فهرست مطالب

مهندسی منابع آب - پیاپی 45 (تابستان 1399)

فصلنامه مهندسی منابع آب
پیاپی 45 (تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/08/14
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محسن مغربی*، سید علی اکبر صالحی نیشابوری صفحات 1-8

    جریان سیال و انتقال رسوب در رودخانه ها یک پدیده 3 بعدی می باشد. هرچند که شبیه سازی 3 بعدی پدیده ها از اطمینان بیش تری بر خوردار است، اما مدل های 3 بعدی زمان بر است، لذا مدل های 1 بعدی و 2 بعدی با ساده سازی هایی مثل متوسط گیری در عرض و یا متوسط گیری در عمق مورد توجه قرار گرفته است تا ضمن حصول دقت مناسب از حجم محاسبات لازم برای رسیدن به جواب نهایی کاسته شود. در این مقاله؛ الگوی جریان و انتقال رسوب غیر یکنواخت در دو قوس 180 درجه تند در رودخانه کارون به صورت دو بعدی متوسط گیری شده در عمق در حالت غیر تعادلی حد فاصل سال های 1375 الی 1381 مدل سازی شده است. حل معادلات به روش المان محدود پیشرفته و بر مبنای قابلیت های مدل CCHE2D انجام گرفته و برای مدلسازی آشفتگی از مدل استفاده شده است. نتایج خروجی از مدل نشان می دهد که مدل CCHE2D توانسته است بدرستی الگوی جریان و تغییرات بستر در این بازه از رودخانه ی کارون را شبیه سازی نماید. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی انتقال رسوب نشان می دهد که روش فن راین (1984) برای تعیین طول تطبیق بار بستر و روش وی (1999) برای تعیین فاکتور تطبیق بار معلق دارای بهترین نتایج در شبیه سازی انتقال رسوب در بازه ی مورد بررسی می باشد.

    کلیدواژگان: الگوی جریان در خم، رودخانه کارون، مدل عددی CCHE2D، انتقال رسوب غیر تعادلی
  • نادر مختارانی*، الهام شفیعی صفحات 9-22

    امروزه، تولید و استفاده از مواد شیمیایی در صنایع مختلف، آلودگی منابع زیست محیطی را به همراه داشته است. یکی از ترکیباتی که می تواند باعث آلودگی گسترده ی منابع طبیعی گردد، متیل ترشیو بوتیل اتر (MTBE) می باشد. این ترکیب آلی که در صنایع پتروشیمی تولید می شود؛ در بنزین کشور های مختلف جهان از جمله ایران جایگزین تترا اتیل سرب شده است. با-توجه به اثبات اثرات سوء MTBE بر محیط زیست و سلامت بشر، پاکسازی منابع آلوده به آن دارای اهمیت فوق العاده ای می-باشد. در این مقاله پالایش آب های آلوده به MTBE با استفاده از فرایند جذب سطحی بر کربن فعال دانه ای مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که ظرفیت جذب کربن فعال تا حد زیادی تابع pH و زمان تماس می باشد. بر این-اساس بیشینه ی راندمان حذف COD در pH معادل 8 و پس از 45 دقیقه به میزان 62 درصد حاصل گردید. در ادامه مطابقت داده های تجربی فرایند جذب با ایزوترم های فرندلیچ و لانگمایر بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل، ضریب همبستگی ایزوترم های جذب فرندلیچ و لانگمایر به ترتیب برابر 846/0 و 922/0 حاصل گردید که نشان دهنده ی تطابق بیشتر فرایند مورد نظر با ایزوترم لانگمایر می باشد. همچنین طبق نتایج، حداکثر ظرفیت جذب برای جاذب مورد مطالعه در حدود 67 میلی گرم COD به ازای هر گرم کربن فعال دانه ای برآورد گردید.

    کلیدواژگان: MTBE، جذب سطحی، کربن فعال دانه ای، ایزوترم
  • مرتضی بختیاری*، مهناز حیدری بنی، سید محمود کاشفی پور، مجتبی صانعی صفحات 23-38

    هدف از تحقیق حاضر، بررسی آزمایشگاهی تاثیر استفاده از شکاف در پایه پل با مقطع مستطیلی به منظور کنترل آبشستگی بوده است. برای این منظور چهار شکاف ذوزنقه ای شکل ، ذوزنقه بر عکس، مثلثی و مثلثی برعکس با سطح مقطع یکسان، در سه تراز قرارگیری هم تراز بستر ، 5/1 سانتی متر و 3 سانتی متر بالای بستر در چهار عدد فرود 3/0 و 27/ 0 و 24/0 و 19/0 مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش های تحقیق حاضر در یک فلوم آزمایشگاهی در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری تهران انجام پذیرفت. نتایج می دهد با افزایش تراز قرارگیری شکاف از بستر، عمق آب شستگی بالادست پایه ها افزایش می یابد. همچنین تغییرات توپوگرافی بستر در طول کانال و ابعاد حفره آب شستگی نیز افزایش می یابد، به طوریکه در تمامی اعداد فرود شکاف های قرار گرفته درتراز روی بستر با کاهشی درحدود 5/15تا 81/51 درصد برای شکاف مثلث برعکس،16/21 تا 18/62 درصد برای شکاف ذوزنقه برعکس، 67/26 تا 28/65 درصد برای شکاف مثلثی و 83/38 تا 58/73 درصد برای شکاف ذوزنقه، بهترین عملکرد را نسبت به دو تراز دیگر در شرایط مشابه، دارا می باشند.

    کلیدواژگان: بررسی آزمایشگاهی، آبشستگی، شکل شکاف، پایه پل
  • شیما نصیری*، حسین انصاری، علی نقی ضیائی صفحات 39-56

    توزیع ناهمگون زمانی و مکانی آب شیرین و رشد سریع جمعیت در دهه‏های اخیر، سبب بروز مشکلاتی در تامین منابع آب مورد نیاز مصارف مختلف شده است. از این رو مدل های ریاضی جدیدی به منظور مطالعه فرآیندهای پیچیده هیدرولوژیکی توسعه یافته اند. در این پژوهش، مدل SWAT در حوضه آبریز سملقان با مساحت 1148 کیلومترمربع برای شبیه سازی جریان مورد استفاده قرار گرفت. در فرآیند مدل سازی، حوضه به 21 زیرحوضه و 402 واحد هیدرولوژیک تقسیم گردید. به دلیل محدودیت دسترسی به داده های هیدرولوژیک کافی، مدل سازی حوضه های آبخیز دارای عدم قطعیت هایی می باشد. بدین منظور واسنجی و اعتبار سنجی مدل با استفاده از الگوریتمSUFI2 به ترتیب برای سال های 1995تا 2012 و2012 تا 2014 انجام شد. بر اساس نتایج آنالیز حساسیت، پارامترهای RCHRG_DP (مقدار نفوذ به آبخوان عمیق)، GWQMN (مقدار آب در آبخوان کم عمق)، ALPHA_BF (ضریب عکس العمل آب زیرزمینی)، SOL_AWC (ظرفیت آب قابل دسترس خاک) و CN (شماره منحنی SCS) بیشترین تاثیر را داشتند. نتایج نشان داد که مقدار شاخص نش- ساتکلیف و ضریب R2 در محدوده 65/0 تا 80/0 برای دوره واسنجی و 40/0 تا 65/0 در دوره اعتبار سنجی می باشد. از مجموع آب ورودی به حوضه، 87 درصد صرف تبخیر و تعرق، 2/3 درصد رواناب سطحی، 0/3 درصد نفوذ و مابقی مرتبط با تغییرات و ذخیره رطوبت در خاک می باشد. از آنجا که تا کنون برآوردی از مولفه های بیلان آب در این حوضه از انجام نشده است، این تحقیق میتواند اطلاعات مفیدی را در مورد بیلان آبی حوضه فراهم نموده و به برنامه ریزی دقیق تر منابع آب، در این حوضه کمک نماید.

    کلیدواژگان: SUFI2، آنالیز حساسیت، واسنجی، رواناب، بیلان آب
  • مهدی فولادی پناه*، رضا جعفری نیا صفحات 57-70
    در این تحقیق، ضمن بررسی آزمایشگاهی حفره ی آبشستگی در پایین دست مدل فیزیکی سرریز سیفونی، معادلاتی برای پیش بینی توسعه آبشستگی تحت شرایط مستغرق ارایه شده است. یک مدل آزمایشگاهی سرریز سیفونی همراه با سه باکت با زوایای 30، 45 و 60 درجه برای سه نوع مواد رسوبی با اندازه ی متوسط 1/8، 7/3 و 4/1 میلیمتر برای مطالعه ی روند شکل گیری چاله ی آبشستگی مورد استفاده قرار گرفتند. به ازای چهار دبی 2/39، 12/42، 12/45 و 76/49 لیتر بر ثانیه و پنج عمق پایاب 15، 20، 25، 30 و 35 سانتیمتر مشخصات هندسی چاله ی آبشستگی در قالب یک شبکه بندی 10×10 سانتیمتری برداشت گردید. به کمک تحلیل ابعادی سه پارامتر بی بعد برای تحلیل نتایج آزمایشگاهی استخراج شدند. از بین مشخصات حفره ی آبشستگی پارامترهای عمق حفره (ds)، طول حفره (Ls) و فاصله تپه ی پایین دست تا لبه باکت پرتابی (L6) مدلسازی عددی شدند. نتایج نشان داد افزایش دبی جریان منجر به افزایش و توسعه همزمان خصوصیات هندسی حفره آبشستگی می شود. افزایش اندازه ی ذرات رابطه ی معکوسی با سه بعد حفره نشان داد. همچنین، کاهش زاویه ی پرتابی باکت منجر به کاهش ds، Ls و L6 شد. بیشترین ضریب همبستگی بین عمق، طول حفره و فاصله تپه ی پایین دست تا لبه ی باکت به ترتیب با پارامترهای اندازه ذرات، زاویه پرتاب باکت و دبی/پایاب به دست آمد. در نهایت معادلاتی برای پیش بینی ابعاد فوق الذکر برحسب سه پارامتر بی بعد ارایه گردید.
    کلیدواژگان: مدل فیزیکی، سرریز سیفونی، توسعه آبشستگی، تحلیل ابعادی
  • الهه عباسی، سولماز سعادت، ایوب کریمی جشنی*، محمدهادی شفایی صفحات 71-80

    به منظور افزایش درجه تجزیه پذیری و حلالیت لجن ثانویه، در جهت ارتقا عملکرد هضم بی هوازی لجن فاضالب، روش های مختلف پیش تصفیه قبل از ورود به هاضم بی هوازی به کار گرفته میشود. اخیرا کاویتاسیون هیدرودینامیکی، به عنوان یکی از روش های موثر جهت پیش تصفیه لجن ثانویه فاضالب، مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این مطالعه به بررسی آزمایشگاهی ، درجه sCOD اثر بکارگیری اوریفیس به عنوان راکتور کاویتاسیون هیدرودینامیکی، بر روی اکسیژن خواهی شیمیایی محلول تجزیه پذیری و دیگر پارامترها پرداخته شده است. قبال هندسه اوریفیس مورد استفاده در سیستم پیش تصفیه، با هدف رسیدن دقیقه 60 (که برای تخریب سلولی مطلوب میباشد، بهینه شده است. در این پژوهش بر اثر 0/ 2 به یک عدد کاویتاسیون معین) 5376 میلیگرم بر لیتر افزایش یافت. آزمایشهای انجام شده به 857 لجن ثانویه، از sCOD پیش تصفیه کاویتاسیونی، میزان در این پژوهش مشخص کرد که کاویتاسیون، از طریق شکستن دیواره سلولی میکروارگانیسمها و ورود مواد آلی به فاز محلول، (و درجه تجزیه پذیری می شود. نهایتا یک رابطه خطی بین sCOD سبب افزایش چشمگیر اکسیژنخواهی شیمیایی محلول) کدورت و اکسیژن خواهی شیمیایی محلول لجن پیش تصفیه شده در بازه زمانی مورد آزمایش به دست آمد که می توان از آن برای محاسبه یک پارامتر توسط پارامتر دیگر استفاده کرد.

    کلیدواژگان: کاویتاسیون هیدرودینامیک، اوریفیس، اکسیژن خواهی شیمیایی محلول ()، لجن ثانویه، پیش تصفیه
  • محمد حسینی، محمدهادی فتاحی*، سعید اسلامیان صفحات 81-98

    جریان چگال در اثر اختلاف دانسیته هر چند کم با سیال محیطی به وجود می آید. این جریان ها نوعی از جریان های دوفازی به حساب می آیند. این جریان ها ماهیت غیر خطی دارند که پیچیده و حساس نسبت به شرایط اولیه می باشند. هندسه فراکتال به عنوان ابزاری قدرتمند جهت بررسی پدیده های پیچیده طبیعی به کار گرفته می شود. هدف از این مقاله بررسی جامعی بر روی ویژگیهای فراکتال و چند فراکتال جریان چگال می باشد و همچنین روابط معناداری بین عدد ریچاردسون و شدت اختلاط جریان چگال با استفاده از تیوری فراکتال برقرار نمود. در این پژوهش، آزمایشات در 28 حالت مختلف با تغییر در شیب کف، چگالی و دبی ورودی جریان چگال صورت گرفته است. از کد های توسعه داده شده در محیط MATLAB برای محاسبه شاخص های چند فراکتالی بعد تعمیم یافته D(q)، طیف تکینگی f(α)، زاویه تکینگی α، ضریب مقیاسی (T(q و بعد فراکتال Df استفاده شد. نتایج و بررسی های مختلف نشان داد با افزایش شیب کف فلوم، تقریبا بعد فراکتال کاهش می یابد. همچنین با افزایش غلظت و دبی جریان چگال، بعد فراکتال افزایش می یابد. هر چه عدد ریچاردسون افزایش یابد، نمودار ضریب مقیاسی آن الگوی خطی تری از خود نشان می دهد. همچنین نرخ تغییرات بعد فراکتال نسبت به q در این آزمایشات ملایم تر بوده و زاویه تکینگی در این آزمایشات مقادیر بیشتری اتخاذ کرده اند و دامنه کمتری دارند. با تحلیل فراکتال، ارتباط معناداری با ضریب تعیین 0.92 بین عدد ریچاردسون و شدت اختلاط برقرار گردید.

    کلیدواژگان: هندسه فراکتال، عدد ریچاردسون، شدت اختلاط، طیف تکینیگی، ضریب مقیاسی
  • سجاد پوراکبری*، نصرالله کلانتری، یاسر عقدکی، آرش مصلح صفحات 99-112

    کشف منابع آب زیرزمینی به عنوان یکی از راه های تامین آب شرب در جهان با توجه به نیاز روز افزون جهانیان به آب، امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. هدف از این مطالعه بررسی پتانسیل منابع آب کارستی تاقدیس های لیلی وکی نو در شمال شرق خوزستان می باشد. بدین منظور پارامترهای موثر در پتانسیل منابع آب کارستی شامل بارش، تراکم خطواره، فاصله از خطواره، شیب، تراکم آبراهه، لیتولوژی، پوشش گیاهی و دما شناسایی و مورد ارزیابی قرار گرفته اند. با استفاده از نظر گروه کارشناسان خبره و به کمک روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) وزن لایه های موثر در پتانسیل منابع آب کارستی محاسبه شد: بارش (331/0)، تراکم خطواره (251/0)، فاصله از خطواره (151/0)، شیب (098/0)، تراکم آبراهه (064/0)، لیتولوژی (047/0)، پوشش گیاهی (029/0)، دما (024/0) و در پایان نقشه پتانسیل منابع آب کارستی با تلفیق لایه های مربوطه با روش همپوشانی در محیط نرم افزار ArcGISو استفاده از ماژول Raster Calculator استخراج گردید. بر این اساس منطقه مورد مطالعه به 5 گروه با پتانسیل بسیار زیاد، زیاد، متوسط، پایین و بسیار پایین طبقه بندی شده است. نتایج نشان می دهد که بخش مرکزی تاقدیس از بیشترین پتانسیل برخوردار است. از طرف دیگر دماغه شمال غربی (سازند گرو) دارای کمترین پتانسیل می باشد. چشمه ها و دولین های موجود، در محدوده با پتانسیل بالا قرار گرفته اند.

    کلیدواژگان: تاقدیس های لیلی وکی نو، پتانسیل یابی، RS، AHP، GIS
|
  • Mohsen Maghrebi *, Seyyed Ali Akbar Salehi Neyshaboori Pages 1-8

    Flow in river usually has a 3 dimensional character. While 3 dimensional flow simulations is time consuming process, enhanced 2D numerical modeling with depth and width averaged are introduced. In this article using field data, numerical simulation of unsteady flow field and non-uniform and non-equilibrium sediment transport in one reach of Karon River with length of 5.2 km for duration more than 6 years is performed using CCHE2D numerical model. Numerical outputs clearly demonstrate that CCHE2D numerical model can predict flow field in the study area. also the flow field analysis clearly demonstrate that high shear stress and high velocity has different zonal location and sediment transport analysis shows that van Raijn (1984) formula for adaptation length for bed load and Wee (1999) formula for adaptation factor for suspended load can better predict the bed change in the study area with good accuracy. Moreover the software accuracy for bed change varies between 11.045% to 68.07% in the study area.

    Keywords: Non-equilibrium sediment transport, CCHE2D numerical model, Flow field, River bend, Karon River
  • Nader Mokhtarani *, Elham Shafiee Pages 9-22

    Nowadays, Producing and using chemical compounds in different industrials has caused environmental pollution. One of these compounds that can bring a widespread pollution in natural resources is Methyl Tert-Butyl Ether (MTBE). This organic compound that is produced in petrochemical industries is used as a substitute to produce lead free gasoline in all over the world. Human exposure to MTBE may cause dizziness, coughing, fever, headaches, vomiting, muscular aches, sleepiness and skin and eye irritation. Concerning the destructive consequences of MTBE on the environment, and human health, clearing polluted resources are vital. The main objective of this study is dedicated to treat MTBE-contaminated waters through adsorption process in the presence of granular activated carbon (GAC). In this study, the effect of pH as well as exposure time on the removal of MTBE from aqueous solution have been examined and finally the efficacies of the process is assessed in terms of organic compounds removal and GAC reusability. According to the results, the adsorption capacity of used activated carbon depends considerably on the PH and reaction time. In this study, after 45 minutes of reaction time at PH of 8 the maximum COD removal efficiency of 62% was achieved. In this research both the Langmuir and Freundlich isotherm model best represented the MTBE adsorption behavior of GAC, having R2 of 92.2% and 84.6%, respectively. Moreover, maximum capacity of adsorption, in optimized condition, was estimated to be 67 mg of COD per each gr of GAC.

    Keywords: MTBE, Adsorption, Granular Activated Carbon, Isotherm
  • Morteza Bakhtiari *, Mahnaz Heidari Bani, Seyed Mahmood Kashefipour, Mojtaba Sanee Pages 23-38

    The purpose of this study was to investigate the effect of the use of slot in the pier of a rectangular bridge to control scour. For this purpose, four shape of pier, trapezoidal, invers trapezoidal, triangular and invers triangular, with the same cross-sectional area, were placed in three levels on bed, 1.5 cm and 3 cm above the bed, in four Froude number 0.3 and 0.27, 0.24 and 0.19 were tested. The experiments of present study, were carried out in a laboratory flume in Tehran's Soil Conservation and Watershed Management Institute. The results show that increasing the level of the slot from the bed, increased the scour depth upwards of the piers. Also topography changes along the canal and the dimensions of the cavity also increase. So that in all Froude numbers, the slots placed on the bed, reduced the depth of scouring about, 15.5-51.81 percent for invers triangular, 21.16-62.18 percent for invers trapezoidal, 26.67-65.28 percent for triangular and 38.83-73.58 percent for trapezoidal slots has best performance compared to the two other levels.

    Keywords: experimental investigation, scouring, slot shape, pier of bridge
  • Shima Nasiri *, Hossein Ansari, Ali Naghi Ziaei Pages 39-56

    The heterogeneous temporal and spatial distribution of fresh water and rapid population growth in recent decades have led to problems in supplying required water resources for various uses. Therefore, new mathematical models have been developed to study the complex hydrological processes. In this study, SWAT model in Samalqan catchment with area of 1148 km2 was used to simulate the flow. In the modeling process, the basin was divided into 21 sub-basins and 402 hydrological units. Modeling of watersheds has uncertainties due to limited access to enough hydrological data. For this purpose, model calibration and validation were performed using SUFI2 algorithm for 1995 to 2012 and 2012 to 2014, respectively. Based on the sensitivity analysis results, the parameters RCHRG_DP (value of penetration into the deep aquifer), GWQMN (amount of water in the shallow aquifer to produce the base stream), ALPHA_BF (groundwater reaction coefficient), SOL_AWC (soil available water capacity) and CN (SCS curve number) had the most effect. The results showed that the values of Nash-Sutcliffe index and R2 coefficient were 0.65 to 0.80 for calibration period and 0.40 to 0.65 for validation period. Out of the total inflow into the basin, 87% is spent on evapotranspiration, 3.2% for surface runoff, 3% for infiltration and the rest is related to changes and moisture storage in soil. Since no estimation of water balance components in this basin has been done so far, this research can provide useful information about the water balance of the basin and help to plan water resources more accurately.

    Keywords: SUFI2, Sensitivity analysis, Calibration, run off, Water balance
  • Mehdi Fuladipanah *, Reza Jafarinia Pages 57-70
    In this research work, besides analyzing the scour hole at the downstream of the siphon spillway physical model, some equations have been presented to predict scour hole developing. A physical model of siphon spillway along with three flip buckets of angle 30°, 45° and 60° for three types of sedimentary materials of mean size 1.8, 3.5 and 1.4 (mm) were used to study scour hole formation process. Geometric characteristics of the scour hole were collected for four flow discharges of 39.2, 42.12, 42.12, 49.76 (lit/s) and five tail-water depths of 15, 20, 25, 30 and 35 (cm) using a mesh grid size of 10 (cm) ×10 (cm). Three dimensionless parameters were extracted for analyzing experimental results using dimensional analysis. Of all scour hole dimensions, scour depth (ds), scour length (Ls) and distance of downstream hill up to bucket lip (L6) were adjusted for numerical modeling. Results showed that increasing flow rate causes growth and developing of scour hole geometric properties simultaneously. Increasing the particle size showed an inverse relationship with three dimensions of the scour hole. Also, the reduction of the bucket's angle led to a reduction in ds, Ls and L6. The maximum correlation coefficient obtained between ds, Ls and L6 with particle size, flip bucket angle and discharge/tailwater, respectively. Finally, predictors were presented to describe above-mentioned dimensions of scour hole dimensions.
    Keywords: Physical model, Siphon spillway, Scour extending, dimensional analysis
  • Elahe Abbasi, Solmaz Saadat, Ayoub Karimi-Jashni *, Mohammad Hadi Shafaei Pages 71-80

    One of the drawbacks of anaerobic digestion technique is the slow rate-limiting hydrolysis of organics. Different pretreatment techniques such as ultrasonic, chemical and thermal were applied to increase secondary sludge disintegration, in order to enhance sludge anaerobic digester performance. Hydrodynamic cavitation (HC) technique has fewer disadvantages compared to other pretreatment methods. Additionally, HC is simple and energy efficient. In this study, the effect of cavitation on sludge properties including soluble chemical oxygen demand (sCOD), turbidity, electrical conductivity, disintegration degree and other parameters downstream of orifice plate was investigated. The geometry of orifice plate had been optimized previously for specific cavitation number (0.2) which is desirable for cell disruption. SCOD rose from 857 mg/L to 5376 mg/L within 60 min pretreatment. By using cavitation pretreatment, degradation of cells occurred in several minutes instead of days. So it can be expected that anaerobic digestion performance will improve due to the release of intracellular substances and availability of enzymes for biological degradation. Experiments performed in this study indicated that cavitation causes the significant increase in sCOD and disintegration degree as a result of breaking up microorganisms’ cell walls and releasing organic substances into soluble phase. The turbidity of soluble phase also rose dramatically from 300 NTU to 5675 NTU within 60 min due to the collapse of cavitation bubbles and other effects of cavitation phenomena. Eventually, a linear relationship was derived for sCOD and turbidity of the soluble phase of pretreated sludge which can be applied to calculate one from another alternatively.

    Keywords: Hydrodynamic cavitation, Orifice, Soluble chemical oxygen demand (sCOD), Secondary sludge, Pretreatment
  • Mohammad Hosseini, Mohammad Hadi Fattahi *, Saied Eslamian Pages 81-98

    Density current is caused by a slight density difference with the environmental fluid. These currents are of two-phase current type. These currents are non-linear in nature, which are complex and sensitive to initial conditions. Fractal geometry is used as a powerful tool to investigate geophysical phenomena including density current and many complex natural phenomena. This study aimed to conduct a comprehensive study on the fractal and multi-fractal properties of density current and established a significant relation between the Richardson number evolution and the entrainment of ratio density current through fractal analysis. For this purpose, three experimental models in 28 different states were performed by changing the bed slope, density and inlet discharge. The developed codes in MATLAB were used to calculate the multi-fractal generalized dimension indices D(q), singularity spectrum f(α), singularity angle α, the scaling exponent T(q) and fractal dimension Df. The results and various investigations indicated that the fractal dimension decreased a little with the increase of flume bed slope. Further, the fractal dimension increases with increasing the concentration and current discharge. As the Richardson number increases, the scaling exponent has a linear pattern. Furthermore, the fractal dimension changes are monotonic than q in these experiments, and the singularity angles are larger with less range. A significant relationship with 92% coefficient was made between Richardson number and entrainment ratio by fractal analysis.

    Keywords: Fractal geometry, Richardson number, Entrainment ratio, Singularity spectrum, Scaling exponent
  • Sajad Pourakbari *, Nasolah Kalantari, Yaser Aghdaki, Arash Moslih Pages 99-112

    The discovery of groundwater resources as one of the ways of drinking water in the world is imperative and inevitable given the increasing need of the world for water.The objective this study is investigation of Karstic Water Resources Potential in the Leili-Keyno anticlines on the northeast of Khuzestan province. For this purpose, effective parameters of Karstic Water Resources Potential such as rainfall, lineament density, distance from lineament, slope, drainage density, lithology, land use and temperature are identified and evaluated. Using the expert group opinion and to help the Analytical Hierarchy Process (AHP) The weight of effective layers in the potential of karst water resources was calculated: precipitation (0.331), linear density (0.261), distance from linearity (0.151), slope (0.098), water drainage density (0.064) , Lithology (0.047), vegetation (0.029) and temperature (0.024) and finally, Karstic Water Resources Potential map extracted with integration of related layers by overlapping in ArcGIS software and using the Raster Calculator module. Based on this method, the area is classified into five categories, viz. very high, high, moderate, poor and very poor. The northwest foreland (Garu formation) has the least potential. Springs and dolins are located in the areas with high potential in central part of the anticlins.

    Keywords: leyli- keyno anticlines, potential, RS, AHP, GIS