فهرست مطالب

مجله هیدرولیک
سال چهاردهم شماره 2 (تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/05/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • سهیل نعمتی، مجتبی مهرآیین* صفحات 1-15
    در مقاله حاضر نتاج به دست آمده از 40 آزمایش در زمینه آبشستگی توسط جت های دیواره ای افقی سه-بعدی بیان شده است که در این آزمایش ها از سه عدد فرود ذره متفاوت در محدوده 9/3 تا 6/6 و تا پنج نسبت استغراق در محدوده 4 تا 15 برابر ابعاد جت، برای سه نازل با فواصل محوری متفاوت در محدوده فاصله بی بعد 3/17 تا 5/0 از دیواره کانال استفاده شده است. در این تحقیق ابتدا سازوکار آبشستگی ناشی از این سه جت را شرح داده و سپس اثر نزدیک شدن جت به دیواره کانال در شرایط مختلف عمق پایاب و عدد فرود ذرات بر ابعاد حفره آبشستگی مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان نیز نتایج آن با نتایج مطالعات پیشین اعتبارسنجی شده است. مشاهدات آزمایشگاهی و نتایج به دست آمده نشان داد که نزدیک شدن فاصله نازل به دیواره کانال سبب انحراف جت به سمت دیواره نزدیک و ایجاد عدم تقارن در جریان-های شکل گرفته در طرفین جت خروجی شده است که این موارد بر آبشستگی ایجاد شده موثر بوده و با نزدیک شدن فاصله جت به دیواره کانال عمق حداکثر آبشستگی دارای روند افزایشی است به طوری که بیشترین عمق حداکثر آبشستگی ایجاد شده نیز توسط جت مماس به دیواره کانال پدید آمده است. همچنین روند تغییرات پارامترهای طولی آبشستگی با نزدیک شدن فاصله جت به دیواره، دارای روند کاهشی بوده و در اکثر موارد کمترین مقادیر آن توسط جت مماس به دیواره کانال ایجاد شده است. همچنین در تایید مطالعات پیشین مشخص شد که پارامتر عمق پایاب بر پارامترهای طولی آبشستگی اثرگذار است. با توجه به نتایج این تحقیق می توان گفت که اثر پارامتر محل قرارگیری جت بر ابعاد حفره آبشستگی محسوس بوده و می تواند به عنوان یک پارامتر موثر در مطالعات آبشستگی توسط جت های دیواره ای مطرح شود.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، مطالعات آزمایشگاهی، جت دیواره ای، جت سه بعدی، جانمایی نازل
  • سعید عباسی*، مهدی فرد صفحات 17-31
    ته نشینی مواد رسوبی در مخازن ذخیرهی آب به خصوص در پیرامون دریچه های تخلیه ی تحتانی از معضلات اصلی در بهره برداری از آن ها است. راندمان تخلیه ی رسوبات از دریچه های تخیله ی تحتانی نیز بسیار پایین است. در این مقاله روشی جدید برای افزایش راندمان تخیله ی رسوبات ته نشین شده ارائه شده است. در این روش سازهای موسوم به سازه SFM متشکل از دو ردیف شمع موازی در قسمت بالادست دریچه ی تحتانی به کف مخزن نصب میگردد. یک تا شش جفت شمع ، با نفوذپذیری های 0%، 28/6%، 37/5%، 42/9%، 50% و 60% در دو ردیف موازی به فاصله ی هشت سانتی متر از هم دیگر نصب شد. مصالح ماسه ای یکنواخت غیرچسبنده با اندازه ی متوسط 0/67 میلی متر به عنوان رسوباب ته نشین شده در مخزن مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که در بهترین حالت، سازه SFM (نفوذپذیری 37/5% و فاصله ی هشت سانتیمتر بین دو ردیف) متوسط حجم رسوبات تخلیه شده از مخزن را نسبت به حالت شاهد (بدون سازه SFM) به میزان 161% افزایش میدهد.
    کلیدواژگان: راندمان تخلیه ی رسوبات، سازه SFM، دریچه های تخلیه، مخزن
  • میناسادات سید جواد*، مجتبی صانعی، سید تقی امید نایینی صفحات 33-46
    سرریز، یک سازه هیدرولیکی است که برای عبور آب های اضافی و سیلاب ها از بالادست به پایین دست سدها استفاده می شود. سرریزهای جانبی از انواع سازه های هیدرولیکی هستند که با اهداف مختلف در دستگاه های انتقال آب احداث می شوند. سرریز جانبی با ارتفاعی کمتر از ارتفاع دیواره کانال احداث شده و هنگامی که سطح آب بالا می آید سرریز جانبی باعث تنظیم دبی و کنترل سطح آب در کانال اصلی می گردد. این تحقیق طی یک بررسی آزمایشگاهی در کانالی با طول 10 متر ، 0/6 متر عرض ،0/6 ارتفاع و 16 مدل سرریز کلید پیانویی تیپ A ذوزنقه ای با سه پایه متفاوت 10، 15 و 20 سانتی متر انجام شده است. سرریزهای مذکور در دو حالت موردبررسی قرارگرفته اند. نتایج نشان می دهند که سرریز با پایه 15 سانتی متر در هر دو حالت در نسبت بی بعد 0/4 > H/P> 0/2 دارای بیشترین میزان ضریب دبی عبوری بوده و در نسبت بی بعد 0/5 < H/P سرریز با پایه 20 سانتی متر دارای بیشترین ضریب دبی عبوری می باشند.همچنین در شرایط آزمایشگاهی مشابه سرریز کلید پیانویی ذوزنقه ای 4 برابر بیشتر از سرریز کلید پیانویی مستطیلی آب را از خود عبور می دهد.
    کلیدواژگان: ضریب دبی عبوری، سرریز جانبی، کلید پیانویی
  • رسول رمضانی، حسین افضلی مهر* صفحات 47-67
    درک برهمکنش اشکال بستر و ویژگی های جریان در مجاری باز، کمک های شایانی در اجرای بهتر پروژه های زیست محیطی و مهندسی رودخانه از قبیل احیا و ساماندهی رودخانه ها، کنترل آلودگی آب و طراحی کانال پایدار خواهد کرد. در این تحقیق، روش میانگین گیری دوگانه برای برآورد سرعت جریان و سرعت برشی تحت جریان غیریکنواخت کندشونده در دو بازه از رودخانه های بستر درشت دانه هراز (مازندران) و رستم آباد (چهار محال بختیاری) مورداستفاده قرارگرفته است، برای اندازه گیری سرعت جریان در هر نقطه از نیمرخ سرعت از دستگاه ADV با فرکانس 200 هرتز و مدت زمان 120 ثانیه استفاده شده است. رودخانه های هراز و رستم آباد ازلحاظ هیدرولیکی دارای بستر شن و قلوه سنگ با شناوری نسبی(نسبت عمق جریان به قطر میانه ذرات رسوب) به ترتیب 4/10و 4/4 هستند. با توجه به استفاده کم از روش میانگین گیری دوگانه در رودخانه های ایران، اعتبار این روش با استفاده از قانون لگاریتمی و روش مشخصات لایه مرزی در محاسبه سرعت برشی در امتداد بخش گودی شکل بستر موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که جریان لایه مرزی به دو بخش لگاریتمی (ناحیه داخلی) و بخش خارجی قابل تقسیم است. در ناحیه داخلی جریان (0.02< z/h <0.3)، نیم رخ میانگین گیری دوگانه سرعت از قانون لگاریتمی پیروی کرده و در ناحیه خارجی بدون الگوی خاصی از آن منحرف می شود. نتایج این تحقیق می تواند به برآورد مناسب تر پارامترهای هیدرولیکی و در پی آن به کاهش هزینه های اقتصادی طرح های هیدرولیکی به ویژه در رودخانه ها کمک نماید.
    کلیدواژگان: روش میانگین گیری دوگانه، قانون لگاریتمی، روش مشخصات لایه مرزی، جریان کند شونده، رودخانه های بستر درشت دانه
  • مهسا جهادی، حسین افضلی مهر* صفحات 69-88
    اثر توده گیاهی بصورت مستغرق در رودخانه ها برای مطالعه فرایند های هیدرولیکی مانند مقاومت جریان و انتقال رسوب قابل ملاحظه است. هرچند تحقیق در این زمینه بصورت محدود گزارش شده است. با توجه به شباهت بیشتر ساختار جریان متاثر از پوشش گیاهی به لایه اختلاط نسبت به لایه مرزی، تئوری اختلاط جهت کمی نمودن تعامل جریان و توده گیاهی در این پژوهش مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. هر چند یکی از ویژگی های اساسی توده گیاهی تشکیل جریان های درحال توسعه است که در تئوری اختلاط لحاظ نشده است. از اینرو ضروری است روابط دینامیک مکانی جریان، با تئوری لایه اختلاط ادغام گردند. در این پژوهش جهت ارزیابی کاربرد این تئوری از مطالعه میدانی کمک گرفته شد. در این مطالعه میدانی، از اندازه گیری های بعمل امده در رودخانه قلوه سنگی بهشت آباد در استان چهار محال بختیاری بر روی توده گیاهی با سه تراکم مختلف استفاده می گردد. نتایج نشان می دهد که تطابق قابل قبولی بین مقادیر اندازه-گیری شده سرعت و تنش رینولدز با مقادیر برآورد شده بر اساس ادغام تئوری اختلاط و معادلات جریان در حال توسعه وجود دارد. اگرچه با افزایش تراکم پوشش گیاهی ضریب پخشیدگی به دلیل عدم گسترش و توسعه آزادانه پیچک ها نسبت به تئوری اختلاط استاندارد کوچکتر می گردد. با انجام آنالیز کوادرانت متاثر از توده گیاهی مشاهده گردید که پیشامد غالب در زیر تاج توده گیاهی، "پرتاب" و در بالای تاج توده گیاهی، "جاروب" می باشد. همچنین سهم رویداد جاروب در پایین دست توده گیاهی نسبت به روی آن به طور ملایم افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: توده گیاهی، رودخانه بهشت آباد، لایه اختلاط، آنالیز کوادرانت، تنش رینولدز
  • حجت الله یونسی*، محمدحسین امید، سیدعلی ایوب زاده صفحات 89-104
    در رودخانه هایی با مقطع مرکب معمولا وجود زبری نسبتا زیاد سیلاب دشت ها در مقایسه با کانال اصلی، باعث اختلاف سرعت در کانال اصلی و سیلاب دشت ها می شود. اختلاف سرعت نیز لایه های برشی در محل اتصال جریان کانال اصلی و سیلاب دشت را تولید می کند و تشکیل لایه های برشی نیز باعث تولید آشفتگی هایی در صفحه مشترک کانال اصلی و سیلاب دشت می شود. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تاثیر زوایای مختلف واگرایی سیلاب دشت ها با زبری های متفاوت بر هیدرولیک جریان و میزان انتقال رسوبات بار بستر پرداخته می شود. آزمایش های این تحقیق در یک کانال بتنی با مقطع مرکب مستطیلی متقارن انجام شده است. درمجموع 36 آزمایش (9 آزمایش در حالت منشوری و 27 آزمایش در حالت غیرمنشوری) انجام شده است برای اندازه گیری سرعت در مقاطع مختلف طولی برای آزمایش هایی که با اعماق نسبی 0/15 و 0/25 بودند از میکرومولینه و برای آزمایش های با عمق نسبی 0/35 از سرعت سنج سه بعدی(ADV) با فرکانس 200 هرتز و مدت زمان یک دقیقه برای هر 20 میلی متر از عمق جریان و در فواصل عرضی مشخص استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که افزایش هر سه عامل نسبت زبری، زاویه واگرایی و عمق نسبی باعث تغییرات چشمگیری در هیدرولیک جریان و میزان انتقال رسوب خواهد شد.
    کلیدواژگان: انتقال رسوب، سیلاب دشت، کانال مرکب، مقطع غیرمنشوری
  • سلیمان خسروپور، سیدمحمود کاشفی پور، مهدی دریایی* صفحات 105-115
    در تحقیق حاضر تاثیر همزمان تراکم و آرایش زبری کف به همراه مانع روی کنترل پیشانی جریان غلیظ مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در فلومی به طول 780 سانتیمتر، عرض 35 سانتیمتر و ارتفاع 70 سانتیمتر با 2 نوع آرایش زبری (موازی و زیگزاگ)، 4 تراکم زبری (0، 10، 30 و 50 درصد) و 4 شیب طولی (0، 1/5، 2/5 و 3/5 درصد) انجام شد. در تمامی آزمایش ها سیال غلیظ از نوع نمکی با غلظت 20 گرم در لیتر در نظر گرفته شد. دو سری آزمایش به صورت کارگذاری زبری بدون مانع و به همراه مانع و در مجموع 56 آزمایش انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که بیشترین درصد کنترل پیشانی جریان غلیظ در آرایش زیگ زاگ و برای تمامی شیب های مورد نظر در تراکم 30 درصد و در آرایش موازی در تراکم 10 درصد به وقوع پیوست. همچنین کارگذاری مانع در این حالات به همراه زبری میزان کنترل پیشانی جریان غلیظ را افزایش داد. به نحوی که متوسط درصد کنترل برای شیب های مورد نظر در آرایش زیگ زاگ و تراکم 30 درصد نسبت به حالت بدون زبری و شیب صفر درصد، برابر 97 درصد حاصل شد که با کارگذاری مانع این متوسط مقدار کنترل به 163 درصد افزایش یافت. همچنین در آرایش موازی برای تراکم 10 درصد این مقادیر به ترتیب برابر 44 و 74 درصد حاصل شد.
    کلیدواژگان: جریان غلیظ، شیب کف، آرایش زبری، تراکم زبری، درصد کنترل
  • امید بردبار، محمود رستمی * صفحات 117-127
    نیروی موج، مهمترین نیروی وارد بر سازه های دریایی است و شدیدترین نیروها را، موج در حال شکست، بر سازه وارد می کند. در شکست موج، آشفتگی و اختلاط شدید، ایجاد می شود. و تحلیل آن، کاری دشوار و پیچیده ای است. در مقاله ی حاضر، ابتدا بصورت عددی، یک موج تنها ایجاد گردیده و سپس شکست چرخان موج تنها روی سطح شیب دار شبیه سازی شده است. در مدل سازی عددی اخیر از روش حجم محدود و مدل دو فازی حجم سیال برای مدل سازی سطح آزاد استفاده شده است. شبیه سازی در حالت غیردائم و با استفاده از مدل توربولانسی k-w SST انجام گرفته است. معادلات موج نیز کدنویسی شده اند. شکل سطح آزاد آب از نظر کمی و کیفی انطباق خوبی با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی دارد و در مراحل مختلف شکست موج، یعنی شروع شکست موج، برخورد نوک موج به زمین، تشکیل جت آب و شکست مجدد آن، تطابق نسبتا خوبی با تست آزمایشگاهی وجود دارد. در ادامه این مقاله، مدل سازی عددی سه بعدی برخورد موج تنها، با یک ستون صلب در دو حالت شکست و بدون شکست موج انجام پذیرفته است. نتایج عددی این مدل سازی از لحاظ مقدار نیروی برخورد، از اعتبار خوبی برخوردارند.
    کلیدواژگان: شکست موج، موج تنها، سطح آزاد، دینامیک سیالات محاسباتی، برخورد موج به سازه
  • سید سجاد مهدی زاده *، امیر محسن دینی، میلاد غرقی صفحات 129-143
    افزایش تراز آب دریا و برداشت بیش از حد آب زیرزمینی به ترتیب سبب تغییر هد در مرز خروجی و ورودی آب شیرین شده و افزایش پیشروی شوری را در آبخوان به دنبال خواهد داشت. در این تحقیق واکنش یک آبخوان آزاد ساحلی به این تغییرات به صورت آزمایشگاهی و عددی بررسی شده است. سه آزمایش پیشروی شوری ترتیب داده شده و با افزایش یا کاهش هد در مرز دریا و مرز خشکی، از تغییرات گوه شوری با زمان تصویربرداری گردید. مشخصه های مورد بررسی موقعیت پنجه شوری، مساحت ناحیه انتقالی و حجم آب شور بوده است. نتایج حاصل از مدل های فیزیکی و ریاضی تطابق مناسبی با یکدیگر داشته و خروجی هر دو آنها حاکی از این است که افزایش ناگهانی هد در مرز دریا و یا کاهش قابل ملاحظه هد در مرز خشکی، شوری داخل آبخوان را از حالت گوه ای شکل خارج کرده به طوریکه سرعت پیشروی شوری از نوک گوه سریعتر از سایر مناطق می گردد. همچنین ایجاد گرادیان معکوس هیدرولیکی (گرادیان از دریا به سمت خشکی) گسیل حجم قابل توجهی از آب دریا به داخل آبخوان را سبب می شود، به گونه ای که پنجه شوری تا مرز خشکی نیز می تواند امتداد یابد. یافته های حاصل از شبیه سازی عددی نشان می دهد که با افزایش سرعت پیشروی آب شور در آبخوان، اثر مولفه انتقال بیشتر از مولفه پخش می شود. این افزایش سرعت، نقش ضریب پخش را نیز پر رنگ تر کرده و مساحت ناحیه انتقالی افزایش خواهد یافت، هرچند که نرخ افزایش حجم آب شور داخل آبخوان نسبت به نرخ رشد دو مشخصه دیگر بالاتر می باشد.
    کلیدواژگان: پیشروی شوری، تغییر هد، آبخوان ساحلی، مدل آزمایشگاهی، مدل عددی، مرز دریا و خشکی
  • جعفر چابک پور*، محمد ذبیحی صفحات 145-158
    داشتن مدل های دقیق و در عین حال ساده برای پیش بینی سیلاب، قابلیت های زیادی به سیستم های هشدار سیل اضافه می نماید. در این تحقیق سعی بر آن شد تا با استفاده از داده های دبی روزانه به مدت پانزده سال (سال های 2001 تا 2015) در شش ایستگاه هیدرومتری که در قالب سه بازه مطالعاتی بر روی رودخانه های زرینه رود و سیمینه رود قرار گرفته بودند و همچنین با استفاده از مدل تحلیلی ADZ و فرم گسسته زمانی آن که تحت عنوان تابع انتقال نام گذاری می شود، اقدام به روندیابی سیلاب در رودخانه های مذکور گردید. ابتدا درجه صورت و مخرج در تابع انتقال که نشان دهنده تعداد زیر بازه ها و نحوه اتصال آن ها به همدیگر است، استخراج شد که در این مطالعه، بهترین توابع انتقال بدست آمده دارای یک زیربازه تشخیص داده شدند. سپس خود مقادیر ضرایب صورت و مخرج تابع انتقال در هر سه بازه، از طریق جعبه ابزار CAPTAIN محاسبه شده و در کنار آن پارامتر های آماری مربوط به توزیع ها نیز شامل پارامتر یانگ (YIC)، Rt2 و EVN استخراج گردید و مقادیر مربوط به این پارامترها برای بازه داشبند بوکان-پل بوکان، آلاسقل-صفاخانه و پل قشلاق-پل آنیان به ترتیب به صورت سری های سه تائی (5/241-، 0/879 و 10/86-)، (3/954-، 0/903 و 9/43-) و (2/792-، 0/920 و 8/139-) بدست آمد. نمودارهای ترسیم شده از طریق این توابع انتقال، نشان دهنده انطباق بسیار خوب با داده های مشاهداتی است. در نهایت نتیجه گیری گردید که این روش از سایر روش های روندیابی سیل، که در دقیق ترین حالت خود شامل حل کامل معادلات سنت ونانت هستند، ساده تر می باشد.
    کلیدواژگان: تابع انتقال، روندیابی سیلاب، بازه رودخانه، جعبه ابزار CAPTAIN
|
  • Soheil Nemati, Mojtaba Mehraein * Pages 1-15
    The result of 40 experiments in the field of scouring by three dimensional wall jets were conducted in this paper. Experiments were carried out at the different values of densimetric Froude number that ranges was 3.9 to 6.6, a range of tailwater condition was 4 to 15 times the dimensions of the jet and for the three same cross-section nozzle with different dimensionless axial distance from the channel wall in ranges of 0.5 to 17.3. At first in this paper the scour mechanism caused by the wall jets was described. The effect of jet distance to the channel side wall was also investigated. The results of the paper verified with the previous studies. Laboratory observations and results show that the nozzle distance from the channel side wall caused the jet deviation towards the near wall and asymmetric in flow regimes. The factors has significant influence on scour due to jets as the maximum scour depth increased by decreasing of the distance of the nozzle to the side wall. Also in most cases the scour longitudinal parameters decreases by increasing the distance of the nozzle to the side wall. It was found that tailwater depth has an influence on scour longitudinal parameters. According to the results it can be note that the effect of jet location on scour is significant and can be considered as an effective parameter in scour cause by wall jets.
    Keywords: Scour, experimental study, wall jet, 3d jet, nozzle location
  • Saeed Abbasi *, Mehdi Fard Pages 17-31
    sedimentation in reservoirs is a great problem, especially around the outlet gates during their operation. sediment flushing efficiency from outlet gates is very low too. in this paper a new method to increase the efficiency of sediment flushing is prepared. in this method a structure namely SFM (Sediment Flushing Motivator) consisting of two rows of piles installed inside the reservoir on upstream of gates is introduced. one to six pairs of piles with a permeability of 0%, 28.6%, 37.5%, 42.9%, 50% and 60% at two parallel rows at a distance of eight cm from each other were installed. uniform non-cohesive sand material with mean particle sizes of 0.67 mm was utilized as the bed packed sediments. the results show that at the best condition (permeability of 37.5% and row distance of eight cm) the mean flushed sediment volume increases by 161% compared to the reference test (the situation in which no SFM structure is utilized).
    Keywords: sediment flushing efficiency, SFM structure, outlet gates, Reservoir
  • Minasadat Seyedjavad *, Mojtaba Saneie, Seyed Taghi Omid Naeeni Pages 33-46
    Spillway is a hydraulic structure that is used to cross overwaters and floods from upstream to downstream of dams. Side weirs are a variety of hydraulic structures that are designed for various purposes in water transfer systems. The side weirs is constructed with an elevation less than the wall height of the canal, and when the water level rises, spillway will regulate the flow rate and control the water level in the main channel. This research done, in a laboratory review, a canal with a length of 10 meters 0.6m wide, 0.6 height and 16 types of piston cluster type A trapezoidal piano key side weir with different tripods 10, 15 and 20 cm. The above-mentioned overflows are under consideration. The results show that the overflow with a base of 15 cm in both cases has a maximum flow rate coefficient in the ratio of the0.2> H/P> 0.4and has a fluctuation ratio of 0.5
    Keywords: Piano key weirs, Discharge coefficient
  • Rasool Ramezany, Hossein Afzalimehr * Pages 47-67
    A clear understanding of the interaction of bed-form and flow characteristics in natural streams is essential for a variety of ecological and river engineering projects such as river rehabilitation, pollution control, and stable channel design. The present study deals with the logarithmic layer of double-averaged (in time and space) streamwise velocity profiles in non-uniform flows, decelerating flow, in coarse-bed Rivers. The streamwise velocity profiles were obtained from field measurements conducted in the Haraz and Rostam Abad Rivers. Velocity measurements were collected at 200 Hz and 120 seconds by using ADV. Both riverbeds composed of coarse gravel and cobble, with relative submergences ( ) from 4.4 to 10.4. Due to the limit application of the double-averaging method in Iranian Rivers, the validity of this method was investigated by using the logarithmic law and the boundary layer characteristic method. From the observations, the flow may be divided into two different layers: the inner layer (logarithmic layer) and the outer layer. In the inner layer ( ) the double-averaged velocity profiles confirmed the logarithmic law, however, the velocity data deviated from the logarithmic law in the outer region without a particular pattern. The results of this study can help a better estimation of hydraulic parameters in coarse-bed streams, decreasing the cost of hydraulic plans in rivers.
    Keywords: Double Averaging Method, Logarithmic Law, Boundary Layer Characteristics Method, Decelerating Flow, coarse-bed Rivers
  • Mahsa Jahadi, Hossein Afzalimehr * Pages 69-88
    The impact of submerged vegetation patch on hydraulic processes such as flow resistance and sediment transport is significant. However, a few researches have been reported for this issue in literature. Flow within and just above vegetation behaves similar to mixing layer rather than the boundary layer. This study applies the mixing layer theory to quantify the interaction between flow and submerged vegetation patch, emphasizing the effect of developing flow over small patches in the canonical mixing layer theory. Accordingly, it is essential to combine a canonical mixing layer model and modified equations to quantify evolving area along the patch. Field experiments were conducted over vegetation patch with three different densities in Beheshtabad cobble-bed River located in Chaharmahal-Bakhtiari province. The results reveal that there are reasonable agreement between the measured values of velocity and Reynolds stress profiles and the estimated ones by evolving mixing layer equations. However, the spreading coefficient of this model decreases by increasing the canopy density thanks to the limitation of vertical development of eddies. Quadrant analysis over vegetation patch shows the dominate event under the crest of canopy is “ejection” and over it is “sweep”. Moreover, the contribution of “sweep” event increase slightly at downstream of vegetation patch.
    Keywords: Vegetation patch, Beheshtabad River, Mixing layer, Quadrant analysis, Reynolds Stress
  • Hojjatallah Yonesi *, Mohammad Hosein Omid, Seyed Ali Ayyoubzadeh Pages 89-104
    In rivers with a compound section, typically the relatively high roughness of floodplains, as compared with the main channel, grounds the speed difference in these two ( main channel and floodplains). The velocity dissimilarity also creates shear layers at the interface point of the main channel and the floodplain. The development of shear layers will also cause turbulence in the mutual plane of the main channel and the floodplain. In such conditions, the average flow speed cannot be applied to compute parameters such as shear stress, bed-load discharge, and so forth. Laboratory experiments was carried out to investigate the effects of floodplain divergence on flow hydraulic and the rate of sediment transport through roughness and different divergent angles. This research 36 tests were done at a concrete flume with compound channel cross section (9 and 27 tests with prismatic and Non-prismatic cross section respectively). By using a micro-propeller and ADV (with 200 Hz frequency) in different sections the velocity were measured. For depth ratio of 0.15 0.25 was used the micro-propeller and depth ratio 0.35 was used the ADV. The results reveal that the increase in all three factors of roughness, divergence angle, and relative depth cause dramatic changes in hydraulic of flow and sediment transport.
    Keywords: Sediment transport, Flood plain, Compound channel, Non- prismatic cross section
  • Soleyman Khosropour, Seyed Mahmood Kashefipour, Mehdi Daryaee * Pages 105-115
    The present paper investigated the simultaneous effect of the density and pattern of bed roughness with obstacle on the control of a dense current head. The tests were run in a flume (length 720 cm, width 35 cm, and height 70 cm) using two roughness patterns (parallel and zigzag), and with four roughness densities (0%, 10%, 30%, and 50%). In all tests, the dense fluid was assumed to be of the salt type with a density of 20 g/lit. Two series of tests were performed using rough surfaces with and without obstacle. In total, 56 tests were conducted. The results showed that in all of the tested sloped, for the zigzag pattern, the highest control for the head of the dense current occurred at a density of 30%; while this density value was 10% for the parallel pattern. Moreover, using an obstacle in addition to roughness increased the control of the density current head. The mean control percentage in the tested slopes was 97% for the zigzag pattern at a density of 30% compared to the mode without roughness and with a zero percent slope; however this mean control percentage increased to 163% by implementing an obstacle. Further, in the parallel pattern with a density of 10%, the mean control percentage for the modes without and with an obstacle were respectively 44% and 74%.
    Keywords: Density current, Bed slope, Roughness pattern, Roughness density, Control percentage
  • Omid Bordbar, Mahmoud Rostami * Pages 117-127
    The wave impact is the most important force to the marine structures. Breaking waves makes the most severe forces to the marine structure. Due to the turbulence and strong mixing behavior of the breaking waves, its analysis is difficult and complicated. In this paper, first a solitary wave is numerically modeled. Then the propagating of the solitary wave plunging breaker is simulated on the slope beach. The finite volume method and the two-phase VOF model have been implemented for free-surface modeling. The simulation was performed in an unsteady-state. Furthermore the k-w SST turbulence model was applied. The shape of the free surface of water is quantitatively and qualitatively in good agreement with analytical and experimental results. All of the different stages of wave breaking including the beginning, the tip-wave collision to the bed, the jet of water formation and its further breaking, are relatively in good agreement with the experimental tests. Finally, three-dimensional simulations of a solitary wave impact to a rigid column have been performed. These simulations were separately implemented for two states of breaking and without wave breaking. The results showed good agreement with experimental data.
    Keywords: Plunging Wave Breaker, Solitary wave, Free surface, VOF, Wave Impact
  • S. Sadjad Mehdizadeh *, Milad Ghoroqi, Amir Mohsen Pages 129-143
    Sea level rise and groundwater extrapolation lead to freshwater head changes at boundaries of coastal aquifers and causes further intrusion of seawater into aquifers. In the present study, the behavior of unconfined coastal aquifer to instantaneous sea level rise and freshwater head decline is investigated by physical and mathematical dispersive modellings. Three laboratory models have been conducted in a sand tank and salt wedge shape has been photographed over time. Salt wedge toe position, area of transition zone and volume of intruded seawater are measured for this purpose. The numerical results are in good agreement with experimental observations. The outputs derived by both modellings indicate that the instantaneous rise of head in sea boundary or significant decline of freshwater head in landside deforms the wedge shape of saline water, so that the seawater encroachment velocity at its tip will be faster than other regions. Moreover, establishment of an inverse hydraulic gradient (hydraulic gradient from sea to land) causes significant seawater delivery from sea into the aquifer. As a result, the salt wedge can even be stretched up to land boundary. Results of dispersive simulations demonstrate that when the velocity of saline water rises inside the aquifer, the advection role will be highlighted rather than dispersion. However, the longitudinal and transverse dispersivity will also increase and that consequently will widen the transition zone. Nevertheless, the increase rate of saline water volume has been achieved much higher than the growth rate of toe position and transition zone area.
    Keywords: Seawater intrusion, Head change, Coastal Aquifer, Laboratory model, Numerical Model, Sea, land boundaries
  • Jafar Chabokpour *, Mohammad Zabihi Pages 145-158
    Application of simple and accurate routing models in the flood warning systems increases the capabilities of them. In the present study, it was attempted to fulfil the flood routing using ADZ model and its discrete time form which is named transfer function in the three river reaches, located between six hydrometric stations along the ZARINE and SIMINEH streams. Daily river’s discharges during 15 years (2001-2015) have been employed in the reach routing. Firstly, the numbers of the numerator and denominator terms have been obtained. These parameters are giving the numbers of the subzones in every river reach and also the conditions of the connections (series or parallel). The results of the present study revealed only one sub reach for every river. Therefore, any more analysis of the connection conditions has not been done. After that, the values of the transfer function’s coefficients have been derived using micro CAPTAIN toolbox. The statistical parameters of the mentioned toolbox as ((YIC), (Rt2), and (EVN) for the reaches of the DASHBAND BOUKAN-BOUKAN bridge, ALASAGGAL-SAFAKHANEH, and GESHLAGH bridge- ANIAN bridge have been determined as triple sets of (-5.241, 0.879, -10.86), (-3.954, 0.903, -9.43), and (-2.792, 0.920, -8.139) respectively. The outcomes exhibited a right corresponding between the theoretical graphs, obtained with the transfer function, and observed discharges. The transfer function method is more straightforward rather than the other accurate methods of flood routing like fully saint venant equations. Therefore, it can be used as an efficient method in the flood routing in the river reaches. Application of simple and accurate routing models in the flood warning systems increases the capabilities of them. In the present study, it was attempted to fulfil the flood routing using ADZ model and its discrete time form which is named transfer function in the three river reaches, located between six hydrometric stations along the ZARINE and SIMINEH streams. Daily river’s discharges during 15 years (2001-2015) have been employed in the reach routing. Firstly, the numbers of the numerator and denominator terms have been obtained. These parameters are giving the numbers of the subzones in every river reach and also the conditions of the connections (series or parallel). The results of the present study revealed only one sub reach for every river. Therefore, any more analysis of the connection conditions has not been done. After that, the values of the transfer function’s coefficients have been derived using micro CAPTAIN toolbox. The statistical parameters of the mentioned toolbox as ((YIC), (Rt2), and (EVN) for the reaches of the DASHBAND BOUKAN-BOUKAN bridge, ALASAGGAL-SAFAKHANEH, and GESHLAGH bridge- ANIAN bridge have been determined as triple sets of (-5.241, 0.879, -10.86), (-3.954, 0.903, -9.43), and (-2.792, 0.920, -8.139) respectively. The outcomes exhibited a right corresponding between the theoretical graphs, obtained with the transfer function, and observed discharges. The transfer function method is more straightforward rather than the other accurate methods of flood routing like fully saint venant equations. Therefore, it can be used as an efficient method in the flood routing in the river reaches. Application of simple and accurate routing models in the flood warning systems increases the capabilities of them. In the present study, it was attempted to fulfil the flood routing using ADZ model and its discrete time form which is named transfer function in the three river reaches, located between six hydrometric stations along the ZARINE and SIMINEH streams. Daily river’s discharges during 15 years (2001-2015) have been employed in the reach routing. Firstly, the numbers of the numerator and denominator terms have been obtained. These parameters are giving the numbers of the subzones in every river reach and also the conditions of the connections (series or parallel). The results of the present study revealed only one sub reach for every river. Therefore, any more analysis of the connection conditions has not been done. After that, the values of the transfer function’s coefficients have been derived using micro CAPTAIN toolbox. The statistical parameters of the mentioned toolbox as ((YIC), (Rt2), and (EVN) for the reaches of the DASHBAND BOUKAN-BOUKAN bridge, ALASAGGAL-SAFAKHANEH, and GESHLAGH bridge- ANIAN bridge have been determined as triple sets of (-5.241, 0.879, -10.86), (-3.954, 0.903, -9.43), and (-2.792, 0.920, -8.139) respectively. The outcomes exhibited a right corresponding between the theoretical graphs, obtained with the transfer function, and observed discharges. The transfer function method is more straightforward rather than the other accurate methods of flood routing like fully saint venant equations. Therefore, it can be used as an efficient method in the flood routing in the river reaches. Application of simple and accurate routing models in the flood warning systems increases the capabilities of them. In the present study, it was attempted to fulfil the flood routing using ADZ model and its discrete time form which is named transfer function in the three river reaches, located between six hydrometric stations along the ZARINE and SIMINEH streams. Daily river’s discharges during 15 years (2001-2015) have been employed in the reach routing. Firstly, the numbers of the numerator and denominator terms have been obtained. These parameters are giving the numbers of the subzones in every river reach and also the conditions of the connections (series or parallel). The results of the present study revealed only one sub reach for every river. Therefore, any more analysis of the connection conditions has not been done. After that, the values of the transfer function’s coefficients have been derived using micro CAPTAIN toolbox. The statistical parameters of the mentioned toolbox as ((YIC), (Rt2), and (EVN) for the reaches of the DASHBAND BOUKAN-BOUKAN bridge, ALASAGGAL-SAFAKHANEH, and GESHLAGH bridge- ANIAN bridge have been determined as triple sets of (-5.241, 0.879, -10.86), (-3.954, 0.903, -9.43), and (-2.792, 0.920, -8.139) respectively. The outcomes exhibited a right corresponding between the theoretical graphs, obtained with the transfer function, and observed discharges. The transfer function method is more straightforward rather than the other accurate methods of flood routing like fully saint venant equations. Therefore, it can be used as an efficient method in the flood routing in the river reaches.
    Keywords: transfer function, Flood Routing, river reach, and CAPTAIN toolbox