فهرست مطالب

  • سال چهاردهم شماره 1 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/01/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • اکبر صفرزاده*، سیامک خیاط رستمی، بابک خیاط رستمی صفحات 1-17
    در این تحقیق، نسبتهای بهینه هندسی سرریز کلید پیانویی نامتقارن مد نظر قرار گرفته و با مدل سازی آزمایشگاهی و عددی به بررسی تاثیر افزایش هد آب بالادست بر نحوه توزیع جریان بر روی تاج سرریز کلید پیانویی پرداخته شد. تاثیر ارتفاع نسبی بر راندمان سرریز کلید پیانویی با رویکرد افزایش عرض کلید واحد و ثابت نگه داشتن ارتفاع، بر راندمان سرریز، مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاکی از افزایش راندمان سرریز با کاهش ارتفاع نسبی است. از روابط تحلیلی موجود در مراجع، برای محاسبه دبی عبوری از سرریز بهینه هیدرولیکی به ازای هد آب بالادست و همچنین برای محاسبه ضریب دبی مدل آزمایشگاهی استفاده شد. اختلاف ضرایب دبی آزمایشگاهی و مقادیر محاسباتی با روش تحلیلی موجود بالا بوده و دقت پایین روابط موجود را نشان می دهد. در این تحقیق روابط جدیدی برای تعیین ضریب دبی سرریز کلید پیانویی و سهم تاج کلید ورودی، تاج جانبی و تاج کلید خروجی از تخلیه جریان برحسب نسبت هد بالادست آب به ارتفاع سرریز کلید پیانویی نامتقارن، با طرح هندسی بهینه، ارائه شده و پس از مقایسه نتایج مدل جدید با نتایج آزمایشگاهی موجود، برتری آن نسبت به روابط تحلیل ارائه شده در مراجع نشان داده شد.
    کلیدواژگان: سرریز کلید پیانویی نامتقارن، شبیه سازی عددی، رابطه تحلیلی، خطوط جریان، ضریب دبی
  • پوریا امیدوار*، مهران خیرخواهان، خسرو حسینی صفحات 19-33
    یکی از مسائل مورد علاقه محققین در علم هیدرولیک، بررسی نحوه حرکت ذرات رسوب و تغییرات شکل سطح بستر رسوبی (مورفولوژی) ناشی از جریان آب بالای رسوبات می باشد. در این مقاله به کمک روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) جریان دوفازی آب-رسوب مدل سازی شده است. از ویژگی های روش های لاگرانژی می توان به قابلیت مدل سازی تغییرشکل های بزرگ و مرزهای حدواصل میان دو سیال مختلف و همچنین ردیابی ذرات در مدل های چندفازی اشاره کرد. در این مطالعه جهت انجام مدل سازی از توسعه کد SPHysics2D بهره گرفته شده است که در آن مقادیر فشار به صورت صریح و به کمک معادله حالت محاسبه می شوند. برای بررسی رفتار فاز رسوبات، مدل غیرنیوتنی ویسکوپلاستیک هرشل بالکی پاپاناستاسیو (HBP) مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین در این مدل توسعه یافته برای بررسی تعامل ذرات دانه ای رسوبات از میانگین گیری هارمونیک میان لزجت و برای تعامل دو فاز مختلف از معادله Owen استفاده شده است. در این تحقیق به علت وجود اختلاف چگالی میان دو فاز آب و رسوب، از یکی از روش های اصلاح شده موجود برای معادلات پیوستگی و مومنتوم استفاده گشته است. برای بررسی صحت عملکرد مدل ویسکوپلاستیک به کار گرفته شده در کد، از مدل آزمایشگاهی شکست سد ذرات دانه ای استفاده گردید و پس از آن برای بررسی کد دو فازی توسعه یافته از مدل آزمایشگاهی شکست سد آب-رسوب با بستر متحرک استفاده گشت. نتایج حاکی از آن است که مدل به کار گرفته شده در این تحقیق قابلیت بالایی در شبیه سازی سیستم های دوفازی آب- رسوب خواهد داشت.
    کلیدواژگان: SPH، مدل رئولوژیکی HBP، مدل اون، شکست سد با بستر متحرک
  • احسان بهنام طلب*، علی چشمی، فرهاد خامچین مقدم صفحات 35-48
    در این پژوهش، تاثیر احداث تک آبشکن متخلخل بر پارامترهای هیدرولیکی جریان در کانال باز با استفاده از مدل عددی به کمک کالیبراسیون مدل غیرخطی فورشهایمر بررسی شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار Flow3D و برای شبیه سازی جریان آشفته از مدل آشفتگی RNG استفاده شده است. بدین منظور آبشکن متخلخل با مشخصات مختلف، شبیه سازی و با انجام آنالیز حساسیت، ضرایب مناسب موردنیاز در معادله فورشهایمر تعیین شد. بر اساس آنالیز حساسیت و مقایسه نتایج با نتایج مدل فیزیکی مشخص گردید اغلب پارامترهای جریان، حساسیت زیادی نسبت به ضریب جمله غیرخطی مدل فورشهایمر دارند و در برخی موارد مدل با اعدادی خارج از محدوده پیشنهادی نرم افزار، کالیبره گردید. بررسی ها نشان داد، افزایش تخلخل موجب کاهش قابل توجه سرعت جریان و کوچک شدن محدوده اثر مقدار بیشینه این پارامتر می گردد. نتایج این تحقیق نشان داد افزایش تخلخل آبشکن، موجب کاهش ارتفاع آب در بالادست آبشکن و افزایش ارتفاع در پایین دست آبشکن می شود. همچنین مشاهده گردید افزایش تخلخل از مقدار بیشینه سرعت کاسته و طول اثر آن را کاهش و نیز کمینه سرعت را افزایش خواهد داد.
    کلیدواژگان: آبشکن متخلخل، مدل عددی، مدل فورشهایمر، ضریب درگ، آنالیز حساسیت، Flow3D
  • مجتبی کریمایی طبرستانی*، امیررضا زراتی صفحات 49-64
    پدیده آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل ها به عنوان یکی از عوامل اصلی در تخریب و همچنین افزایش هزینه های بهره برداری و نگهداری پل ها می باشد. از طرفی پایه ها با مقطع مستطیلی به علت محدوده وسیعتر منطقه جدایش جریان در اطراف پایه، در معرض آبشستگی شدیدتری قرار دارند. در تحقیق حاضر اقدام به ارائه یک روش نیمه تجربی برای محاسبه تغییرات زمانی عمق آبشستگی در جلوی پایه مستطیلی با دماغه گرد و در شرایط جریان غیرماندگار شد. در این روش در هر گام زمانی حجم حفره آبشستگی متناسب با حجم رسوب جابجا شده از یک معادله انتقال رسوب محاسبه می گردد و در ادامه عمق آبشستگی با توجه به حجم معلوم حفره آبشستگی بدست می آید. برای بررسی کارایی روش حاضر از نتایج داده-های آزمایشگاهی مختلف استفاده شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که معادله انتقال رسوب برای محاسبه حجم رسوبات انتقال یافته در پدیده آبشستگی در جریان غیرماندگار نیاز به اصلاح دارد که مقدار ضریب اصلاح تابعی از مشخصه های هیدروگراف جریان نظیر زمان شاخه بالارونده و پایین رونده و همچنین شدت جریان در اوج هیدروگراف می باشد. به عنوان نمونه هر چه زمان شاخه بالارونده هیدروگراف کوتاه تر بوده و در واقع هیدروگراف تیزتر باشد ضریب اصلاح بزرگتر (انتقال رسوب بیشتر) خواهد بود. در نهایت مقایسه نتایج مربوط به محاسبه تغییرات زمانی عمق آبشستگی محاسباتی و عمق آبشستگی نهایی ناشی از عبور هیدروگراف با داده های آزمایشگاهی نشان داد که حداکثر اختلاف در حدود 10 درصد است که نشان دهنده دقت مناسب روش حاضر نسبت به معادلات تجربی گذشته می باشد.
    کلیدواژگان: پایه پل مستطیلی شکل، تغییراتی زمانی عمق آبشستگی، جریان غیرماندگار، روش نیمه تجربی، معادله انتقال رسوب
  • محمود فغفور مغربی*، آرش احمدی، کاظم اسماعیلی صفحات 65-77
    اغلب مجاری طبیعی دارای مقاطعی هستند که با افزایش سطح آب در آنها مساحت مقاطع به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد. این مقاطع دارای سیلاب دشتهای کم و بیش عریضی هستند. مقاطع مرکب دارای سیلابدشت بخصوص زمانیکه از هندسه نامتقارنی برخوردار هستند، پیچیدگی های هیدرولیکی زیادی را به جریان تحمیل می کنند. تخمین منحنی دبی- اشل در این نوع از مجاری هیدرولیکی یکی از مسائل مهندسی رودخانه است. در این مقاله با استفاده از مفهوم کنتورهای هم سرعت در روش اندازه گیری تک نقطه ای سرعت (SPM) و پارامترهای هیدرولیکی و هندسی مقطع جریان و بکارگیری آن ها در فرآیند کمینه سازی خطا، رابطه ای نسبی برای تخمین منحنی دبی-اشل در مقاطع مرکب معرفی شده است. در این روش برای ترسیم منحنی دبی-اشل در مقاطع مختلف، فقط اطلاعات دبی در یک تراز مرجع، مورد نیاز است. نتایج این پژوهش بیانگر آنست که روش پیشنهادی در تخمین منحنی دبی-اشل مقاطع مرکب نامتقارن حتی مقاطع دارای سیلابدشت های با تراز های مختلف از دقت مناسبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: مقطع مرکب نامتقارن، منحنی دبی-اشل، کنتورهای هم سرعت
  • سارا کهنسال، علیرضا مردوخ پور* صفحات 79-89
    در تحقیق حاضر، تشخیص آستانه خلازایی و خودکارسازی تشخیص فرآیند، با توجه به عمر مفید باقی مانده توربین نیروگاه سفیدرود بررسی شده است. ورودی مدل تولیدشده در برنامه MATLAB، شامل داده های حاصل از هیدروتوربین کاپلان واقع در نیروگاه برق آبی تاریک می باشد. روش پیشنهادی بر مبنای 61 ویژگی حاصل از 6 پارامتر حساسیت خلازایی و 17 شرایط عملیاتی می باشد. به هدف آموزش برنامه MATLAB، تعداد 12 مجموعه آموزش فردی و 4095 ترکیب منحصر به فرد ایجاد گردید و تعداد 408 داده جهت آزمون انتخاب شده است. داده های آموزشی با ترکیب نوع حسگر و ویژگی حساسیت خلازایی، جهت پیش بینی خلازایی به خدمت گرفته شدند و بهترین دقت داده های آموزشی به 98 درصد رسید. نتایج نشان داد که استفاده از فرآیند کاملا خودکار برای تعیین حساسیت و طبقه بندی خلازایی مناسب تر از یک فرآیند مبتنی بر آستانه های انتخاب شده به روش دستی می باشد. علاوه بر این، خودکارسازی روند تعیین آستانه خلازایی با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی و عمر مفید باقی مانده، بدون دخالت انسانی با دقت بسیار زیادتری همراه بوده است .
    کلیدواژگان: نیروگاه برق آبی، تشخیص خلازایی، عمر مفید باقی مانده، توربین کاپلان، برنامه MATLAB
  • پری ملکی، جواد احدیان*، سیدمحمود کاشفی پور، منوچهر فتحی مقدم، آنتون اشلایز صفحات 91-105
    یکی از روش های نوین حفاظت از سواحل رودخانه های آبرفتی در محل قوس ها و بهبود شرایط کشتیرانی استفاده از سازه سیستم تزریق هوا است. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تاثیر این سازه بر توپوگرافی بستر و الگوی جریان در کانال قوسی 90 درجه ملایم پرداخته شده است. بدین منظور آزمایش هایی تحت شرایط هیدرولیکی مختلف در اعداد فرود 37/0، 41/0، 45/0 و 47/0 و با 3 زاویه 0، 45 و 90 درجه و با 3 دبی تزریق هوا انجام شدند. نتایج نشان دادند وجود سازه در قوس موجب اصلاح الگوی مورفولوژی و توزیع سرعت شد به طوری که بیشینه عمق آبشستگی را 47% کاهش و آن را از قوس بیرونی دور نمود و بیشینه سرعت را از قوس بیرونی دور کرده و به میانه فلوم منتقل نمود، علاوه بر آن زاویه 90 درجه دارای کمترین و زاویه صفر درجه بیشترین آبشستگی را در قوس خارجی دارند. همچنین با افزایش دبی تزریق هوا عمق آبشستگی کاهش یافت.
    کلیدواژگان: قوس رودخانه ها، آبشستگی، سیستم تزریق هوا، جریان ثانویه، الگوی جریان
  • محمد ذونعمت کرمانی*، سرگل معمار، مجید رحیم پور، علی اصغر بهشتی، آنتون اشلایز صفحات 107-121
    در این مطالعه تاثیر زاویه قرارگیری دو پایه پل نسبت به جهت جریان بر روی عمق تعادل آبشستگی در جلو پایه ها تحت شرایط آبشستگی آب زلال بررسی می شود. بدین منظور پایه ها با 4 زاویه مختلف نسبت به جهت جریان قرار داده می شوند. افزون بر این جهت حصول عمق تعادل آبشستگی در جلو پایه ها، آزمایشها تا رسیدن به زمان تعادل آبشستگی انجام میگردند. نتایج نشان می دهد که افزایش زاویه قرارگیری پایه ها، عمق و زمان تعادل آبشستگی در پایه ها را افزایش می دهد. کمینه و بیشینه عمق تعادل آبشستگی برای هر دو پایه به ترتیب در زوایای 0 و 60 درجه مشاهده می شود. با توجه به تجزیه و تحلیل نتایج، بیشینه عمق تعادل آبشستگی در جلو پایه ها، برای زوایای کوچکتر و مساوی 28 درجه در پایه بالادست حادث می گردد، درحالی که برای زوایای بزرگتر از 28 درجه به پایه پایین دست منتقل می گردد. در ادامه با بکارگیری روش رگرسیون خطی نیمه لگاریتمی و داده های مشاهداتی روابطی برای تخمین عمق آبشستگی درجلو پایه ها ارائه می شوند.
    کلیدواژگان: آبشستگی، اثر محافظت، الگوی جریان، گرداب نعل اسبی، پایه پل
  • شیما رحمانی، اصغر عزیزیان*، امیر صمدی صفحات 123-139
    مهمترین گام اصلی برای پیشگیری و مقابله با اثرات مخرب سیلاب، شناسایی مناطق مستعد سیل خیزی در سطح حوضه آبریز و زیرحوضه های آن می باشد. برای تعیین پتانسیل سیل خیزی حوضه های آبریز روش های مختلفی وجود دارد که استفاده از تکنیک های روی همگذاری لایه ها در بستر GIS از پرکاربردترین آنها می باشد. در پژوهش حاضر برای محاسبه وزن های مناسب عوامل موثر در شکل گیری سیلاب از یک روش متفاوت که در آن اندرکنش بین عوامل مورد استفاده نیز در نظر گرفته می شود، استفاده شده است. پس از محاسبه ضرائب تاثیر هر کدام از عوامل ورودی و بدست آمدن وزن نهایی آنها، از ترکیب خطی لایه های ورودی برای ساخت نقشه درجه سیلخیزی محدوده مطالعاتی در پنج دسته مختلف (خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم)، استفاده بعمل آمد. صحت سنجی نتایج حاصل از این روش توزیعی با سیلاب های خسارت زای مشاهداتی مقایسه گردید که نتایج بدست آمده حاکی از عملکرد بالای این روش به ویژه در شناسائی مناطق با درجه سیلخیزی زیاد و خیلی زیاد دارد. به عنوان نمونه، نتایج بدست آمده از روش توزیعی حاکی از آن است که وضعیت سیل خیزی در محل ایستگاه های هیدرومتری شیرگاه-تالار، رزن-نور، سلیمان تنگه، قرآن-تالار و دوآب-چالوس در دسته با خطر سیل خیزی زیاد و خیلی زیاد قرار می گیرند که کاملا با نتایج حاصل از سیلاب های مشاهداتی منطبق (که عمدتا دارای سیلاب های با دوره بازگشت بزرگتر 50 و 100 سال هستند) می باشند. یکی از ویژگی های قابل توجه دیدگاه توزیعی این است که در این دیدگاه تغییرات مکانی مناطق در خطر سیل بدست می آید و با استفاده از آن می توان مناطق پر خطر را بهتر و با دقت بیشتری شناسائی نمود.
    کلیدواژگان: پتانسیل سیل خیزی، دیدگاه توزیعی، سیلاب و مدیریت بحران
  • یادداشت تحقیقاتی
  • رحیم رضازاده، غلام عباس بارانی، امینه ناصری* صفحات 141-149
    بیشتر آسیب پل ها به دلیل آبشستگی اطراف پی های آن در طول سیلاب هستند. بنابراین برای حداقل سازی احتمال خرابی، یک مدل بهبود یافته برای تخمین عمق آبشستگی اطراف آنها لازم است. به دلیل اینکه آبشستگی در پایه های پل یک تابع پیچیده از مشخصات مصالح کف، ویژگی های سیال، مشخصات جریان و هندسه ی پایه است، معادلات تجربی توانایی تخمین دقیق عمق آبشستگی را ندارند. در این تحقیق، روشی سودمند برای تخمین عمق آبشستگی در خاک های چسبنده مبتنی بر راهکارهای هوش مصنوعی ارائه شده است. به منظور ارزیابی عملکرد روش ذکر شده از داده های آزمایشگاهی در دو حالت با بعد و بی بعد استفاده شده است. در اینجا ابتدا مدل مناسبی مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی ارائه شده و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شده است. متوسط ضریب همبستگی بدست آمده برای داده های بی بعد با استفاده از روش پیشنهادی 97/0 بوده است. در این مدل شبکه عصبی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک، مقدار ریشه میانگین مربعات خطا، 094/0 می باشد. نتایج حاصل نشان می دهد که شبکه عصبی مصنوعی و بهینه کردن آن با الگوریتم ژنتیک در تخمین عمق آبشستگی پایه های پل در بسترهای با رسوبات چسبنده در مقایسه با معادلات تجربی عملکرد بسیار بهتری دارد.
    کلیدواژگان: آبشستگی پایه پل، رسوبات چسبنده، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک
|
  • Siamak Khayat Rostami, Babak Khayat Rostami Pages 1-17
    In the present research, the flow over asymmetric rectangular Pianokey weirs with optimum geometrical ratio is modelled using experimental and numerical modeling. Effects of the water head on discharge distribution pattern over the weir crest is also studied. Effect of the relative height (P/Wu) is investigated on the efficiency of the Pianokey weir by changing the width of the unit key and keeping constant the weir height. The results showed that the weir efficiency increases by decreasing the relative weir height. Available analytical equations in the literature have been applied to compute the discharge passing over the hydraulically optimum weir and also the discharge coefficient for a given approach water head. Differences between the experimental and computed discharge coefficient values are considerable and thus the accuracy of the available equations is not sufficient. In this study, new equations have been developed to compute the discharge coefficient and discharge portions of the inlet key crest, outlet key crest and also the side crest of the asymmetric geometrically optimum Pianokey weirs against approach flow head. The consistency of the results of the new equations with experimental results is considerably higher than the results of available analytical equations in the literature.
    Keywords: Asymmetric Pianokey weir, numerical simulation, Analytical Equation, streamline, Discharge coefficient
  • Pourya Omidvar *, Mehran Kheirkhahan, Khosrow Hosseini Pages 19-33
    One of the most important problems, in the field of hydraulic science, is the study of the behavior of sediment particles and the morphology changes in water flows above sediments. In this research, twophase flow of water-sediment is modeled using the fully Lagrangian SPH method in weakly compressible form. One of the features of the SPH method is the ability to model large deformation, the interface between two phases, as well as particle tracing in multiphase models. In this study, the open-source SPHysics2D code is used where pressure is explicitly calculated using the equation of state. In order to investigate the behavior of sediment, the viscoplastic non-Newtonian model of Herschel -Bulkley Papanastasiou (HBP) has been used. Here, the water-sediment interface is modeled using Owen’s equation where a harmonic mean is used for the viscosity. Due to the density difference between phases, a modified method is used for the continuity and momentum equations. Moreover, an experimental data of the granular dam-break was used to validate the viscoplastic model, and also an experimental data of the dam-break over a moveable bed (water-sediment simulation)was utilized to study the performance of the two-phase flow model. The results indicated that the model of the present study has a high potential for simulating water-sediment systems.
    Keywords: SPH method, HBP rheological model, Owen’s model, movable dam break
  • Ehsan Behnamtalab *, Ali Cheshomi, Farhad Khamchin Moghaddam Pages 35-48
    In the present research, effects of a porous spur-dyke on the hydraulic characteristics of the flow in an open-channel have been numerically studied through non-linear Forschheimer model. The numerical simulations were performed in Flow3D package using RNG k-epsilon turbulence closure model. During simulations of the porous spur-dyke, suitable Friesheimer non-linear coefficients were determined for various cases with the sensitivity analysis. The sensitivity analysis and comparisons of the numerical results with the results of the physical model showed that most of parameters are completely dependent to Friesheimer non-linear term and the proposed software range for Friesheimer nonlinear coefficient is not suitable. The results showed that by increasing of the porosity of the porous spur dyke, the flow velocity and also the effect area of the maximum velocity will decrease. Also, by increasing of the porosity of the porous spur dyke, the upstream water depth of the spur dyke will decrease and the downstream water depth of the spur dyke will increase. It was also observed that by increasing of the porosity of the porous spur dyke, the maximum value of the velocity decreases and the minimum value of it increases.
    Keywords: Porous spur dyke, numerical simulation, Forschheimer model, Drag coefficient, Flow3D
  • Mojtaba Karimaei Tabarestani *, Amirreza Zarrati Pages 49-64
    Local scour around bridge pier is a major factor of bridge destruction and increase in maintenance and operation cost. In addition, due to higher extension of wake region around rectangular bridge pier, more local scour depth occurs in comparison to circular bridge pier. In the present study, a new semiempirical approach was developed for calculation of local scour depth at the upstream face of round nose and tail rectangular bridge pier during hydrograph event (unsteady flow condition). In this method, in each time step, the volume of scour hole or in other words the volume of sediment transport was calculated using a sediment transport equation (MPM). Then, scour depth was determined form the volume of scour hole by simplifying the shape of it. In order to examine the accuracy of the present method, experimental data from different sources were selected. Results showed that the sediment transport equation should be modified in order to determine the volume of transported sediment around bridge pier in an unsteady flow condition. The modification factor applied to sediment transport equation was a function of hydrograph characteristics such as time to peak, duration and time from peak to base flow as well as hydrograph peak flow intensity. For example, by decreasing the time to peak, the modification factor increased (more sediment transport). Finally, the comparison of calculated scour depth based on present method and experimental data showed the acceptable accuracy of present method in comparison to other empirical equation with maximum discrepancy of lower than 10%.
    Keywords: Rectangular bridge pier, time development of local scour, Unsteady flow, semi empirical method, sediment transport equation
  • Arash Ahmadi, Kazem Esmaili Pages 65-77
    Generally, natural open channels have sections in which by increasing the water level, the crosssectional area will be increased considerably. These sections have consisted of relatively wide floodplains. In compound channels with asymmetric cross-sections, the hydraulic behavior of the flow would be complicated. Rating curves estimation in compound channels is one of the most critical issues of river engineering. In the current study, a new approach based on the concept of the crosssectional isovel contours is introduced for the estimation of rating curves in compound channels. To extract the exponent values of the governing parameters, minimization approach is used to the difference between the observed and estimated data. In this method, in order to set up the rating curves in various cross-sections, it is only requisite to have the flow information at a reference water level. The results show that the proposed method has a good accuracy for predicting rating curves in asymmetric compound channels even in compound channels with different floodplain levels.
    Keywords: Asymmetric compound channel, Stage-discharge curve, Isovel contours
  • Sara Kohansal, Alireza Mardookhpour * Pages 79-89

    In this research، the evaluation of cavitation threshold detection and the automation of the detection process with regard to the Remaining Useful Life (RUL) of the Sefidrood power plant turbine، has been studied. The input of generated model by MATLAB program includes data driven from kaplan hydro turbine located on Tarik hydro power plant. The proposed model is based on 61 features resulting from 6 cavitation sensitivity parameters and 17 operational conditions. For training in MATLAB program, 12 individual data sets and 4095 unique combinations were created and 408 data were selected for examination. The training data combined with sensor rating and cavitation sensitivity feature were employed to predict the cavitation and the best training data set with 98% accuracy. The results showed that the use of a fully automated process for sensitivity determination and cavitation classification was more suitable than the use of a process based on manually selected thresholds. Furthermore, considering the operational conditions and RUL, the automation of determination of cavitation threshold without human intervention was much more accurate.
    Keywords: Hydro Power plant, Cavitation detection, Remaining useful life(RUL), Kaplan Turbine, MATLAB program
  • Pari Maleki, Javad Ahadian *, Seyed Mahmood Kashefipor, Manochehr Fathi, Moghadam, Anton Schleiss Pages 91-105
    An air-bubble screen is an innovative technique for riverbank protection along the bends which improve the navigation conditions in the alluvial rivers. In this research, the effects of this structure on a 90° mild and long bend on the bed morphology and flow pattern have been investigated. To this end, the experiments were carried out with three angles 0, 45, 90 degree and four Froude numbers of 0.37, 0.41, 0.45, 0.47 combined with three air discharge. Experiments performed in a mild bend using clearwater showed that the bubble screen was able to redistribute the velocity patterns and bed morphology in the bend. In addition, the results showed that maximum bend scouring is reduced about 47% andoccurs further away from the outer bank and high velocity zone shifted toward the center of the channel. The results showed that the maximum and minimum scour depths in outer bank with 0 and 90 degrees angles respectively. Also, by increase of air discharge ratio the maximum scour depth was decreased.
    Keywords: Rivers bend, Scour, Air -Boubble screen, Secondary flow, Flow Pattern
  • Mohammad Zounemat, Kermani *, Sargol Memar, Majid Rahimpour, Ali, Asghar Beheshti, Anton Schleiss Pages 107-121
    In this study, the impacts of skew angle of two bridge piers with respect to the flow direction on the equilibrium scour depth in front of the piers under clear water condition is investigated. For this purpose, the piers are aligned with four different skew angles with respect to the flow direction. Additionally, to obtain the equilibrium scour depth in front of the piers, the experiments are performed until reaching the equilibrium time. The results show that increasing the skew-angle increases the equilibrium scour depth and time. The minimum and maximum equilibrium scour depths at both piers occur at the skew-angles of 0 and 60 degree, respectively. Regarding the analysis of the results, the maximum equilibrium scour depths in front of the piers, for the skew angles less than 28 degree occur at the upstream pier while for the skew angles greater than 28 degree is shifted to the downstream pier. In the following, formula are provided to estimate the scour depths in front of the piers, utilizing the Semi-logarithmic linear regression method and observed data.
    Keywords: Scour, Sheltering effect, Flow Pattern, Horseshoe vortex, bridge pier
  • Shima Rahmani, Asghar Azizian *, Amir Samadi Pages 123-139
    The most important step for prevention of flood’s destructive effects is determining the flood-prone areas over the catchment. There are several approaches for flood prioritization and flood hazard mapping when it comes to flood subject, but the distributed and GIS-based methods are one of the best ones and widely used. Most of the studies that have carried out on this topic were based on analytical hierarchy process (AHP) or fuzzy analytical hierarchy process (FAHP) for estimating the weight of factors affecting the formation of the flood. These methods depend on experts comments and owing to their unfamiliarity with all factors that affect the flood formation, it maybe leads to significant biases in the final results and unreasonable analyses. On this basis, a new method which considers the interaction between the effective factors is used in this study. Finally, by using a linear combination the flood hazard map is created for the study area and divided into five classes including very high, high, moderate, low and very low. Verification of this approach by using recorded destructive floods at different hydrometric stations indicates that the performance of this method, especially onidentifying areas with very high and high hazard levels, is very remarkable. For example, the results of distributed approach in Shirgah-Talar, Razan-Noor, SoleimanTange, Ghoran-Talar and Doab-Challos hydrometric stations are completely matched with recorded historical floods that most of them have the return periods higher than 50-year and 100-year. One of the great advantages of this approach is that it can predict and determine the spatial pattern of flood-prone areas which is more important especially for local authorities and persons who are in areas with high danger of floods. After identifying the flood-hazard areas, the local authorities can set preventive measures for reducing flooddamages, design evacuation plans and run campaigns such as posters and maps to inform the residents about the hazardous areas.
    Keywords: Flood Potential, Distributed Approach, flood, Risk Management, Flood Hazard Level
  • Rahim Rezazadeh, Golamabbas Barani, Amineh Naseri * Pages 141-149
    Most of the bridges breakdown is due to scour around the foundation of bridge during the floodwater. Accordingly, an improved model is needed to estimate the depth of scour around the bridge pier, for minimizing the possibility of failure. Since the scour in the bridge pier is a complex function of floor materials specification, fluid characteristics, flow specification and basic geometry, thus experimental equations cannot estimate the scour depth accurately. In this paper, artificial intelligence approaches have been used to estimate scour depth. In order to evaluate the performance of the mentioned method, laboratory data has been used in two cases with dimension and dimensionless data.First, an appropriate artificial neural network model is proposed and then optimized using the genetic algorithm. The mean correlation coefficient for dimensionless data were 0.97 at the testing stage. In this model, the neural network optimized by genetic algorithm, the root mean square error value, is 0.094. The results show that the recursive artificial neural network and genetic algorithm has a much better performance in estimation of scour depth around the bridge pier in substrate with sticky sediments in comparison to experimental equations.
    Keywords: Pier Bridge scour, Sticky sediment, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm