فهرست مطالب

تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی - سال هفدهم شماره 67 (پاییز و زمستان 1395)

نشریه تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی
سال هفدهم شماره 67 (پاییز و زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1396/01/06
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مریم عمرانی، محمد مهدی حیدری صفحات 1-16
    با افزایش جمعیت و محدود بودن منابع آبی، بهره برداری صحیح و مناسب از شبکه های آبیاری ضروری است. یکی از دلایل کاهش عملکرد شبکه های آبیاری، توزیع نامناسب آب در سطح اراضی و انشعاب هاست. با گسترش رایانه و روش های عددی، امکان توسعه مدل های شبیه سازی جریان و بهینه سازی توزیع آب در شبکه های آبیاری فراهم شده است. در این پژوهش، از الگوریتم ژنتیک به منظور تهیه برنامه بهینه توزیع آب در کانال BLMC شبکه بیله وار واقع در استان کرمانشاه استفاده شده است. برنامه تحویل و توزیع بهینه به صورت تک هدفی ارائه شد که شامل حداقل کردن اختلاف حجم آب تحویلی و آب مورد نیاز هر مزرعه است. در ابتدا با استفاده از تحلیل حساسیت، تاثیر پارامترها و عملگرهای الگوریتم ژنتیک بر تابع هدف بررسی شد. مقدار بهینه برای تعداد نسل و اندازه جمعیت به ترتیب 250، 200 و احتمال تلاقی و و احتمال جهش برای بهینه سازی توزیع آب به ترتیب 90 و 1 درصد تعیین شد. در حالتی که روشن و خاموش شدن پمپ مزارع هر 24 ساعت یک بار اتفاق افتد، اختلاف حجم آب تحویلی و آب مورد نیاز کل مزارع شبکه بیله وار برای دهه دوم فروردین و دهه اول خرداد به ترتیب 28910 و 14130 مترمکعب است. همچنین، در این پژوهش تعدادی از شاخص های عملکرد هیدرولیکی شبکه برای برنامه آبیاری ارائه شده توسط شرکت بهره بردار و برنامه تهیه شده با الگوریتم ژنتیک محاسبه گردید. شاخص کفایت، راندمان و عدالت توزیع در کل شبکه برای برنامه آبیاری ارائه شده توسط شرکت بهره بردار به ترتیب 97/0، 76/0 و 076/0 و برای برنامه تهیه شده با الگوریتم ژنتیک به ترتیب 985/0، 99/0 و 01/0 است. در اینجا برنامه تهیه شده با الگوریتم ژنتیک دارای شاخص های عملکرد هیدرولیکی بهتری است.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی توزیع آب، شبکه آبیاری بیله وار، مدل هیدرودینامیک FLDWAV
  • قربان مهتابی، یاسر مهری صفحات 17-32
    یکی از دلایل اصلی تخریب شیب های ساحلی و کناره رودخانه ها، وقوع پدیده جوشش در سطوح شیب دار، پس از بالا آمدن سطح آب زیرزمینی و در زمان نزول سطح آب کانال است. در این پژوهش، تاثیر تغییرات سطح آب زیرزمینی و سطح آب کانال (شرایط اوج و فروکش سیلاب) بر وقوع جوشش در شیب های ساحلی و نیز اثر دیوار آب بند بر این پدیده در شرایط مذکور بررسی شده است. آزمایش ها در تانک نشت با مدل فیزیکی یک مقطع ذوزنقه ای با شیب دیواره 5/1 و قطر متوسط ذرات 58/0 میلی متر اجرا شد. دیوار آب بند در عمق های نسبی (Z/d) برابر 5/0، 67/0، 83/0 و 1 نصب گردید
    (Z عمق دیوار آب بند و d عمق کانال). در شرایط اوج سیلاب (صعود تراز سطح ایستابی) و در آزمایش شاهد در همه عمق های نسبی آب کانال به غیر از عمق نسبی (y/d) برابر 7/0، پدیده جوشش مشاهده شده است. در آزمایش دیوار آب بند با عمق نسبی (Z/d) برابر 1، در حالت وقوع نیافتن پدیده جوشش، گرادیان جریان خروجی نسبت به نمونه شاهد تقریبا41 درصد کاهش نشان می دهد و جوشش صرفا در عمق نسبی آب (y/d) برابر 167/0 مشاهده می شود. در شرایط فروکش سیلاب (نزول سطح آب کانال)، نتیجه بررسی ها نشان می دهد که در آزمایش شاهد در تمام ترازهای سطح ایستابی جوشش اتفاق افتاده است. در آزمایش های دیوار آب بند، در نمونه های با تراز سطح ایستابی بالا، با وجود نصب دیوار آب بند، افزایش گرادیان جریان خروجی ناشی از افزایش بار هیدورلیکی سبب وقوع جوشش در تمام نمونه ها شده است به طوری که در عمق نسبی آب زیرزمینی (h/d) برابر 933/0، در تمامی عمق های دیوار آب بند، جوشش اتفاق افتاده است.
    کلیدواژگان: صعود سطح ایستابی، فشار آب منفذی، نزول آب کانال
  • مریم پاشازاده، منوچهر حیدرپور، سید حسین سقاییان نژاد، سید حسین رضویان صفحات 33-46
    سرریز های لبه تیز و دریچه های کشویی از نظر سهولت ساخت، قابلیت کنترل سطح آب و اندازه گیری شدت جریان همواره مورد توجه اند و درباره آنها مطالعات گسترده ای شده است. ماهیت جریان روی سرریز لبه تیز بسیار پیچیده است و از این رو رابطه های استخراج شده همواره با در نظر گرفتن یک سری فرضیات ساده کننده و بر اساس آزمایش های تجربی در شرایط متفاوت به دست آمده اند. از طرف دیگر، اغلب سرریز ها در بالادست خود منطقه ای با آب نسبتا ساکن ایجاد می کنند که می تواند محل ته نشینی رسوبات و مواد زائد موجود در آب شود که چنین وضعی از معایب این سازه ها محسوب می گردد. با انباشت مواد رسوبی در بالادست، شرایط جریان تغییر می یابد و روابط استخراج شده دقت خود را از دست می دهند. در اینجا ترکیب سرریز با دریچه می تواند راه حلی مفید برای عبور مواد شناور از روی سرریز و انتقال مواد رسوبی از زیر دریچه باشد. در این تحقیق خصوصیات هیدورلیکی 18 مدل ترکیبی سرریز- دریچه ذوزنقه ای در سه گروه متفاوت با سه بازشدگی مختلف دریچه در انتهای کانال باز با مقطع دایره ای بررسی شده است. با استفاده از روش آنالیز ابعادی و حل تحلیلی و با بهره گیری از آنالیز های آماری، معادله ای برای دبی ترکیبی مدل ترکیبی سرریز- دریچه ارائه و با داده های آزمایشگاهی ارزیابی شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که ضریب دبی به دست آمده مطابقت خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد.
    کلیدواژگان: آنالیز ابعادی، ضریب دبی، مدل ترکیبی سرریز، دریچه ذوزنقه ای
  • رسول دانشفراز، سینا صادق فام، علی رضازاده جودی صفحات 47-62
    استهلاک انرژی در سازه های هیدرولیکی از مسائل مهم در مهندسی هیدرولیک است. عملکرد سازه های هیدرولیکی از نظر استهلاک انرژی می تواند بر پایداری سازه و بستر رودخانه تاثیر گذار باشد. در این پژوهش به ارزیابی آزمایشگاهی عملکرد صفحات مشبک به عنوان مستهلک کننده انرژی جریان فوق بحرانی پرداخته شده است. پارامترهای مورد بررسی عبارت اند از: عدد فرود، نسبت روزنه صفحات مشبک و محل قرارگیری صفحات مشبک. عدد فرود جریان فوق بحرانی در بازه 5/2 تا 5/8 تغییر می کند و نسبت روزنه صفحات مشبک 40 و 50 درصد است. همچنین محل قرارگیری صفحات در فاصله های 5/62، 125 و 250 سانتی متری بعد از دریچه مولد جریان فوق بحرانی در نظر گرفته شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که نسبت روزنه صفحات، فاصله قرارگیری صفحه مشبک از دریچه مولد جریان فوق بحرانی و همچنین عدد فرود جریان فوق بحرانی بر عملکرد صفحات مشبک تاثیرگذار است. در تمامی حالات مورد بررسی نیز استهلاک انرژی سیستم از استهلاک انرژی پرش هیدرولیکی آزاد بیشتر است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش عدد فرود موجب افزایش عملکرد صفحات مشبک (افت انرژی نسبی) و کاهش بازده صفحات مشبک (اختلاف بین افت انرژی نسبی سیستم با افت انرژی پرش هیدرویکی آزاد) شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که صفحه مشبک با نسبت روزنه 50 درصد که در فاصله 125 سانتی متری دریچه قرار می گیرد، عملکرد بهتری دارد.
    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، پرش هیدرولیکی، صفحات مشبک، عدد فرود، مطالعه آزمایشگاهی
  • حنانه شفاعت طلب دهقانی، مهدی اسمعیلی ورکی، افشین اشرف زاده صفحات 63-80
    سرریزهای کنگره ای اغلب گزینه ای مطلوب برای تنظیم تراز سطح آب در کانال بالادست و افزایش دبی جریان هستند. این سازه ها به دلیل عملکرد هیدرولیکی و تطبیق پذیری هندسی شان، به عنوان تخلیه کننده و هوادهنده جریان، کاربرد وسیعی در کانال ها، رودخانه ها، استخرها و مخازن سدها دارند. با وجود این، طراحی بهینه آنها به علت ویژگی های پیچیده جریان و شمار زیادی از متغیرهای هندسی و هیدرولیکی، دشوار است. از جمله پارامترهای اثرگذار بر ضریب دبی جریان در سرریزها، وضعیت رسوب گذاری در بالادست و استغراق در پایین دست است که در نتیجه آن، عملکرد این سازه ها تحت تاثیر قرار می گیرد. در این پژوهش، با اجرای 408 آزمایش، تاثیر افزایش ترازهای مختلف بستر پایاب (افزایش تراز بستر کانال پایین دست به یک سوم و دو سوم ارتفاع سرریز) بر تغییر ضریب دبی جریان در سرریز کنگره ای پلان ذوزنقه ای با هندسه های مختلف در شرایط بدون رسوب و تراز رسوب گذاری 90 درصد ارتفاع سرریز، به صورت آزمایشگاهی بررسی شد. تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش تراز بستر پایاب به یک سوم ارتفاع سرریز، تاثیری بر ضریب دبی جریان در سرریزهای مورد مطالعه ندارد اما با افزایش تراز بستر پایاب به دو سوم ارتفاع سرریز، به دلیل کاهش حجم توده هوای محبوس در زیر تیغه های ریزشی جریان و در نتیجه تغییر الگوی ریزشی جریان از حالت جهنده به چسبنده که افت هد جریان را در بالادست این سرریزها به دنبال دارد، ضریب دبی جریان در سرریزهای کنگره ای ذوزنقه ای در شرایط بدون رسوب بین 3/3 تا 2/12 درصد و تراز رسوب گذاری 90 درصد ارتفاع سرریز در بالادست بین 1/2 تا 2/9 درصد نسبت به شرایط پایاب غیرمستغرق در دبی حداکثر افزایش می یابد. همچنین، برای برآورد ضریب دبی جریان سرریزهای کنگره ای پلان ذوزنقه ای در شرایط رسوب گذاری در بالادست و پایاب مستغرق معادله ای ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تراز بستر پایاب، رسوب گذاری، سازه کنترل، سرریز کنگره ای، ضریب دبی جریان
  • مهدی خلف شوشتری، نوید خیاط، احد نظر پور صفحات 81-94
    تحکیم پذیری و پایداری خاک متاثر از وجود املاح در خاک و به ویژه در ارتباط با رطوبت است و این موضوع یکی از مشکلات در احداث کانال های آبیاری و زهکشی است. در این پژوهش، تاثیر گچ طبیعی بر خصوصیات فیزیکی و نشست پذیری خاک رس بررسی شده است. به منظور تطابق بهتر نتایج آزمایش ها با شرایط بهره برداری، نمونه های خاک رس از منطقه دشت ارایض خوزستان (جنوب غرب ایران) با گچ طبیعی موجود در همان منطقه مخلوط و نمونه هایی با درصدهای مختلف گچ تهیه گردید. نمونه ها بر اساس ترکیب وزنی خاک و گچ طبیعی با نسبت های 1 ، 4 ، 10 و 15 درصد مخلوط و برای حصول اطمینان از میزان گچ در آنها، آزمایش شیمیایی استاندارد به کار گرفته شد. به منظور تعیین برخی ویژگی های عمومی خاک نیز آزمایش های شناسایی انجام گرفت. برای بررسی میزان انحلال، از آزمایش تحکیم استفاده شد؛ برای این کار، نمونه های آب خروجی حاصل از فرآیند تعویض آب مقطر در جام دستگاه تحکیم با دوره زمانی یک روزه، و تحت تنش های 25/0، 5/0، 1، 2، 4 و 8 کیلوگرم بر سانتی متر مربع، اندازه گیری ECبه مدت یک ماه دنبال شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش مقدار گچ، نشانه خمیری و وزن مخصوص خشک نمونه های خاک کاهش ولی میزان نفوذپذیری و نشست افزایش می یابد. از آنجا که در محاسبه میزان نشست خاک های گچ دار، علاوه بر میزان گچ، پارامترهایی مانند ضریب فشردگی حجمی و تنش موثر هم تاثیر گذارند، این عوامل نیز بررسی شدند و با در نظر گرفتن آنها رابطه ای تجربی بین فشار موثر تحکیم، درصد گچ و ضریب فشردگی پیشنهاد گردید.
    کلیدواژگان: تخلخل، گچ طبیعی، نشست خاک، نفوذپذیری
  • سعید اکبری فرد، محمدرضا مددی، مریم علیان نژاد صفحات 95-112
    روندیابی سیلاب یکی از پیچیده ترین مسائلی است که در علم هیدرولیک کانال های باز و مهندسی رودخانه بررسی می شود. در میان روش های مختلف روندیابی سیلاب، روش ماسکینگام که پرکاربردترین روش هیدرولوژیکی است، اهمیت زیادی در مطالعات سیلاب رودخانه ها دارد و از دقت بالایی برخوردار است. تخمین صحیح پارامترهای موجود در مدل غیرخطی ماسکینگام همواره مورد توجه محققان بوده و از روش های مختلفی بدین منظور استفاده شده است. در مقاله حاضر، از الگوریتم جدید جستجوی گرگ (WSA) استفاده شده است. برای ارزیابی مقادیر بهینه پارامترهای مدل ماسکینگام، تابع هدف به صورت کمینه سازی مجموع مربعات باقیمانده ها (SSQ) بین حجم خروجی های مشاهداتی و روندیابی شده در نظر گرفته شد. به منظور بررسی میزان مطلوبیت یافته های تحقیق، نتایج حاصل از الگوریتم جستجوی گرگ با نتایج سایر روش های فرا ابتکاری شامل الگوریتم ژنتیک (GA)، الگوریتم گروه ذرات (PSO)، الگوریتم جستجوی هارمونی (HS) و الگوریتم رقابت استعماری (ICA) مقایسه گردید. برای بررسی کارآمدی این الگوریتم ها از شش تابع محک استاندارد با ابعاد متفاوت استفاده شد. همچنین، تحلیل حساسیت روی اندازه جمعیت برای الگوریتم های مورد استفاده صورت پذیرفت. نتایج بررسی ها نشان می دهد که در میان الگوریتم های مذکور، الگوریتم جستجوی گرگ می تواند برآورد مناسب تری از مقادیر بهینه پارامترهای مدل ماسکینگام غیرخطی ارائه دهد به طوری که مقادیر ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا برای رودخانه کارده به ترتیب برابر با 778425/0 و 712358/0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی گرگ، بهینه سازی، روندیابی سیلاب، مدل هیدرولوژیک
  • فریبرز عباسی، فرحناز سهراب، نادر عباسی صفحات 113-128
    تعیین راندمان سامانه های آبیاری موجود و ارزیابی نحوه کار آنها از مهم ترین و ضروری ترین اقدامات لازم برای تصمیم گیری و تصمیم سازی های مرتبط با مصرف بهینه آب، الگوی کشت و کاهش تلفات آب آبیاری است. در این پژوهش، به منظور تهیه بانک اطلاعات راندمان های آبیاری در کشور، به جمع بندی نتایج مطالعات مرتبط با راندمان های آبیاری پرداخته شده است. نتایج حاصل از بررسی های مزرعه ای در سامانه ها و شبکه های مختلف آبیاری (سنتی و پایین دست سدها) در سطح کشور طی سال های 94-1370جمع آوری و تحلیل شدند. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که راندمان کاربرد آب آبیاری در کشور از 5/22 تا 5/85 درصد متغیر و میانگین آن 0/56 درصد است؛ به طوری که متوسط این راندمان در سامانه های کرتی، نواری و جویچه ای به ترتیب 3/55، 9/52 و 5/52 درصد است. از بین روش های بارانی نیز روش رول لاین (آبفشان غلطان) و کلاسیک ثابت به ترتیب بیشترین (9/66 درصد) و کمترین (1/52 درصد) راندمان کاربرد را دارند و در آبیاری قطره ای این کمیت 1/71 درصد است. متوسط راندمان کاربرد آب آبیاری در سامانه های آبیاری تحت فشار و سطحی به ترتیب 6/66 و 6/53 درصد است. با مقایسه روش های مختلف آبیاری تحت فشار مشاهده می شود که میانگین راندمان کاربرد آب آبیاری در روش های آبیاری بارانی 1/62 و در روش های آبیاری قطره ای 1/71 درصد است. بررسی روند تغییرات راندمان آب آبیاری طی سال های مختلف نشان می دهد که راندمان کاربرد آب آبیاری در دو دهه 80-71 و 90-81 و سال های 94-91 به ترتیب 52، 4/58 و 8/58 درصد بوده است. همچنین، بررسی ها نشان می دهد که راندمان انتقال و توزیع نیز در دهه های مذکور به ترتیب 0/67، 5/68 و 2/74 درصد بوده است. بدین ترتیب، راندمان کل در دهه های یاد شده به ترتیب 8/34، 0/40 و 6/43 درصد برآورد می شود بدین معنا که از سال 1375 (نیمه دهه 80-71) تا سال 1394 راندمان کل آبیاری، هر سال حدود یک درصد رشد داشته است. به عبارتی، از سال 1375 به بعد روند افزایشی راندمان آبیاری مطابق مقادیر پیش بینی شده در برنامه های توسعه ای کشور (حدود 1 درصد) بوده است. از علل مهم افزایش راندمان در این دهه ها می توان به تجهیز و نوسازی اراضی، افزایش میزان آگاهی های بهره برداران درباره مسائل آب و خاک، گسترش شبکه های آبیاری، توسعه سامانه های نوین آبیاری، و ترویج و انتقال یافته های تحقیقاتی به بهره برداران اشاره کرد.
    کلیدواژگان: راندمان های آبیاری، سامانه های آبیاری، مدیریت آبیاری
  • پیمان ورجاوند، مهدی قمشی، علی حسین زاده دلیر، داوود فرسادی زاده صفحات 129-144
    جریان غلیظ زمانی اتفاق می افتد که اختلاف چگالی بین دو سیال وجود داشته باشد. این نوع جریان یکی از مکانیزم های مهم در انتقال و رسوبگذاری مواد غیرچسبنده در مخازن با دره های باریک و عمیق هستند. در تحقیق حاضر 63 آزمایش جریان غلیظ رسوبی اجرا شد تا تاثیر دو شکل و سه ارتفاع زبری مصنوعی روی رفتار این جریان نسبت به بستر صاف بررسی شود. پروفیل های قائم سرعت و غلظت در بدنه جریان برداشت شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که وجود زبری باعث افزایش ضخامت بدنه جریان غلیظ به مقدار متوسط 47 درصد، کاهش سرعت حداکثر به مقدار متوسط 29 درصد، و افزایش فاصله سرعت حداکثر از بستر به مقدار متوسط 163 درصد می شود. همچنین، برای زبری های مختلف در شرایط خاص هیدرولیکی و تحت تاثیر عوامل عدد فرود جریان، زبری نسبی و عامل انسداد پدیده برخاستگی مشاهده گردید. این رفتار پروفیل سرعت را در بدنه جریان تحت تاثیر می دهد به نحوی که با وقوع برخاستگی مقدار سرعت حداکثر 5 تا 25 درصد در طول جریان افزایش می یابد. با بررسی مقدار رسوبگذاری در طول جریان، مشخص گردید که وجود زبری ها، به شرط وقوع نیافتن برخاستگی، رسوبگذاری را به طور متوسط 223 درصد افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: بستر زبر مصنوعی، پدیده برخاستگی، پروفیل سرعت، جریان غلیظ رسوبی، مقدار رسوبگذاری
  • امیر مرادی نژاد، امیر حمزه حقی آبی، مجتبی صانعی، حجت الله یونسی صفحات 145-158
    یکی از مشکلاتی که در اکثر آبگیرها به وجود می آید، ورود و تجمع رسوب به دهانه آبگیر و کاهش راندمان آبگیری است. کنترل رسوب در آبگیرها از مسائل پیچیده مهندسی رودخانه است. برای کاهش رسوب ورودی به دهانه آبگیر می توان از مجموعه روش های کنترل کننده ورود رسوب به آبگیر و نیز از تخلیه کننده ورود رسوب از دهانه آبگیر استفاده کرد. در این تحقیق تاثیر زاویه و فاصله آبشکن از دهانه آبگیر همراه با دیوار جداکننده بر کنترل رسوب و راندمان آبگیری به صورت آزمایشگاهی بررسی شد. تاثیر چهار زاویه 30، 45، 60 و 90 درجه و چهار فاصله آبشکن از مرکز آبگیر b3، b5/2، b2 و b در ساحل مقابل آبگیر بررسی شده است (b عرض کانال آبگیر است). نتایج این بررسی نشان می دهد که آبشکن با زاویه 60 درجه و در فاصله b2 از مرکز دهانه آبگیر نسبت به زاویه های 30، 45 و 90 درجه، به ترتیب 27، 14 و 12 درصد عملکرد بیشتری در کاهش رسوب و 53، 45 و 16 درصد افزایش دبی انحرافی به آبگیر داشته است. همچنین، با افزایش پارامتر نسبت فاصله آبشکن به عرض آبگیر، نسبت دبی انحرافی به آبگیر برای زاویه های 30، 45، 60 و 90 درجه و 05/1=ū/uc به ترتیب 5، 13، 2 و 23 درصد، 08/1= ū/uc به ترتیب 2، 3، 3 و 2 درصد و 11/1=ū/uc به ترتیب 17، 24، 2 و 10 درصد افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: آبشکن، آبگیر، راندمان آبگیری، کنترل رسوب
|
  • Maryam Omrani, Mohammad Mehdi Heydari Pages 1-16
    Proper operation of irrigation networks because of population growth and limited water resources is essential. The poor operational performance of irrigation systems is partly as a result of improper distribution of water to the tertiary units and branches. In this study¡ the genetic algorithm has used in order to determine the optimal schedule of water distribution in BLMC channel of Bilavar network¡ located in Kermanshah Province. The optimal schedule of water distribution was presented in the form of single purpose¡ including minimizing the difference between the delivery and required amount of water for each farm. Initially¡ the genetic algorithm parameters and operators impact on the objective function were studied using sensitivity analysis. Suitable values for number of generations¡ population size¡ crossover and mutation probability for optimizing water distribution was determined to be 250¡ 200¡ 90% and 1%¡ respectively. In case of every 24 hours on and off water pump¡ differences between delivered and needed volume of water for all farms in Bilavar network¡ during first 10 days of April and first week of May¡ were 28910 and 14130 cubic meters¡ respectively. In this study¡ some hydraulic performance indices for irrigation programs presented by operator and program prepared by genetic algorithm were calculated. Adequacy¡ efficiency and Equity Index in the entire network for irrigation programs offered by the operator company were 0.97¡ 0.76 and 0.076 and for program prepared by the genetic algorithm¡ 0.985¡ 0.99 and 0.01 respectively. Result indicatethat the program prepared by the genetic algorithm has better hydraulic performance parameters.
    Keywords: Bilavar Irrigation Network, FLDWAV Model, Genetic Algorithm, Optimal Water Scheduling
  • Ghorban Mahtabi, Yaser Mehri Pages 17-32
    One of the main reasons of destruction of the coastal slopesand riverbanks is failure of side slopes under the rising water table or sliding of the side slopes under the drawdown of channel water. In this research, effect of variations of water table and channel water level (peak and drawdown conditions of flood, respectively) on the piping of coastal slopes was studied and effect of cutoff wall on the phenomenonwas investigated. Experiments were conducted in a seepage tank having a trapezoidal cross-section with the side slope of 1.5% and 0.58 mm mean diameter of the particles. Cutoff wall was fixed in the relative depths Z/d=0.5, 0.67, 0.83 and 1 (Z is the depth of cutoff wall and d is the depth of channel). Results of peak conditions of flood (rising the water table), under controled experiment showed the relative channel water level was equal to y/d=0.7. In the experiment with cutoff wall Z/d=1 and without occurrance of piping, exit flow gradient was decreased approximately 41 present with respect to the control experiment. Piping was occurred only in the relative channel water level equal to y/d=0.167. Results of drawdown conditions of flood showed, piping phenomenon occured in the all channel water level. In the experiments with cutoff wall, in the cases with high water table, despite of existence of cutoff wall, increasing the exit flow gradient caused piping phenomenon in the all of the experiments because of increasing hydraulic head. Other wise, in the experiment with the relative water table equal to h/d=0.933, piping was occurred in the all depths of cutoff.
    Keywords: Drawdown of Channel Water, Pore Water Pressure, Raising the Water Table
  • Maryam Pashazadeh, Manouchehr Heydarpour, Seyed Hossein Saghaiian Nejad, Seyed Hossein Razavian Pages 33-46
    Sharp crested weirs and sluice gates, because of their ease of making, water surface control potential and flow rate capabilities measuring have been broadly studied. Since the nature of flow on the weirs is highly complicated, mostly the driven equations are taken in to account a series of simplified hypothesis that are bases of empirical experiments. On the other hand most of the weirs cause a relatively calm zone of water on their upstream, which is a place of waste material and sediments to precipitate that is the disadvantage of the device. With gradual storage of sediments, the condition of flow changed and driven equations will lose their precision. In this case composition of weir and gate can be a useful solution for passage of floating materials over the weir and transmission of sediment materials from the lower part of the gate. In this study, hydraulic characteristics of the 18 combined model of trapezoidal weir-gate in the tree groups with three different opening gates at the end of an open channel with a circular cross section were studied. Using dimensional analysis, analytical solutions and statistical analysis, an equation for combined discharge by combined model of weir-gate was introduced and was evaluated by experimental data. The Results showed that the obtained discharge coefficient have a good agreement with experimental data.
    Keywords: Combined Model of Trapezoidal Weir, Gate, Dimensional Analysis, Discharge Coefficient
  • Rasoul Daneshfaraz, Sina Sadeghfam, Ali Rezazadeh Joudi Pages 47-62
    The energy dissipation through hydraulic structure is an important issue in hydraulic engineering. The performance of hydraulic structure with regard to energy dissipation can provide stability of structure and river bed. In this study the laboratory investigation on screen performance as the energy dissipator of supercritical flow is evaluated. The investigated parameters include: Froude number; screen porosity and location of screens. The Froude number of supercritical flow could vary within the range of 2.5 to 8.5, and the screen openings were 40 and 50%. Also the location of screens was considered as 62.5, 125 and 250 cm after supercritical flow generator gate. The results indicate that screen openings, location of screens from supercritical flow generator gate and also Froude number of supercritical flow have a significant effect on screen performance. The energy dissipation of system through screens was more than free hydraulic jump in the entire evaluated cases. The results also showed that the increasing Froude number results in screen performance (relative energy dissipation) increase, but screen efficiency (difference between the relative energy dissipation of system from free hydraulic jump) decrease. Also the screen with 50 openings which was been located at 125 cm from gate had the best performance.
    Keywords: Energy Dissipation, Experimental Investigation, Froude Number, Hydraulic Jump, Screens
  • Hananeh Shafaattalab Deghani, Mehdi Esmaeili Varaki, Afshin Ashrafzadeh Pages 63-80
    Labyrinth weirs are often a favorable design option to regulate water surface elevation in upstream canal and increase flow capacity. Due to their hydraulic performance and geometric versatility, labyrinth weirs have been used extensively in canals, rivers, ponds, and reservoirs as energy dissipaters, flow aerators, and spillways. Nevertheless, it can be difficult for engineer to optimally design, labyrinth weirs due to the complexities of nappe behavior and many geometric and hydraulic variables. A level of sedimentation in upstream and submergence in downstream of the weirs are effective parameters which affects the discharge coefficient, and the performance of these structures. In this investigation effects of 408 tests of different levels of tail water (increase of downstream canal bed level to one third and two third of weir height) and upstream sedimentation level (non-sedimentation and sedimentation level of 90 percent of weir height) on the discharge coefficient of different geometers of trapezoidal labyrinth weirs was investigated experimentally. The analysis of results indicated that increase of tail water level to one third of weir height didn’t affect on the discharge coefficient of weirs. By increasing tail water depth to two third of weir height, air cavity volume under nappe decreased. Therefore, the flow pattern of the nappe changed from leaping to clinging condition and upstream head decreased. As a result, the labyrinth weirs discharge coefficient in non-sedimentation and sedimentation level of 90 percent of weir height increased about 3.3 to 12.2 and 2.1 to 9.2 in comparison with non-submergence tail water for maximum discharge respectively. Finally, the statistical equation for estimation of the discharge coefficient of trapezoidal labyrinth weirs for upstream sedimentation and submerged conditions was developed.
    Keywords: Discharge Coefficient, Labyrinth Weir, Sedimentation, Regulate Structure, Tail Water Level
  • Mehdi Khalaf, Shoushtari, Navid Khayat, Ahad Nazarpour Pages 81-94
    Consolidation and stability of soil is influenced by the presence of minerals in the soil and it is especially related to its moisture which is prevalent difficulty in the construction of irrigation and drainage networks. In this research, the effect of natural gypsum on the physical properties of silty soil and its settlement was studied. In order to achieve answers which comply with the conditions of operation, samples were collected from the construction site, containing natural gypsum in soil. Samples were selected, based on a weighted combination of soil and natural gypsum, with percentages of 1%, 4%, 10% and 15% and by conducting standard chemical tests to determine the percentage of gypsum and some general properties of soil were determined. In order to assess the rate of dissolution, consolidation test was also conducted and in this process EC was measured for a month in outlet water samples extracting from the process of replacing distilled water, in a one-day period and under the stresses of 0.25, 0.5, 1, 2, 4 and 8 kg/cm2 in the consolidation device. The results showed that by increasing the amount of gypsum, plasticity index and dry density of soil samples have decreased, but permeability and settlement rates was increased. Since in the calculation of settlement of gypsum-containing soils, parameters such as volumetric compression ratio and stress are also effective, an emperical formula was developed for predicting relationship between consolidation pressure, percentage gypsum and consolidation coefficient.
    Keywords: Natural Gypsum, Permeability, Porosity, Soil Settlement
  • Saeed Akbarifard, Mohammad Raza Madadi, Maryam Aliannejad Pages 95-112
    Flood routing is one of the most complex problems that is encountered in open channel hydraulics and river engineering. Among the different flood routing methods, the Muskingum model, as the most applied hydrologic method of flood routing, has been widely used with high accuracy in river flood studies. The parameters estimation of the nonlinear Muskingum flood-routing model has been considered by different researchers. In this paper, the wolf search algorithm (WSA) was used to this for assessing the optimum values of Muskingum parameters, the objective function was defined as the minimizing of the sum of square residuals between the observed and routed outflows. To investigate the suitability of research findings, the results of the WSA were compared with other heuristic algorithms including genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO), harmony search (HS), and imperialist competitive algorithm (ICA). Six benchmark functions with different dimensions were used to evaluate the capability of algorithms. The results showed that the WSA is capable of providing satisfactory estimates of nonlinear Muskingum parameters. The obtained values of R2 and RMSE were 0.99261 and 2.419886 for Kardeh river and 0.778425 and 0.712358 for Wilson river, respectively.
    Keywords: Flood Routing, Hydrologic Model, Optimization, Wolf Search Algorithm
  • Fariborz Abbasi, Farahnaz Sohrab, Nader Abbasi Pages 113-128
    Due to specific climate conditions in Iran and impossibility of increasing new resources of water for agricultural sector, agricultural water management is essential for improving water productivity. Assessment of low irrigation efficiency in the Country and providing appropriate solutions to improve irrigation efficiency and water productivity at the national level can be a great help for modifying irrigation efficiency. For this purpose, available data on irrigation efficiencies in different irrigation systems and differnet irrigation networks (traditional and modern) were analyzed. Analysis was based on results obtained from about 200 field scale studies including 1900 measured irrigation events across Iran from 1991 to 2015. The finding showed that application irrigation efficiency (Ea) ranged between 22.5 and 85.5% having meant of 56%. The averages of Ea in the basin, border and furrow irrigation systems were 55.3, 52.9 and 52.5%, respectively. Although, Ea in sprinkler irrigation systems for example wheelmove and solid set systems were 66.9 and 52.1%, respectively. Average of Ea in pressurized and surface irrigation systems were 66.6 and 53.6%, respectively. As well as, Ea in sprinkler and drip irrigation systems were 62.1 and 71.1%, in order. Results also indicated that Ea over three decades (1992-2001, 2002-2011, and 2012-2015) were 52, 58.4, and 58.8%, respectively. However, network irrigation efficiency for three decades was in order of 67, 68.5 and 74.2%. As a result, total irrigation efficincey (Ep) was 34.8, 40 and 43.6% in these decaceds, respectively. This means that, Ep had annully increased about 1% from 1996 to 2013. An important reason for increase of irrigation efficiency over these decades are improvment of knowledge of users and beneficiars with regards to water and soil issues, improvment of new irrigation systems and extension of research findings to operators and beneficiars.
    Keywords: Irrigation Efficiency, Irrigation Systems, Water Management
  • Peyman Varjavand, Mehdi Ghomeshi, Ali Hosseinzadeh, Dalir, Davoud Farsadizadeh Pages 129-144
    Density currents are formed when gravity acts upon a density difference between two different fluids. These currents are the most important transport mechanisms and deposition of noncohesive sediments in narrow and deep reservoirs. In this research, 63 experiments were performed to investigate the effects of two shapes and three heights of artificial roughness on sediment-laden density currents. Velocity and concentration profiles were measured in the body of current. Results showed that presence of roughness causes 47% increasing in the density current body thickness, 29% decreasing in the maximum value of velocity and 163% increasing in the distance of peak value of velocity point from the bed in the normal velocity profile. Also for different roughness and with special hydraulic conditions, Lifting phenomenon has been observed, which is affected by densimetric Froude number, relative roughness and blockage factors. This phenomenon effects on the velocity and causes 5-25% increasing in the maximum value of velocity the stream line of current. Sedimentation rate in the current over rough bed is approximately 223% more than smooth bed if lifting phenomenon has not be occurred.
    Keywords: Artificial Rough Bed, Lifting Phenomenon, Sediment, Laden Density Current, Sedimentation Rate, Velocity Profile
  • Amir Moradinejad, Amir, Hamzeh Haghiabi, Mojtaba Saneie, Hojatollah Yonesi Pages 145-158
    A major problem with which most of the lateral intakes, is accumulation and sediments entering the intake entrance and as a result diversion efficiency is reduced. Sediment control is one of the most important issues in river engineering. To reduce sediment entering the intake entrance several methods of controlling the sediment entering to the intake entrance and the exit of sediments from sediment out let is used. In this study effect of the location, and angle of the spur dike by using skimming wall on the amount of delivered sediment into the lateral intake and intake ratio were tested. Effects of angle variations (30, 45, 60, 90) of spur dike and spur dike location (b, 2b, 2.5b, 3b) on intake ratio and delivered sediment into the intake were investigated (b is the intake width). Results showed that discharge of 60 lit/s, and spur dike with 60 degree angle and 2b distance from the center intake entrance in combination with the skimming wall compared to an angle of 30, 45 and 90 degrees, respectively caused 27, 14 and 12 percent less sediment and 53, 45 and 16 percent superior discharge into the intake divertions. Also by increasing the value of parameter of the ratio of distance of spur dike, to the width of intake, the ratio of flow deviation to the intake for angle of 30°, 45°, 60° and 90°, and ū/uc=1.05 was 5, 13, 2 and 23% respectively, and for ratio of ū/uc=1.08 was 2, 3, 3 and 2% respectively, and for ū/uc=1.11 was 17, 24, 2 and 10 percent increase respectively.
    Keywords: Intake, Intake Ratio, Sediment Control, Spur Dike