فهرست مطالب

مجله مهندسی آبیاری و آب ایران
پیاپی 4 (تابستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/06/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد بی جن خان، * صلاح کوچک زاده، هاجر ساوری صفحه 1
    در این پژوهش آزمایشگاهی به بررسی عملکرد هیدرولیکی روش های مختلف و متداول طراحی مدول تیغه ای پرداخته شده است. مدول های تیغه ای برای تحویل حجمی آب به شکل نسبتا ثابت به ازای تغییرات ارتفاع آب بالادست در دامنه مشخص مورد توجه قرار گرفته اند. داده های جمع آوری شده در این تحقیق نشان داد که به طور کلی این سازه به صورت مدولار عمل می کند و به عنوان سازه تحویل حجمی آب مطمئن می تواند به شکل وسیع بکار رود. همچنین عملکرد هیدرولیکی سازه در چرخه های افزایش و کاهش ارتفاع آب بالادست برای روش های مختلف طراحی مورد ارزیابی قرار گرفت و این نتیجه به دست آمد که بر خلاف سازه های مشابه، افزایش یا کاهش ارتفاع آب بالادست تاثیری در عملکرد مدول تیغه ای ندارد. در پایان نشان داده شد که انتخاب ضریب بده با دقت مناسب تاثیر چشمگیری در نتایج طراحی خواهد داشت و از اینرو بهترین روش طراحی موجود با انتخاب ضریب بده مناسب اصلاح شده است.
    *مقاله مستخرج از پایان نامه کارشناسی ارشد نویسنده اول می باشد
    کلیدواژگان: تحویل حجمی آب، چرخه افزایش و کاهش ارتفاع آب بالادست، ضریب بده، عملکرد هیدرولیکی، مدول تیغه ای
  • محمد ابراهیم بنی حبیب*، مهران ایران پور صفحه 14
    مقاله حاضر وجود رابطه تجربی برای تعیین درصد خوردگی بتن حوضچه های آرامش بر اثر ضربه دانه های رسوبات جریان واریزهای را بررسی مینماید. بررسی تحقیقات پیشین نشان میدهد که در آزمایش های تحقیقات پیشین، مخلوطی از ضربه و سایش مدلسازی گردیده است بدون این که سهم ضربه در آنها مشخص باشد و قطر دانه های رسوب نیز در حد قطره ای رسوب متداول در جریان های واریزهای نیست. بنابراین در مقاله حاضر، روش آزمایشگاهی پیشنهاد گردیده است که اثر ضربه رسوبات درشت دانه جریان واریزهای بر روی دال های بتنی حوضچه های آرامش را بررسی می کند. بر اساس روابط همبستگی بررسی شده در سری اول آزمایشها، وجود رابطه مستقیم تجربی بین درصد خوردگی دال بتنی با انرژی پتانسیل تجمعی در واحد وزن دال بتنی اثبات شده است و بر اساس خطای روابط خطی، توانی و نمایی با داده های آزمایش های سری اول، حداقل بودن میانگین خطای نسبی رابطه توانی نسبت به آزمایش تایید گردیده است. بنابراین رابطه توانی بین درصد خوردگی و انرژی پتانسیل تجمعی در واحد وزن بتن دال، پیشنهاد گردیده است. اثر وجود آب در حوضچه آرامش در کاهش سرعت ضربه هنگام برخورد بحث گردیده و نشان داده شده است که نتایج رابطه تجربی و پیشنهادی برای عمق های نسبی کمتر از واحد، خطای نسبی کمتر از 10% نسبت به حالت دخیل نمودن وجود آب، خواهد داشت و این تحلیل ها نشان میدهد که اثر وجود آب در دانه های رسوب ریزتر در سیلاب های معمولی تعیین کننده و قابل توجه بوده و ممکن است تا 90% سرعت برخورد را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: سدهای انحرافی، جریان واریزهای، تخریب حوضچه آرامش، ضربه دانه های رسوب
  • مهدی اژدری مقدم*، حسین شاه حیدری، احسان جعفری ندوشن صفحه 23
    سرریزهای پلکانی یکی از اجزای هیدرولیکی سدها می باشند که از پله های متوالی از نزدیکی تاج تا پنجه سرریز تشکیل شده و هدف از طراحی آنها استهلاک انرژی می باشد. در این تحقیق برای شبیه سازی جریان بر روی سرریز پلکانی از نرم افزار Flow-3D که یک نرم افزار تحلیلی میدان جریان می باشد، استفاده شده است. مدل آشفتگی که برای این منظور استفاده شده است، مدل(RNG) K-ε می باشد و تعیین پروفیل سطح آزاد جریان به کمک مدل VOF انجام می شود. این تحقیق صرفا«جهت بررسی رژیم جریان غیر ریزشی در سرریزهای پلکانی انجام شده است. برای این منظور تعداد 112 مدل سرریز طراحی شده است که از این تعداد، 96 مدل اوجی پلکانی و 16 مدل اوجی صاف می باشد. مدل های پلکانی دارای 6 آرایش، 2 اندازه پله و 4 شیب متفاوت (15 درجه،30 درجه، 45درجه و 60 درجه) در زیر نقطه تماس می باشند و لبه پله ها از پروفیل WES تبعیت می کنند. سرریزهای اوجی صاف نیز از مشخصات متناظر برای شیب و پروفیل تاج برخوردار هستند. هدف از انجام این طرح بررسی تاثیر دبی(هد نسبی)، شیب سرریز، تعداد پله، آرایش پله و زبری پله بر روی استهلاک انرژی می باشد. در این تحقیق مشاهده شد که دبی عبوری از روی سرریز و شیب سرریز از پارامترهایی هستند که تاثیر بسیار زیادی بر افت انرژی سرریزهای پلکانی داشته و در دبی های بالاتر تعداد و آرایش پله ها تاثیر کمتری دارد. آرایش منطقی با در نظر گرفتن پارامترهای ذکر شده جهت دستیابی به حداکثر افت انرژی معرفی گردید.
    کلیدواژگان: سرریز پلکانی، استهلاک انرژی، نرم افزار Flow-3D، روش VOF
  • مهوش منصوری هفشجانی، محمود شفاعی بجستان* صفحه 35
    فرسایش در قوس رودخانه به دلیل وجود جریان ثانویه نسبت به مسیر مستقیم تشدید می گردد، لذا توجه به موضوع فرسایش و کنترل و کاهش آن در این بخش از رودخانه بسیار حائز اهمیت می باشد. هدف از تحقیق حاضر ارائه رابطه برای تخمین قطر سنگچین در اطراف تکیه گاه پل واقع در قوس رودخانه هاست. در این تحقیق ابتدا معادله بیبعد بر مبنای آنالیز ابعادی برای آستانه حرکت و آستانه شکست استخراج شد و سپس آزمایشها با استفاده از سه نوع سنگچین با چگالی های51/1، 05/2، 65/2 و با قطرهای 75/4، 52/9، 7/12 و 05/19 میلیمتر انجام شد. هر سنگچین با استفاده از چهار دبی 017/0، 020/0، 023/0 و 028/0 مترمکعب بر ثانیه مورد آزمایش قرار گرفت. هر آزمایش از عمق جریان بالا شروع شد و به تدریج عمق کاهش داده میشد تا زمانی که اولین حرکت در سنگدانه ها مشاهده شود و در این لحظه مشخصات جریان به عنوان مشخصات آستانه حرکت اندازه گیری میگردید. شرایطی از جریان که در آن سنگدانه ها به صورت گروهی شروع به حرکت می کردند آستانه شکست تعریف گردید و مشخصات جریان در این لحظه به عنوان مشخصات آستانه شکست اندازه گیری میشد. با استفاده از داده های به دست آمده، فرمول های طراحی قطر سنگچین برای کنترل آبشستگی تکیه گاه پل در قوس رودخانه ارائه گردید. همچنین فرمول های ارائه شده توسط تحقیق حاضر با روابط ارائه شده از مطالعات پیشین بر روی سنگچین اطراف تکیه گاه واقع در مسیر مستقیم مقایسه شد و ضریب تصحیح مناسب برای استفاده از این روابط در قوس ارائه شد.
    کلیدواژگان: سنگچین، تکیه گاه پل، قوس رودخانه، آبشستگی، جریان ثانویه
  • فاضل امیری*، امیر سعادت فر صفحه 46
    در هیدرولوژی اگر چه نمی توان زمان دقیق وقوع یک پدیده مانند سیلاب را تعیین کرد، ولی می توان نحوه وقوع حوادث قبلی را بررسی کرده و احتمال وقوع متوسط آن ها را بدست آورد و سپس برنامه های مدیریت محیطی مانند طراحی سازه های کنترل سیل و یا نحوه استفاده از اراضی حاشیه رودخانه را بر مبنای آن ها پی ریزی نمود. در این مقاله، دبی حداکثر لحظه ای سیلاب در 7 حوضه آبخیز استان بوشهر (سرقنات، جره بالا، سعد آباد، کلل، باغان، قنطره و بوشیگان) با انواع مختلف توزیع های فراوانی در محیط نرم افزار SMADA برازاش داده شده و با استفاده از روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و تصمیمگیری گروهی، مناسب ترین توزیع فراوانی منطقه ای انتخاب گردیده است. در 5 حوضه آبخیز قنطره، سر قنات، جره بالا، سعد آباد و کلل توزیع نرمال به ترتیب با درجه اهمیت 251/0، 200/0، 192/0، 198/0 و 209/0 و در 2 حوضه آبخیز، بوشیگان و باغان به ترتیب توزیع لوگ نرمال2 پارامتری با درجه اهمیت 238/0 و توزیع لوگ پیرسون تیپ 3 با درجه اهمیت 218/0 به عنوان بهترین توزیع های فراوانی برای هر حوضه انتخاب گردیده است. همچنین نتایج نشان داد که اختلاف بین مقادیر برآوردی دبی حداکثر لحظه ای سیل توسط توزیع های فراوانی مختلف، در دوره بازگشت ها پایین (کمتر از 50 ساله) کم بوده و بیشترین اختلاف در دوره بازگشت ها بالا(بیشتر از 50 ساله) می باشد.
    کلیدواژگان: دبی، سیلاب، توزیع فراوانی، SMADA، سلسله مراتب، تصمیم گیری، درجه اهمیت
  • علیرضا برهانی داریان، زینب فرهمند فر* صفحه 60
    مدل های بارش-رواناب برای محاسبه رواناب حاصل از بارش در یک حوزه آبریز به کار می روند. مدل تانک یکی از مدل های بارش-رواناب است که دارای نتایج بسیار خوبی در مدل کردن رواناب حاصل از بارش در حوزه های مختلف بوده است. به دلیل زیاد پارامترهای مدل تانک نسبت به سایر مدل های بارش-رواناب، رکن اصلی در استفاده صحیح از این مدل به چگونگی کالیبراسیون آن مربوط می شود. برای کالیبراسیون این مدل می توان از روش های سعی و خطا و یا بهینه سازی استفاده کرد. روش های اول در مسائل با ابعاد بزرگ عملی نبوده و بسیار وقت گیر است. در این مقاله کالیبراسیون یک مدل بارش-رواناب با روش بهینه سازی و به کمک الگوریتم جفت گیری زنبورعسل انجام شده و نتایج آن با نتایج الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است. برای این کار ابتدا مدل بارش-رواناب بر اساس مفهوم تانک توسعه یافته و سپس این مدل بعنوان مبنا برای شبیه سازی سیستم تحت یک مدل شبیه ساز-بهینه ساز مورد استفاده قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: الگوریتم جفت گیری زنبورعسل، الگوریتم ژنتیک، کالیبراسیون، مدل بارش، رواناب، مدل تانک
  • محمد موسی بایگی، بتول اشرف* صفحه 72
    استان کرمان به دلیل ویژگی های خاص جغرافیایی چون تلاقی شرایط کویری و کوهستانی از تنوع آب و هوایی ویژه ای برخوردار بوده و دارای شرایط مناسبی برای کشت انواع گیاهان زراعی و باغی می باشد. با توجه به محدود بودن آستانه تحمل گیاهان نسبت به پارامترهای هواشناسی، هرگونه ناهنجاری در این پارامترها از جمله وقوع تنش چرخه های یخ و ذوب منجر به ایجاد خسارت به تولیدات کشاورزی خواهد شد. در این پژوهش، برای مکان یابی وقوع چرخه های یخ و ذوب در استان کرمان، داده های دمای کمینه و بیشینه روزانه هشت ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در طی 20 سال آماری (1387- 1368) مورد استفاده قرار گرفت. همچنین چهار گستره دمایی مشخص شامل دماهای کمینه کوچکتر و مساوی 2- و دماهای بیشینه بزرگتر و مساوی 2 (A)، دماهای کمینه کوچکتر و مساوی 3- و دماهای بیشینه بزرگتر و مساوی 3 (B)، دماهای کمینه کوچکتر و مساوی 4- و دماهای بیشینه بزرگتر و مساوی 4 (C) و دماهای کمینه کوچکتر و مساوی 5- و دماهای بیشینه بزرگتر و مساوی 5 (D) که امکان رخداد این پدیده در آنها بیشتر است، در نظر گرفته شد. پس از پردازش داده ها توسط یک برنامه کامپیوتری در محیط FORTRAN، میانگین ماهانه، فصلی و سالانه و نیز فراوانی نسبی ماهانه و فصلی تعداد روزهای وقوع این پدیده در هر یک از ایستگاه های موجود محاسبه شده و با مقایسه این مقادیر با دما های بحرانی گیاهان زراعی و باغی، مناطق مخاطره آمیز استان، شناسایی شد.. بررسی نمودارهای سالانه نشان داد که به طور کلی ایستگاه انار بیشترین تعداد روزهای چرخه یخ و ذوب در طی سال را دارا است. بررسی فراوانی نسبی فصلی چرخه های یخ و ذوب نشان داد که وفور این پدیده در زمستان بیش از سایر فصول است و دو شهرستان بافت و بم بیشترین میزان چرخه یخ و ذوب در این فصل را نشان می دهند. اما علی رغم این موضوع به دلیل پدیده خوسرمایی، غلات سرمادوست و درختان میوه در این فصل نسبت به پاییز و بهار، کمتر متحمل خسارت میشوند. بررسی نتایج ماهانه نیز نشان داد که کاشت زود هنگام (در فروردین ماه) درختان میوه و گیاهان زراعی چون گندم، جو، ارزن و پنبه در شهرستان های شهر بابک، کرمان، کهنوج و سیرجان مخاطره آمیز میباشد، در حالی که در شهرهای بافت و بم و جیرفت احتمالا خسارتی به این گیاهان وارد نخواهد شد. همچنین با توجه به وفور این پدیده در مناطقی چون شهر بابک، سیرجان و کرمان، بهتر است کشت پاییزه (در آبان و آذر) این گیاهان زراعی با استفاده از ارقام مقاوم صورت گیرد.
    کلیدواژگان: استان کرمان، چرخه های یخ و ذوب، خوسرمایی، دمای بحرانی، دمای بیشینه، دمای کمینه
|
  • Page 1
    In this experimental study, deferent design methods for baffle sluice gates have been investigated. Baffle modules are considered as a water delivery structure releasing a semi-constant discharge within specific upstream water fluctuations. According to the result of experimental data it was revealed that the performance of this structure is concurred with a desire volumetric water delivery structure and it can be widely used in irrigation channels. Module behavior has been evaluated for both increasing and decreasing of the water depth for deferent design methods. There was no significant effect due to increasing or decreasing of the upstream water depth on the hydraulic performance of the baffle sluice gate. Finally, it was demonstrated that choosing an accurate discharged coefficient can affect the design results significantly. In this regard, the best current design method has been improved based on choosing a suitable discharge coefficient.
    Keywords: Baffle sluice gate, Volumetric water delivery, Discharge Coefficient, hydraulic performance, Increasing, decreasing of water depth
  • Mohammad Ebrahim Banihabib*, Mehran Iranpoor Page 14
    This paper studies existing of an empirical equation for the determination of abrasion rate of concrete stilling basins by debris flow sediments’ impact. Mix of friction and impact are modeled by previous researches’ experiments without dividing their share in abrasion and impact. In addition, grain's size were not as big as grains of debris flow in their experiments. Therefore, experimental method is presented for studying the effect of the impact of large grains of the debris flows’ sediment on apron of stilling basins in this paper. According to studied correlation equations between first set of experiment's data, the direct relation between abrasion rate and cumulative potential energy in unite weight of the concrete of the stilling basins is proved. In addition, according to error of linear, power and exponential equations between first set of experiment's data, is verified that the error of power equation is minimum. The equations are verified using second set of experiments. The power equation between abrasion rate and cumulative potential energy in unite weight of concrete stilling basins is recommended. The effect of existing water in stilling basin on reduction of sediment grain's velocity is discussed and it is showed that the reducer effect of water is less than 10% for relative depth smaller than one. In addition, the analysis show that the effect of existing water on reduction of finer sediment of ordinary floods is important and it may reduce the velocity about 90%.
    Keywords: Diversion Dams, debris flow, abrasion of stilling basin, sediment grain's impact
  • M. Azhdary Moghaddam*, H. Shahheydari, E. Jafari Nodushan Page 23
    Stepped spillway's are one of hydraulic components of dams that made by straight step's near the spillway's crest to the toe to dissipate energy. In this study to simulate the flow over the stepped spillway, Flow3D software that is analytic flow field was used. The k-ε(RNG) model was the turbulence model which had been applied, and to determine the free surface flow profiles VOF model was used. The skimming flow regime was only considered. For this purpose 112 spillway models was designed that from which, 96 models were stepped models and 16 models were smooth models. Stepped models had six configurations, two step sizes and four different slopes (15degrees, 30degrees, 45degrees and 60degrees) below the contact points and also step edges were followed WES profile. Smooth spillways had also corresponding specifications for the slope and crest profiles. The goal of this study was investigating on the effects of discharge, spillway's slope, number of steps, configuration and steps roughness on energy dissipation. It was observed that discharge flowing over the spillway and slope of spillway were among the most effective parameters to achieve the highest energy dissipation on stepped spillways and in higher discharges, the number of steps and its configurations had less effects. Also a mentioned configuration considering the parameters to reach the maximum energy dissipation was introduced.
    Keywords: Stepped spillway, Energy dissipation, Flow3D software, VOF method
  • Page 35
    Scouring will be intensified at the river bend due to the existing of secondary flow in comparison with straight channels so attention to the erosion and its control and mitigation at this part of river is very important. The present paper is aimed to study and design the riprap diameter at bridge abutment in a river bend. In this study first a general non dimensional relationship was developed based on dimensional analysis at the point of incipient motion and incipient failure. Then extensive tests were conducted using three types of riprap with specific gravity of 1.51, 2.05 and 2.65 and sizes of 4.75, 9.52, 12.7 and 19.05 millimeter. Each riprap conducted under four different discharges of 0.017, 0.020, 0.023 and 0.028 m3/s. Each test was started from high flow depth and gradually lowered until the first displacement of rock was observed. The flow characteristics at this point were recorded as incipient motion. Incipient failure defined when all rocks are in motion. Applying the obtained data, formulas were developed to be applicable for design of rock size to control of Scour bridge abutment at river bend. The formulas developed in this research were compared with formulas of earlier studies on riprap at abutment for straight channels and suitable correction coefficients were suggested for these relations to be applicable at river bend.
    Keywords: Bridge abutment, Riprap, River bend, Scouring, Secondary flow
  • Fazel Amiri*, Amir Saadat Far Page 46
    In hydrology, although we can not determine the time of flood occurrence, however, by analyzing previous events we can find out the probability of their average occurrences which will be the base for future environmental management programs such as flood control and river marginal planning. In this study several statistical distributions were applied to fit on 7 watershed peak flows at Bohshar province using Analytical Hierarchy (AHP) Process and SMADA software. AHP method and group decision making were used to select the best distribution model. The results indicated 3 parameters lognormal distribution was the best model for 5 watershed including Sarcanat, Jarebala, Sadabad, Ghantareh and Boshigan. The Gumbel and normal distribution was the best model for the watersheds of Kolal and Baghan, respectively. Also, the difference between observed and estimated peak values were lower for the low return periods (<50 years) and the highest differences were for the upper return periods (>50 years).
    Keywords: Peak flow flood, Frequency distribution, SMADA software, Analytical Hierarchy Process, Group decision making, Priority rate
  • Page 60
    Rainfall-runoff models are important in the water resource management of river basins. The main aspect of this role is determined through proper use of these models and relies on the quality of their calibration. Mainly, there are two approaches in rainfall-runoff model calibrations. The first one is a simple time consuming trial and error method and is limitedto small problems. The second approach, on the other hand, uses optimization techniques to find proper values of parameters and is capable of handling large scale problems calibrations. This article references an attempted calibration of a precipitation-runoff model using a newly developed heuristic approach called Marriage in Honey Bees Optimization (MBO). The process contains development of simulation-optimization models using the heuristic methods for improving the value of objective function obtained through the simulation of a runoffrainfall Tank model. The results obtained through the application of MBO compares favorably to those of a Genetic Algorithm.
    Keywords: Calibration, Tank Model, Honey Bees Mating Algorithm, Genetic Algorithm
  • M.Mousavi, Baygi, B. Ashraf* Page 72
    Kerman province due to special geographic features such as cross the desert and mountainous conditions has specific weather and climate variation and particularly good conditions for cultivation of crops and the garden. Considering the limited threshold of tolerance of plants to meteorological parameters, any abnormalities in these parameters including the occurrence of stress freezing and thaw cycles will be damage to agricultural production. In this research for locating freezing and thaw cycles in the Kerman province, the data of daily minimum and maximum temperatures of 9 synoptic stations was used over 20 statistic years (1989-2008). Also 4 distinct range of temperatures including: the minimum temperatures lesser and equal whit -2 and the maximum temperatures greater and equal whit 2 (A), the minimum temperatures lesser and equal whit -3 and the maximum temperatures greater and equal whit 3 (B), the minimum temperatures lesser and equal whit -4 and the maximum temperatures greater and equal whit 4 (C), the minimum temperatures lesser and equal whit -5 and the maximum temperatures greater and equal whit 5 (D), were presented. After data processing by a computer program into the FORTRAN space, the number of days with this phenomenon for each station was determined as monthly, seasonal and annual, also monthly and seasonal relative frequency are calculated and compared these values with the critical temperature of crops and garden plants, was identified risky areas on province. The investigation of annual graphs showed that Anar station has most days of freezing and thawing cycles during the year. Review of seasonal relative frequency offreezing and thaw cycles show that winter has the most abundance of this phenomenon than other seasons, and two city of Bam and Baft shows higher rate of freezing and thaw in this season. But despite of this topic, because of cold acclimation phenomenon, cold-season cereals and fruit trees have less damage than spring and autumn seasons. Review of monthly results also showed that early planting (in April) fruit trees and crops such as wheat, barley, millet and cotton in the cities including Shahrebabak, Kerman, Kahnuj and Sirjan is risky, while in the cities of Baft, Bam and Jiroft, this plant will not face with damage. Also, since the abundance of this phenomenon in regions such as Shahrebababak, Sirjan and is better be accomplished autumn cultivation (in November and December) of this plants by using of resistant cultivars.
    Keywords: Kerman province, freezing, thaw cycles, cold acclimation, critical temperature, maximum temperature, minimum temperature