایق رو، مدل آزمایشگاهی، سرعت انفجاری، سرعت مداوم
    Rouhollah Ehsani *, Yousef Hassan Zadeh, Ali Reza Mojtahedi, Mojtaba Saneei, Hoda Hedayati
    The idea of using canoe-fishway was first proposed by Hassinger (2002) and was experimentally conducted in the hydraulic laboratory of the Kassel University. Hassinger and Kraetz (2004) presented the general principles of the canoe-fishway design.
    The idea of this new development was driven by the thought that a great number of thin and elastic rough elements on the one hand show a good performance in energy dissipation, and on the other hand, allows a man-driven boat to pass without being damaged. The brushes should be both firm enough to provide energy loss necessary to help fish climb easily and flexible enough to allow boats to pass through without being damaged and after the boats passing, the brushes will come back to their original state. About half of the experiments in running these facilities focuses on their application as only a fishway and the other concentrate on a hybrid structures as a canoe-fishway. Figure 1, shows an example of such fishway type (Hassinger., 2009).
    In recent years, the development of studies and the construction of rubber dams within walking distance to the sea on the rivers in the north of the country, necessitate the need for constructing the environmentally friendly fishway. Constructing rubber dams near the sea disrupted the fishermen commuting and thus has created social tensions (Hedayati et al., 2012).
    Hedayati et.al (2012) designed a canoe-fishway on Tajan rubber dam in Mazandaran province and compared it with the classic vertical slot fishway.
    In this study, given the importance of creating environmentally friendly fishway on rubber dams in Mazandaran province and the problems created for small fishing boats travelling on Tajan River, first the laboratory canoe-fishway model was prepared by taking into account the fish biological parameters in Tajan, Then the depth and flow velocity were evaluated.
    Keywords: Canoe-fishway, Experimental model, Burst speed, Cruising speed
  • بابک خیاط رستمی، یوسف حسن زاده، سیامک خیاط رستمی
    قرار گرفتن پل در آبراهه، مشخصات جریان را تغییر می دهد. اغلب این تغییرات از جزئیات هندسی پل ناشی می شوند. در معماری پل های تاریخی، قوس های نیمدایره و جناغی به عنوان هندسه دهانه به کار رفته است. پل های تاریخی میراث ارزشمندی هستند که شناخت آنها از جنبه تداوم فرهنگی اهمیت دارد. در این تحقیق، تاثیر سه هندسه دهانه مستطیلی، نیمدایره و جناغی بر پدیده های برگشت آب و پرش هیدرولیکی تحت شرایط جریان سطح آزاد و نیمه مستغرق با نرم افزار Flow-3D مدلسازی عددی گردید و با نتایج آزمایشگاهی دانشگاه بیرمنگام صحت سنجی شد. تعیین موقعیت سطح آزاد با روش VOF و مدلسازی آشفتگی با روش K-ɛ دو معادله ای انجام پذیرفت. یافته ها نشان داد که هندسه نیمدایره از نظر میزان ایجاد خیزاب و تخریب ناشی از پرش هیدرولیکی در بستر، بر هندسه جناغی برتری دارد. گذشته از عوامل سازه ای و روش های اجراء، یافته های تحقیق حاضر را می توان یکی از علل هیدرولیکی تحول هندسه دهانه از فرم جناغی به نیمدایره طی دوره صفویه تا قاجاریه دانست.
    کلید واژگان: برگشت آب، پرش هیدرولیکی، FLOW، 3D، پل های تاریخی، هندسه دهانه
    Babak Khaiatrostami, Yousef Hassanzadeh, Siamak Khaiatrostami
    Establishing a bridge in a waterway changes flow characteristics. Most of these changes derive from geometric details of bridge. Circular and pointed (nested) arches have been used as opening geometry in historical bridges. Historical bridges are valuable heritage and protection of them is important because of cultural continuity. Hydraulic study is a tool to recognize these structures and their design philosophy. In this research, effect of three opening geometry on backwater and hydraulic jump phenomena was numerically studied by Flow-3D software. The FLOW-3D software was selected because not only previous studies indicated that flow around a bridge as well as in a compound channel involves significant 3D characteristics but also it is a powerful hydraulic engineering design tool to model 3D free surface flows. The performance of FLOW-3D was tested using of experimental data obtained from test series which were conducted at the Hydraulic Laboratory, Birmingham University on two opening semi circular bridge model in compound channel (AMOSEC) in which the width of model was 0.10 m. Laboratory tests were carried out for low flow conditions without flow contact with the lower bridge deck (21 to 35 lit/sec). In order to study submerged (High Flow) condition, a program has been developed in the MATLAB environment to extrapolate discharges and related normal depth for 40 to 60 lit/sec discharges. Three opening geometry with the same area as AMOSEC model designed in the AutoCAD. DWG files converted into the Stereolithography format and imported into the Flow-3D.The computational domain, 18 m long and 1.213 m wide, was divided into structured grids. This domain involved nonuniform rectangular grids of 950, 100 and 26 to 40 cells in the x-, y- and z-directions, respectively. Inflow boundary condition was specified as discharge. The downstream boundary condition was specified with a constant fluid height equal to the uniform depth. The sidewalls as well as the channel bottom were defined to be no slip boundaries. On the top, the symmetry (atmospheric) boundary condition was assigned to describe the free surface flow condition. Measured uniform flow depth with zero velocities for each run was assigned to each computational cell to set the initial flow condition. Free surface modeled by VOF and turbulence by two equation K-ɛ methods. Then, a total of 27 runs carried out until steady state resulted. The results indicate that pointed arch geometry makes maximum afflux for both low flows (sub-soffit) and high flows (super-soffit) conditions in all models. Emerging Location of afflux at longitudinal axis is the same for all of the models. Length of hydraulic jump for pointed arch geometry is maximum under low flow condition and minimum under high flow condition. Hydraulic jump starts near the pier for rectangular opening geometry in comparison with others. Critical shear stress due to hydraulic jump is minimum for rectangular geometry and maximum for pointed arch in all discharge conditions. Circular opening geometry produces less upstream flooding and less possibility of downstream bed destruction, so it has advantages on pointed arch geometry.Out of the structural reasons, whole of these results may be considered as hydraulic reason of evolution of pointed arch to semi circular geometry from Safavid to Qajar era.
    Keywords: Backwater, Hydraulic jump, FLOW-3D, Historical bridges, Opening geometry
  • امیرحسین آقاخانی افشار *، یوسف حسن زاده، علی اصغر بسالت پور، محسن پوررضا بیلندی
    سابقه و هدف
    چرخه هیدرولوژی در حوضه رودخانه ها و منابع آب قابل دسترس در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به شدت تحت تاثیر تغییرات اقلیم و افزایش بیش از حد انتشار گازهای گلخانه ای قرار دارند. به گونه ای که در سال های اخیر، افزایش دمای ناشی از افزایش گازهای گلخانه ای سبب ایجاد یک ناهنجاری در سیستم اقلیم کره زمین گردیده است. استفاده از خروجی مدل های گردش عمومی جو به منزله معتبرترین ابزار در تحقیقات تغییر اقلیم، در حال افزایش است. تاکنون نسخه های گوناگونی از این مدل ها عرضه شده است که از آن جمله می توان به مدل های اولین گزارش ارزیابی هیات بین الدول تغییر اقلیم تحت عنوان (FAR 1990)، مدل های دومین گزارش با عنوان (SAR 1996)، مدل های سومین گزارش با عنوان (TAR 2001) و مدل های چهارمین گزارش ارزیابی با عنوان (AR4 2007) اشاره کرد. هدف از این تحقیق بررسی سالیانه روند تغییرات آتی مولفه های اقلیمی در حوضه آبخیز کشف رود (که در شمال شرقی ایران و در استان خراسان رضوی واقع شده است) با استفاده از گزارش جدید هیات بین الدول تغییر اقلیم (گزارش پنجم) و تحت سناریوهای جدید انتشار می باشد.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق با درنظر گرفتن پارامترهای بارش و دما به عنوان مهم ترین پارامترهای اقلیمی، چهارده مدل از بین مدل های مستخرج از جدیدترین گزارش هیات بین الدول (گزارش پنجم، AR5)، انتخاب گردید. در دوره تاریخی (1992-2005)، داده های شبیه سازی شده توسط این مدل ها با داده های مشاهداتی و با استفاده از چهار معیار ارزیابی شامل: ضریب ناش-ساتکلیف (NS)، درصد اریبی (PBIAS)، ضریب تعیین (R2) و نسبت جذر ریشه مربعات خطاء به انحراف معیار استاندارد داده های مشاهداتی (RSR)، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند.
    یافته ها
    در نهایت، چهار مدل اقلیمی به نام های GFDL-ESM2G، IPSL-CM5A-MR، MIROC-ESM و NorESM1-M که براساس معیارهای ارزیابی انطباق بیشتری با داده های مشاهداتی از خود نشان دادند، انتخاب گردید. علاوه بر این، تغییرات اقلیم آینده توسط چهار سناریوی جدید انتشار (RCPs) به نام های RCP2.6، RCP4.5، RCP6.0 و RCP8.5 و تحت سه بازه زمانی آینده نزدیک (2006-2037)، آینده متوسط (2037-2070) و آینده دور (2070-2100) در این چهار مدل مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند.
    نتیجه گیری
    نتایج حاصل از آزمون من-کندال، نشان داد که مولفه بارش، روند تغییرات قابل توجه کاهشی و افزایشی متغیری را از خود نشان می دهد. همچنین دمای متوسط نیز روند افزایشی قابل توجهی با سطح اعتماد 90، 99 و 99.9درصد از خود نشان می دهد. از طرف دیگر تا انتهای قرن 21 در مقایسه با دوره تاریخی در تمامی مناطق حوضه آبخیز کشف رود و با درنظر گرفتن تمامی مدل ها و سناریوها، به طور متوسط دمای حوضه بین 0.56 تا 3.3 درجه سانتی گراد افزایش و بارش به میزان 10.7 درصد کاهش را از خود نشان می دهند.
    کلید واژگان: روند تغییرات سالانه، تغییر اقلیم، بارش و دما، گزارش پنجم هیات بین الدول، سناریوی انتشار
    Amirhosein Aghakhani Afshar *, Yousef Hassanzadeh, Ali Asghar Besalatpour, Mohsen Pourreza Bilondi
    Background And Objectives
    Hydrology cycle of river basins and water resources availability in arid and semi-arid regions are highly affected with climate changes. So that in the recent years, increase of temperature due to increase of greenhouse gases have led to anomaly in the Earth’ climate system. At present, General Circulation Models (GCMs) are the most frequently used models for projection of different climatic change scenarios. Up to now IPCC has released 4 different versions of GCM models including: First Assessment Report models (FAR) in 1990, Second Assessment Report models (SAR) in 1996, Third Assessment Report models (TAR) in 2001 and Fourth Assessment Report models (AR4) in 2007. The purpose of this study is to survey the annual trend of the future climate components in kashafrood watershed basin (located in the northeastern part of Iran and in the khorsan razavi province) by using fifth report of Intergovernmental panel on climate change (IPCC) under new emission scenarios.
    Material and
    Methods
    In this research, keeping in view the importance of precipitation and temperature parameters, fourteen models obtained from the General Circulation Models (GCMs) of the newest generation in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) were used to forecast the future climate changes in the study area. In historical time (1992-2005), simulated data of these models were compared with observed data using four evaluation criteria for goodness-of-fit including Nash-Sutcliffe (NS), Percent of Bias (PBIAS), coefficient of determination (R2) and the ratio of the root mean square error to the standard deviation of measured data (RSR).
    Results
    According to performance criteria, among 14 models used in this research, four was chosen as the best namely GFDL-ESM2G, IPSL-CM5A-MR, MIROC-ESM and NorESM1-M which indicated more agreement with observed data. Furthermore, four Representative Concentration Pathways (RCPs) of new emission scenario, namely RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 and RCP8.5 under three future periods: near-century (2006-2037), mid-century (2037-2070) and late-century (2070-2100) were investigated and compered.
    Conclusion
    The results of Mann-Kendall (MK) test which was applied to examine annual trend, revealed that the precipitation have a variable positive and negative trends which were statistically significant. Also mean, maximum and minimum temperature have a significant positive trend with 90, 99 and 99.9% confidence level. On the other hand, in all parts of the Kashafrood Watershed Basin (KWB), average temperature of watershed increased up to 0.56 °C - 3.3 °C and precipitation decreased up to 10.7% until the end of the 21st century in relation with the historical baseline.
    Keywords: Annual trend analysis, Climate Change, Precipitation, Temperature, CMIP5, RCP scenario
  • روح الله احسانی، یوسف حسن زاده، علیرضا مجتهدی، مجتبی صانعی
    راه ماهی ها، به دلیل نقش مهمی که در مهاجرت آبزیان و بقا نسل آن ها دارند، از اجزای اصلی سازه های تقاطعی از جمله سدها می باشند. در این تحقیق مدل عددی کانال ماهی-قایق رو با استفاده از نرم افزار Flow-3D تهیه شده است. به منظور صحت سنجی از نتایج مدل آزمایشگاهی استفاده شد. با مقایسه نتایج مدل عددی با مدل آزمایشگاهی، مشخص شد که میزان خطا برای عمق و سرعت جریان، به ترتیب 3 و 5/11 درصد است. سپس با استفاده از مدل عددی، به ازای دبی های بهینه، مقادیر سرعت جریان در راستاهای مختلف حوضچه و بازشدگی ها ارائه شد. یک ناحیه کم سرعت در داخل حوضچه ها، بعد از هر برس تشکیل می شود که بهترین مکان برای استراحت ماهی ها می باشد. سرعت های طولی حداکثر، در بازشدگی و همچنین در جلوی بازشدگی درحوضچه ، اتفاق می افتد. با ارایه مقادیر آشفتگی جریان در نقاط مختلف کانال، مشخص گردید که حداکثر آشفتگی در بازشدگی کانال اتفاق می افتد. همچنین مشخص شد که سرعت ها و آشفتگی ها در نقاط مختلف کانال در محدوده مجاز قرار دارند.
    کلید واژگان: کانال ماهی- قایق رو، مدل آزمایشگاهی، مدل عددی، سرعت انفجاری، سرعت مداوم
    Roohollah Ehsani, Yousef Hassan Zadeh, Alireza Mojtahedi
    Since the fishway serves important roles in fish migration and survival, they are the main components of river cross structures like dams. In this study, the numerical modeling of Canoe-fishways was conducted using Flow-3D software. For verification, it was used as the results of experimental modeling. By comparing numerical results with experimental model, it was found that the error rates for the depth and velocity of flow were 3 and 11.5%, respectively. Then, using numerical models, the velocity of flow was shown in different directions for optimization discharges, a low-velocity area in pools was found after each brush was formed which was the best place for resting of migratory fishes. Providing the amount of turbulence in different parts of the canal, it was determined that the maximum turbulence occurred in the canal slot. The maximum velocity occurred in slot and in pool front slot. It was also found that velocity and turbulence in different parts of the canal were within the allowable range.
    Keywords: Canoe fishway, Experimental model, Numerical modeling, Burst speed, Cruising speed
  • امیرحسین آقاخانی افشار، یوسف حسن زاده، علی اصغر بسالت پور، محسن پوررضا بیلندی
    چرخه هیدرولوژی در حوضه رودخانه ها و منابع آب قابل دسترس در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به شدت تحت تاثیر تغییرات اقلیم و افزایش بیش از حد انتشار گازهای گلخانه ای قرار دارند؛ به گونه ای که در سال های اخیر، افزایش درجه حرارت ناشی از انتشار بیش از حد گازهای گلخانه ای سبب ایجاد یک ناهنجاری در سیستم اقلیم کره زمین گردیده است. هدف از این تحقیق بررسی فصلی روند تغییرات آتی مولفه های اقلیمی در یکی از بزرگترین حوضه های کوهستانی شمال شرقی ایران (حوضه آبخیز کشف رود) با استفاده از برونداد مدل های گردش کلیسری CMIP5 و تحت سناریوهای جدید انتشار RCP می باشد. در این تحقیق با درنظر گرفتن دو پارامتر بارش و درجه حرارتبه عنوان مهم ترین پارامترهای اقلیمی در حوضه های آبخیز، چهارده مدل از بین مدل هایCMIP5 انتخاب گردید. در دوره تاریخی (1384-1371)، داده های شبیه سازی شده توسط این مدل ها با داده های مشاهداتی و با استفاده از چهار معیار ارزیابی شامل: ضریب ناش-ساتکلیف، درصد اریبی، ضریب تعیین و نسبت جذر ریشه مربعات خطاء به انحراف معیار استاندارد داده های مشاهداتی، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند. در نهایت، چهار مدل اقلیمی به نام های GFDL-ESM2G، IPSL-CM5A-MR، MIROC-ESM و NorESM1-M که براساس معیارهای ارزیابی بیشترین انطباق را با داده های مشاهداتی از خود نشان دادند، انتخاب گردید. علاوه بر این، تغییرات اقلیم آینده توسط چهار سناریوی جدید انتشار (RCPs) به نام های RCP2.6، RCP4.5، RCP6.0 و RCP8.5 و تحت سه بازه زمانی آینده نزدیک (1416-1385)، آینده متوسط (1449-1416) و آینده دور (1479-1449) در این چهار مدل مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند. به منظور بررسی روند تغییرات سالانه و فصلی مولفه های اقلیمی از آزمون غیرپارامتری من-کندال استفاده گردید. نتایج حاصل از آزمون من-کندال، نشان داد که مولفه بارش، از یک روند مثبت و منفی که از نظر آماری معنی دار می باشد، پیروی می کند. همچنین درجه حرارت متوسط نیز یک روند مثبتمعنی دار با سطوح اعتماد 90، 99 و 9/99 درصد را از خود نشان داد. بیشترین و کمترین بارش ها در فصل های بهار و تابستان رخ خواهد داد و درجه حرارت متوسط در تمامی فصول سال بیشتر از دوره پایه (تاریخی) می باشد. همچنین، به طور متوسط در تمامی مدل ها و سناریوها، بیشترین و کمترین درجه حرارت متوسط نیز در فصل های تابستان و زمستان حاصل خواهد شد و به تبع آن میزان بارش های فصلی نیز در این فصول به ترتیب کاهش و افزایش خواهد یافت.
    کلید واژگان: آزمون من، کندال، تغییر اقلیم، سناریوی انتشار، گازهای گلخانه ای، گزارش ارزیابی پنجم
    Amirhosein Aghakhani Afshar, Yousef Hassanzadeh, Ali Asghar Besalatpour, Mohsen Pourreza Bilondi
    Introduction
    Hydrology cycle of river basins and water resources availability in arid and semi-arid regions are highly affected by climate changes, so that recently the increase of temperature due to the increase of greenhouse gases have led to anomaly in the Earth’ climate system. At present, General Circulation Models (GCMs) are the most frequently used models for projection of different climatic change scenarios. Up to now, IPCC has released four different versions of GCM models, including First Assessment Report models (FAR) in 1990, Second Assessment Report models (SAR) in 1996, Third Assessment Report models (TAR) in 2001 and Fourth Assessment Report models (AR4) in 2007. In 2011, new generation of GCM, known as phase five of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) released which it has been actively participated in the preparation of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) fifth Assessment report (AR5). A set of experiments such as simulations of 20th and projections of 21st century climate under the new emission scenarios (so called Representative Concentration Pathways (RCPs)) are included in CMIP5. Iran is a country that located in arid and semi-arid climates mostly characterized by low rainfall and high temperature. Anomalies in precipitation and temperature in Iran play a significant role in this agricultural and quickly developing country. Growing population, extensive urbanization and rapid economic development shows that Iran faces intensive challenges in available water resources at present and especially in the future. The first purpose of this study is to analyze the seasonal trends of future climate components over the Kashafrood Watershed Basin (KWB) located in the northeastern part of Iran and in the Khorsan-e Razavi province using fifth report of Intergovernmental Panel on climate change (IPCC) under new emission scenarios with Mann-Kendall (MK) test. Mann-Kendall is one of the most commonly used nonparametric tests to detect climatic changes in time series and trend analysis. The second purpose of this study is to compare CMIP5 models with each other and determine the changes in rainfall and temperature in the future periods in compare with base period on seasonal scale in all parts of this basin.
    Materials And Methods
    In this research, keeping in view the importance of precipitation and temperature parameters, fourteen models obtained from the General Circulation Models (GCMs) of the newest generation in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) were used to forecast the future climate changes in the study area. In historical time (1992-2005), simulated data of these models were compared with observed data (34 rainfall and 12 temperature stations) using four evaluation criteria for goodness-of-fit including Nash-Sutcliffe (NS), Percent of Bias (PBIAS), coefficient of determination (R2) and the ratio of the root mean square error to the standard deviation of measured data (RSR). Furthermore, all models have a very good rating performance for all of the evaluation criteria and therefore investigation is done for precipitation data as an important component in survey of climate subject to select the optimum models in kashafrood watershed basin.
    Results And Discussion
    By comparing four evaluation criteria for fourteen models of CMIP5 during historical time, finally, four climate models, including GFDL-ESM2G, IPSL-CM5A-MR, MIROC-ESM and NorESM1-M which indicated more agreement with observed data according to the evaluation criteria were selected. Furthermore, four Representative Concentration Pathways (RCPs) of new emission scenario, namely RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 and RCP8.5 were extracted, interpolated and then under three future periods, including near-century (2006-2037), mid-century (2037-2070) and late-century (2070-2100) were investigated and compered.
    Conclusions
    The results of Mann-Kendall test which was applied to examine the trend, revealed that the precipitation have variable positive and negative trends which were statistically significant. In addition, mean temperature have a significant positive trend with 90, 99 and 99.9% confidence level. In seasonal scale, survey of climatic variable (rainfall and mean temperature) showed that the maximum and minimum of precipitations occur during spring and summer and mean temperature in all seasons is higher than historical baseline, respectively. Maximum and minimum of mean temperature occur in summer and winter, and the amount of seasonal precipitation in these seasons will be reduced. Finally, across all parts of kashafrood watershed basin, rainfall and mean temperature will be reduced and increased, respectively. In conclusion, models of CMIP5 can simulate the future climate change in this region and four models of CMIP5 can be used for this region.
    Keywords: Climate change, Fifth assessment report, Greenhouse gases, RCP scenario, Mann-Kendall test
  • ادریس معروفی نیا، عادل اثنی عشری، یوسف حسن زاده، سعید خوش طینت، بابک امین نژاد
    کنترل رسوب در آبگیرها همواره از مسائل پیچیده مهندسی رودخانه است. در این تحقیق، شبیه سازی عددی تاثیر صفحات مستغرق و آب شکن در کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی به کمک نرم افزار SSIIM2 صورت گرفته است. به منظور هدایت جریان به سمت آبگیر و افزایش کارآیی صفحات، از آب شکن در سمت مقابل آبگیر استفاده و اثر پارامترهای طول آب شکن و فاصله آن از مقابل آبگیر در زاویه 90 درجه با جریان در کانال اصلی به ازای نسبت های مختلف دبی آبگیری بر حجم رسوبات وارد شده به آبگیر مورد بررسی قرار گرفت.با افزایش مقدار دبی انحرافی سرعت جریان در داخل آبگیر نیز افزایش می یابد که باعث انتقال رسوبات به پایین دست آبگیر شده و از انباشت رسوبات در داخل آبگیر جلوگیری می کند. نتایج تحقیق نشان داد که کارآیی صفحات با احداثآب شکن در ضلع مقابل آبگیر افزایش پیدا کرده و مقدار ورود رسوبات به آبگیر کاهش پیدا می کند. با نصب آب شکن در بالاتر از آبگیر (به سمت ورودی کانال اصلی) سطح رسوبات در مقابل آبگیر به دلیل افزایش سرعت جریان، پایین تر می رود و با این عمل، آستانه ای در مقابل آبگیر ایجاد می شود که مانع ورود رسوبات به داخل آبگیر خواهد شد. سپس نتایج عددی حاصل از تحقیق با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت که مطابقت خوبی بین مقادیر فاصله حاصله و نتایج آزمایشگاهی دیده شد.
    کلید واژگان: آبشکن، آبگیر جانبی، صفحات مستغرق، کنترل رسوب، نرم افزار SSIIM2
    Edris Maroofi Nia, Adel Asna Ashari, Yousef Hassan Zadeh, Saeid Khosh Tinat, Babak Amin Nejad
    Sediment control at lateral intakes is known as a complicated issue for river engineers. In this study, numerical simulation of the impact of submerged vanes and spur dike on sediment control at lateral intake has been performed. For guiding flow into the diversion channel and increasing the vane performance, a single spur dike in opposite side of the intake has been utilized and the effects of spur dike length, the location of intake, and the angle of attack on reducing the movement of bed-load sediment into the diversion channel have been investigated. Obtained numerical results consisting with the experimental data confirmed this face that the effective performance of the vanes can increase using a proper spur result in eliminating the bed-load sediment ingestion rate into diversion channel. Then, numerical results were compared with experimental results and there was good agreement between them.
    Keywords: Spur Dike, Lateral intake, Submerged vane, Sediment control, SSIIM2 Software
  • ادریس معروفی نیا *، عادل اثنی عشری، یوسف حسن زاده، سعید خوش طینت، حسن احمدی
    حوضچه های پیش ته نشینی از اجزاء مهم و اصلی در فرایند تصفیه آب به شیوه متعارف به شمار می روند. به دلیل هزینه بسیار زیاد ساخت این حوضچه ها که در حدود 30 درصد کل هزینه تصفیه خانه های آب را به خود اختصاص می دهد، مدل سازی و عملکرد بهینه حوضچه های ترسیب بسیار حائز اهمیت است. در حوضچه های ته نشینی و رسوب گذار به دلیل وجود گرادیان های سرعت متفاوت، نواحی مختلفی از جریان از جمله جریانات چرخشی به وجود می آید. این پدیده باعث ایجاد اتصال کوتاه، افزایش نواحی مرده و تغییرات در میزان اختلاط می شود که ممانعت از ایجاد بستری آرام جهت رسوب گذاری نموده و بازده حوضچه را نیز کاهش می دهند. لذا همواره سعی می شود فضاهای مرده کاهش داده شود. اولین گام برای بهینه سازی حوضچه های پیش ته نشینی، محاسبه صحیح میدان سرعت و حجم نواحی چرخشی است. در این مقاله با به کارگیری نرم افزار SSIIM ، حوضچه ساده و بافل دار کالسروحه با مدل آشفتگی ε k- استاندارد مدل سازی شده و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد.
    کلید واژگان: حوضچه ترسیب اولیه، نواحی جدایی جریان، هیدرولیک جریان، مدل عددی SSIIM2، مدل آشفتگی ? k، استاندارد
    Edris Merufinia*, Adel Asnaashari, Yousef Hassanzadeh, Saeid Khoshtinat, Hassan Ahmadi
    Settling basins are considered as a major and important component in conventional water treatment processes. The high cost of constructing these basins accounts for approximately 30% of the total capital investment of water treatment plants. Hence, it is essential to model and optimize their performance beforehand. In settling and sedimentation basins, different areas of flow including secondary and rotational flows occur due to the velocity gradient. Such phenomena cause short paths, increase flow stationary and dead zones, and change the mixing rates of the flow, which collectively prevent laminar conditions to be created for the sedimentation process, and thereby reduce process efficiency. The remedy is to reduce as far as possible the dead zones in the flow. The first step to optimize a settling basin is to calculate accurately the velocity field and the volume of rotation zones. The present study presents the numerical simulation of a flow in a rectangular basin. Continuity and Navier-Stokes equations are solved using finite volume method. A 3D flow simulation is performed using the standard k-ε turbulence model for settling basins with and without baffles. Finally, the numerical results obtained are compared with experimental results reported elsewhere.
    Keywords: Settling Basins, Flow Separate Zones, Flow Hydraulic, SSIIM2 Model, Standard k, ε Turbulence Model
  • یوسف حسن زاده، نازیلا کاردان، حبیب حکیم زاده
    آبشستگی پدیده ای است که در اثر اندرکنش آب و خاک در مجاورت سازه های هیدرولیکی به وجود آمده و منجر به تخریب آن ها می گردد. لذا روش های مختلفی برای کنترل این پدیده پیشنهاد شده است. استفاده از شکاف در پایه پل ها، یکی از روش های نوین در کنترل آبشستگی موضعی می باشد. در پژوهش حاضر، شبیه سازی عددی سه بعدی میدان جریان اطراف پایه های پل با مقاطع دایره ای، مستطیلی با دماغه نیم دایره ای، بیضی و عدسی، در حالت بدون شکاف و شکاف دار، به کمک نرم افزار فلوئنت انجام شده است. عرض شکاف ها 25/0 قطر (عرض) پایه و طول آن ها دو برابر عرض انتخاب شده اند. در تمامی حالات شکاف در مجاورت بستر قرار دارد. به منظور تعین میزان تاثیر مقطع هندسی پایه ها و ترکیب آن ها با شکاف، گستردگی ناحیه تنش های برشی آغاز کننده آبشستگی موضعی پیرامون پایه ها و نیز بیشینه مقدار آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که پایه با مقطع هندسی عدسی، با کاهش 43 درصدی تنش برشی بحرانی نسبت به پایه دایره ای ساده، موثرترین شکل پایه به شمار می رود. همچنین نقش حفاظتی شکاف در پایه مستطیلی با دماغه نیم دایره ای بیشتر می باشد؛ لیکن در مدل های ترکیبی مقطع هندسی پایه و شکاف، ترکیب مقطع عدسی با شکاف مستطیلی مجاور بستر، موثرترین مقطع در کاهش تنش های برشی بحرانی و به طبع آن کاهش عمق آبشستگی معرفی می گردد
    Yousef Hassanzadeh *, Nazila Kardan A., Habib Hakimzadeh
    When a structure is placed on an erodible bed, it causes an increase in local sediment transport capacity and consequently this leads to scour in the vicinity of the structure. This is referred to as local scour in the literature. Local scour has been identified as one of the key factors that cause failure of structures in the bridges, jetties and offshore platforms. The complexities of bridge scour mechanism have caused the scour to be one of the most active topics in civil engineering researches. Numerous studies have been reported on local scour around bridge piers in steady currents in the last decades. A majority of these studies deal with laboratory model studies. A brief literature review can reveal the importance of this subject. Several methods have been proposed by researchers to control the scour around the bridge piers. These methods can be divided into two main categories: the first one is the armoring method or increasing the resistance of the bed material around the pier as rip rap, and the second one is altering of the flow pattern around the pier.
نمایش عناوین بیشتر...
سامانه نویسندگان
  • یوسف حسن زاده
    یوسف حسن زاده
    کارشناس گروه باستان شناسی، گروه پژوهش موزه ملی ایران
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال