شناسنامه علمی شماره
دوره 17، شماره 66 ، خرداد 1395
مقاله پژوهشی
حسام قدوسی؛ مائده اسکوهی
چکیده
هزینۀ ساخت سدهای بتنی وزنی به طور معمول بیشتر از هزینۀ ساخت سدهای دیگر است و بنابراین بهینه سازی شکل مقطع این گونه سدها به منظور کاهش در حجم بتن مصرفی باعث اقتصادی تر شدن طرح می شود. در این پژوهش، ضمن توسعۀ مدل بهینه سازی جفت گیری زنبور عسل در محیط نرم افزار متلب، ابعاد سد بتنی وزنی کوینا با در نظر گرفتن شرایط ...
بیشتر
هزینۀ ساخت سدهای بتنی وزنی به طور معمول بیشتر از هزینۀ ساخت سدهای دیگر است و بنابراین بهینه سازی شکل مقطع این گونه سدها به منظور کاهش در حجم بتن مصرفی باعث اقتصادی تر شدن طرح می شود. در این پژوهش، ضمن توسعۀ مدل بهینه سازی جفت گیری زنبور عسل در محیط نرم افزار متلب، ابعاد سد بتنی وزنی کوینا با در نظر گرفتن شرایط پایداری بهینه شده است. برای این کار، مقطعی کلی و فراگیر به عرض واحد شامل هشت پارامتر هندسی بهعنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته و سایر پارامترهای هندسی نیز با استفاده از این متغیرها تعریف شد. نتایج بررسی ها نشان داد که حجم بتن مصرفی در ساخت این سد در حالت مقطع موجود، برابر با 3633 مترمکعب، در حالت مقطع بهینه به 3312/52 مترمکعب کاهش یافته یعنی 8/82 درصد از مقدار تابع هدف (حجم بتن مصرفی در ساخت سد) کاسته شده است. این مقدار کاهش حجم بتن مصرفی در ساخت سد موجب صرفه جویی در هزینه های طرح و اقتصادی تر شدن آن می شود.
مقاله پژوهشی
محمد همتی؛ وفا مصطفی
چکیده
روابط مقاومت جریان از مولفه های کلاسیک آنالیز هیدرولیکی رودخانه است که برای روندیابی سیل، پیش بینی عمق و سرعت سیلاب های طرح، برآورد ظرفیت سیلاب آبراهه و پیشبینی غیرمستقیم دبی های سیلاب از طریق روش شیب - مساحت، مورد نیاز خواهد بود. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی اثر شکل ذرات و شیب بستر آبراهه بر ضریب زبری مانینگ پرداخته ...
بیشتر
روابط مقاومت جریان از مولفه های کلاسیک آنالیز هیدرولیکی رودخانه است که برای روندیابی سیل، پیش بینی عمق و سرعت سیلاب های طرح، برآورد ظرفیت سیلاب آبراهه و پیشبینی غیرمستقیم دبی های سیلاب از طریق روش شیب - مساحت، مورد نیاز خواهد بود. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی اثر شکل ذرات و شیب بستر آبراهه بر ضریب زبری مانینگ پرداخته شده است. برای رسیدن به این هدف، از دو نوع سنگریزۀ طبیعی نسبتاً گردگوشه و شکستۀ تیزگوشه با اندازه های متوسط 3/8، 4/66 و 6/53 سانتیمتر و چهار شیب 0/4، 0/6، 0/8 و 1 درصد در شرایط مختلف هیدرولیکی استفاده شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که با افزایش اندازۀ سنگریزه و شیب بستر آبراهه و کاهش استغراق نسبی مقدار ضریب زبری مانینگ افزایش می یابد. نتایج بررسی ها همچنین نشان می دهد که به طور متوسط مقدار ضریب زبری مانینگ سنگریزه های تیزگوشه در شیب های 0/4، 0/6، 0/8 و 1 درصد به ترتیب در حدود 2/7، 3/7، 3/8 و 5/9 درصد بیشتر از مقدار آن در سنگریزه های طبیعی نسبتاً گردگوشه است. اختلاف بین مقادیر ضریب زبری مانینگ در ذرات تیزگوشه و طبیعی نسبتاً گردگوشه با کاهش استغراق نسبی و افزایش شیب بستر افزایش می یابد. به سخن دیگر، اثر شکل ذرات بر ضریب زبری مانینگ در شیب های تند و استغراق نسبی کم (زبری در مقیاس بزرگ) قابل توجه است.
مقاله پژوهشی
حجت احمدی
چکیده
کنترل نفوذ و انتقال آلاینده‌ها از منابع آلایندۀ سطحی، مانند مخازن دفن زباله به لایه‌های آب زیرزمینی یکی از چالش های مهم در مهندسی محیط زیست است. در این تحقیق، روشی جدید برای کنترل انتقال آلاینده‌ها از منابع آلاینده سطحی به لایه‌های زیرین و آب زیرزمینی در آزمایشگاه مطالعه شده است. برای این منظور، یک لایه حصار هیدرولیکی به صورت ...
بیشتر
کنترل نفوذ و انتقال آلاینده‌ها از منابع آلایندۀ سطحی، مانند مخازن دفن زباله به لایه‌های آب زیرزمینی یکی از چالش های مهم در مهندسی محیط زیست است. در این تحقیق، روشی جدید برای کنترل انتقال آلاینده‌ها از منابع آلاینده سطحی به لایه‌های زیرین و آب زیرزمینی در آزمایشگاه مطالعه شده است. برای این منظور، یک لایه حصار هیدرولیکی به صورت یک لایة خاک ماسهای تمیز محصور بین دو لایۀ خاک رسی ایجاد و حرکت قائم آلاینده به سمت منبع آب تعبیه شده در زیر این لایهها بررسی شد. منبع آلاینده حاوی غلظت مشخصی از یون کلر در بالای ستون خاک با هد ثابت در نظر گرفته شد و حصار هیدرولیکی به کمک چاهک تزریق آب ایجاد گردید. نتایج این بررسی نشان داد که چاهک تزریق آب و حصار هیدرولیکی می توانند ورود آلاینده‌ها را از منابع سطحی به لایه‌های زیرین و آب زیرزمینی به میزان حداقل 90 درصد کاهش دهند. همچنین، نتایج تحقیق نشان داد که بهترین عملکرد چاهک در ایجاد حصار هیدرولیکی زمانی است که ارتفاع آب در چاهک با ارتفاع منبع آلاینده یکسان باشد و شکاف های تزریق آب از چاهک به لایه ماسه ای در وسط لایه تعبیه شود.
مقاله پژوهشی
حسین حمیدی فر؛ محمدحسین امید
چکیده
یکی از رایج ترین روش ها برای استهلاک انرژی در پایین دست سازه ها در شبکه های آبیاری و زهکشی، استفاده از پرش هیدرولیکی میباشد. برخلاف سایر مقاطع از قبیل مقطع مستطیلی، ذوزنقه ای و دایره ای، پرش هیدرولیکی در کانال مثلثی تاکنون چندان بررسی نشده است. در این مقاله، ویژگی های پرش هیدرولیکی در یک کانال با مقطع مثلثی ...
بیشتر
یکی از رایج ترین روش ها برای استهلاک انرژی در پایین دست سازه ها در شبکه های آبیاری و زهکشی، استفاده از پرش هیدرولیکی میباشد. برخلاف سایر مقاطع از قبیل مقطع مستطیلی، ذوزنقه ای و دایره ای، پرش هیدرولیکی در کانال مثلثی تاکنون چندان بررسی نشده است. در این مقاله، ویژگی های پرش هیدرولیکی در یک کانال با مقطع مثلثی همراه با آستانه انتهایی لبه پهن مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش ها در یک کانال مستطیلی به طول 9، عرض 0/5 و ارتفاع 0/6 متر از جنس شیشه شفاف و تحت شرایط هیدرولیکی مختلف شامل دبی های مختلف، دو بازشدگی دریچه و اعداد فرود ابتدای پرش در دامنه 12/5-2/5 انجام شدند. نتایج نشان داد که به ازای یک عدد فرود مشخص جت ورودی، عمق پایاب مورد نیاز در مقطع مثلثی تا 70 درصد کمتر از مقدار متناظر در مقطع مستطیلی است. بر اساس نتایج به دست آمده، روابط تجربی برای پارامترهای بی بعد نسبت عمق ثانویه و ارتفاع آستانه انتهایی لبه پهن برحسب عدد فرود جریان ورودی به دست آمد که می توان در طراحی ها از این روابط برای تشکیل پرش کنترل شده، در شرایطی که عمق پایاب کافی برای شکل گیری پرش هیدرولیکی در کانال های مثلثی وجود ندارد، استفاده کرد.
مقاله پژوهشی
نادر حیدری؛ فریبرز عباسی
چکیده
در بسیاری از کشورهای جهان، آبیاری سطحی یکی از مهم ترین روش های آبیاری اراضی فاریاب است و بیش از 90 درصد اراضی فاریاب هنوز با روش های سطحی آبیاری میشوند. تعیین ابعاد بهینۀ قطعات آبیاری و سایر عوامل طراحی و مدیریت آبیاری، شامل شیب، دبی ورودی و مدت زمان آبیاری نقش زیادی در افزایش راندمان کاربرد آبیاری و کاهش هزینه های بهره‌برداری ...
بیشتر
در بسیاری از کشورهای جهان، آبیاری سطحی یکی از مهم ترین روش های آبیاری اراضی فاریاب است و بیش از 90 درصد اراضی فاریاب هنوز با روش های سطحی آبیاری میشوند. تعیین ابعاد بهینۀ قطعات آبیاری و سایر عوامل طراحی و مدیریت آبیاری، شامل شیب، دبی ورودی و مدت زمان آبیاری نقش زیادی در افزایش راندمان کاربرد آبیاری و کاهش هزینه های بهره‌برداری و تولید دارد. این پژوهش با هدف تعیین ابعاد و پارامترهای طراحی و مدیریت بهینه قطعات آبیاری نواری (با انتهای بسته) و برای نیل به راندمان آبیاری بالا و ضریب یکنواختی توزیع آب مناسب در اراضی پروژۀ شبکۀ آبیاری و زهکشی رامشیر اجرا شد که از واحدهای مطالعاتی و اجرایی طرح 550 هزار هکتاری احیای دشت های خوزستان و ایلام (در استان خوزستان) به شمار می آید. با استفاده از اندازه‌گیری های پیشروی- پسروی آب در طول نوار و کاربرد مدل جامع آبیاری سطحی WinSRFR3.1 پارامترهای معادلۀ نفوذ آب در خاک تعیین و مدل مذکور واسنجی شد. با استفاده از بخش بهینه‌سازی مدل، ترکیب‌های مختلفی از ابعاد قطعات آبیاری و سایر پارامترهای طراحی و مدیریت آبیاری نواری (برای رژیم جریان انتها بسته) ارائه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، گزینۀ عرض نوار 7 متر و طول نوار 200 متر با شیب 0/0005 تا 0/001 برای همۀ دبی های ورودی (20-10 لیتر در ثانیه) و عمق های خالص آبیاری (90- 50 میلی متر) از نظر راندمان کاربرد و یکنواختی توزیع آب گزینه مناسب و ایده‌آلی است. گزینۀ طراحی طول نوار 100 متر و شیب طولی نوار برابر 0/0005 برای تمامی ترکیب‌های عرض‌های نوار (12-4 متر)، عمق‌های خالص آبیاری (90-50 میلیمتر) و دبی های آبیاری (20-10 لیتر در ثانیه) راندمان آبیاری بالایی را نسبت به سایر گزینه ها فراهم می کند. طول نوار 300 متر و بالاتر در حالت کاربرد دبی های کم تا متوسط (تا 20 لیتر در ثانیه) برای تمامی مقادیرگزینه‌های شیب نوار، عرض نوار، و عمق خالص آبیاری به دلیل راندمان بسیار کم یا تکمیل نشدن فاز پیشروی جریان، توصیه نمی شود. در مجموع، در شبکۀ آبیاری و زهکشی رامشیر اگر ابعاد قطعات به همراه سایر پارامترهای طراحی و مدیریت آبیاری شامل دبی و مدت زمان آبیاری به طور مناسب انتخاب شود، با روش آبیاری سطحی نواری حصول به راندمان‌های مناسب کاربرد آب در مزرعه حتی بالاتر از 70 درصد برای بسیاری از گزینه‌های طراحی ارائه شده در این پژوهش به راحتی امکان‌پذیر خواهد بود.
مقاله پژوهشی
محمدرضا مددی؛ مجید رحیم پور؛ کورش قادری
چکیده
رسوب گذاری مخازن سدها همواره به عنوان یکی از چالش های اساسی در استفادۀ پایدار از این سازه ها و عامل اصلی از دست رفتن حجم ذخیرۀ آنها مطرح بوده است. یکی از رایج ترین تکنیکهای مهندسی برای حفظ ظرفیت ذخیرۀ مخازن، تخلیۀ دورهای رسوب با رسوب شویی تحت فشار است. مرور منابع علمی مختلف نشان می دهد که در حال حاضر راندمان رسوب ...
بیشتر
رسوب گذاری مخازن سدها همواره به عنوان یکی از چالش های اساسی در استفادۀ پایدار از این سازه ها و عامل اصلی از دست رفتن حجم ذخیرۀ آنها مطرح بوده است. یکی از رایج ترین تکنیکهای مهندسی برای حفظ ظرفیت ذخیرۀ مخازن، تخلیۀ دورهای رسوب با رسوب شویی تحت فشار است. مرور منابع علمی مختلف نشان می دهد که در حال حاضر راندمان رسوب شویی تحت فشار بسیار پایین است. در این مقاله تأثیر استفاده از سازۀ نوع PBC بر راندمان تخلیۀ رسوب در حین رسوب شویی تحت فشار به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. در این راستا از سازۀ PBCبا چهار قطر و چهار طول نسبی مختلف در مخزن سد استفاده شد. مصالح ماسه ای غیرچسبنده با اندازۀ متوسط 0/36 میلی متر به عنوان رسوب بستر مخزن در نظر گرفته شد. نتایج بررسی ها نشان میدهد که با کاربرد سازۀ PBC با مشخصۀ LPBC/Doutlet=5/26 و DPBC/Doutlet=1/32، راندمان رسوب شویی در مقایسه با شاهد 4/57 برابر شده است. با افزایش طول نسبی سازه، طول و عرض ماکزیمم نسبی مخروط رسوب شویی نسبت به شاهد افزایش یافت ولی تغییرات عمق ماکزیمم نسبی ناچیز بود. همچنین، کلیۀ پارامترهای هندسی مخروط رسوبشویی در قطر بی بعد DPBC/Doutlet= 1/32 حداکثر مقدار خود را داشتند.
مقاله پژوهشی
شادی نجفیان؛ حجت الله یونسی؛ عباس پارسائی؛ حسن ترابی پوده
چکیده
در مقاطع مرکب، به دلیل تفاوت سرعت جریان در کانال اصلی و کرانۀ سیلابی، تنش برشی ظاهری در داخل لایه‌های سیال به وجود می‌آید که باعث انتقال جرم و مومنتوم می‌شود. در مقاطع مرکب با سیلاب‌دشت‌های واگرا، تغییرات هندسۀ سیلاب‌دشت‌ها منجر به تبادل مومنتوم اضافی و تبادل آشفتگی بین کانال اصلی و سیلاب‌دشت می شود و بر هیدرولیک جریان ...
بیشتر
در مقاطع مرکب، به دلیل تفاوت سرعت جریان در کانال اصلی و کرانۀ سیلابی، تنش برشی ظاهری در داخل لایه‌های سیال به وجود می‌آید که باعث انتقال جرم و مومنتوم می‌شود. در مقاطع مرکب با سیلاب‌دشت‌های واگرا، تغییرات هندسۀ سیلاب‌دشت‌ها منجر به تبادل مومنتوم اضافی و تبادل آشفتگی بین کانال اصلی و سیلاب‌دشت می شود و بر هیدرولیک جریان اثر محسوس میگذارد. در تحقیق حاضر سعی شده است با مدلسازی فیزیکی و عددی، هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب با سیلاب‌دشت‌های واگرا و زبر بررسی شود. در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تهران، مدلسازی عددی با استفاده از مدل سه بعدی Flow 3D صورت گرفته است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که زبری سیلاب‌دشت‌ها بر مشخصههای جریان (مانند توزیع سرعت و گرادیان تنش بررشی) تأثیری چشمگیر دارد. مقایسۀ نتایج عددی با مدل آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل Flow 3D با به کارگیری مدل آشفتگی گروههای نرمال شده رینولدز (RNG) دارای دقت مناسبی در شبیهسازی جریان در این گونه مقاطع است.
مقاله پژوهشی
پروین چهارده چریکی قلی زاده؛ محمود شفاعی بجستان
چکیده
در این مقاله، توپوگرافی بستر آبرفتی پاییندست حوضچۀ جدید (بستر پوشیده با المان‌های شش‌پایه) و نیز تغییرات حداکثر عمق حفره برای شرایط هیدرولیکی متفاوت (اعداد فرود اولیه 5/76 تا 9/13) و سه اندازۀ رسوب مختلف بررسی شده است. طول حوضچه در تمام آزمایش‌ها ثابت و متناسب با حداکثر دبی محاسبه شد. نتایج بررسی ها نشان داد که حداکثر عمق آبشستگی، ...
بیشتر
در این مقاله، توپوگرافی بستر آبرفتی پاییندست حوضچۀ جدید (بستر پوشیده با المان‌های شش‌پایه) و نیز تغییرات حداکثر عمق حفره برای شرایط هیدرولیکی متفاوت (اعداد فرود اولیه 5/76 تا 9/13) و سه اندازۀ رسوب مختلف بررسی شده است. طول حوضچه در تمام آزمایش‌ها ثابت و متناسب با حداکثر دبی محاسبه شد. نتایج بررسی ها نشان داد که حداکثر عمق آبشستگی، در مقایسه با تحقیقات دیگر محققان که در شرایط با بستر صاف بوده است، به طور متوسط 61 درصد کاهش داشته است. افزایش اندازۀ ذرات رسوبی از 0/95 به 2/23 میلی متر باعث کاهش حداکثر عمق آبشستگی به میزان 56 درصد شده است. در آزمایش هایی که طول پرش کمتر از طول حوضچه بود عمق حفره نیز کاهش چشمگیری داشته به طوری که در نسبت طول پرش به طول حوضچه برابر 0/405 حداکثر عمق آبشستگی به طور متوسط 64 درصد کاهش یافته است. شیب شیروانی های بالادست و پایین دست حفره نیز در تمام آزمایش‌ها اندازه گیری شد که برای دیوارۀ بالادست بین 6 و 24 درجه و برای دیوارۀ پایین دست بین 2 و 7 درجه است. همچنین، معادلۀ پروفیل طولی بدون بعد آبشستگی در پایین دست حوضچۀ آرامش با بستر زبر استخراج گردید.
مقاله پژوهشی
جلال شیخ کاظمی؛ مجتبی صانعی؛ مهدی اژدری مقدم
چکیده
اطلاع از پروفیل سطح جریان روی سرریز برای طراحی ارتفاع آزاد و ارتفاع دیوارۀ سرریز اهمیت دارد که مهندسان طراح از مدلسازی فیزیکی برای طراحی این نوع سازه ها استفاده می کنند، از اینرو اثر مقیاس در مدلسازی سرریز باعث اختلاف داده های اندازه گیری شده بین مدل و نمونه اصلی می شود. در این تحقیق، مدل آزمایشگاهی سرریز سد گرمی ...
بیشتر
اطلاع از پروفیل سطح جریان روی سرریز برای طراحی ارتفاع آزاد و ارتفاع دیوارۀ سرریز اهمیت دارد که مهندسان طراح از مدلسازی فیزیکی برای طراحی این نوع سازه ها استفاده می کنند، از اینرو اثر مقیاس در مدلسازی سرریز باعث اختلاف داده های اندازه گیری شده بین مدل و نمونه اصلی می شود. در این تحقیق، مدل آزمایشگاهی سرریز سد گرمی چای میانه در سه مقیاس 1:100، 1:75 و 1:50 ساخته و پروفیل سطح آب روی سرریز، با هفت دبی اندازه گیری شد؛ همچنین، درصد اختلاف ارتفاع سطح آب دو مدل فیزیکی با مقیاس 1:100 و 1:75 نسبت به مدل با مقیاس مبنا (مقیاس 1:50) محاسبه شد. نتایج بررسی ها و مشاهدات نشان می دهد که در نسبت دبی به دبی طراحی برابر 0/3، به دلیل تأثیر زیاد لزوجت و کشش سطحی میزان اختلاف ارتفاع سطح آب در مدل با مقیاس 1:100 و 1:75 نسبت به مقیاس مبنا به‌ترتیب برابر 18/4 و 15/6 درصد است. دبی های بزرگ‌تر که ارتفاع آب روی سرریز افزایش می یابد، باعث کاهش تأثیر نیروی لزوجت و کشش سطحی می شود که در نسبت دبی به دبی طراحی 1/18 میزان اختلاف ارتفاع سطح آب در مقیاس 1:100 و 1:75 به‌ترتیب برابر 5/8 و 4/8 درصد است. در این تحقیق، میزان تأثیر لزوجت و کشش سطحی با ارائۀ رابطۀ اصلاحی (ʹK) که تابع رینولدز و وبر بوده بیان و مشخص گردید که با مدلسازی سرریز اوجی با انحنا در پلان و با دیوارۀ جانبی همگرا میتوان در اعداد رینولدز بزرگ‌تر از 104*3/1 از اثر لزوجت و در اعداد وبر بزرگ‌تر از 270 از اثر کشش سطحی صرف نظر کرد و نتایج نمونه اصلی را با برون یابی از مطالعات مدل به دست آورد.
مقاله پژوهشی
سید مهدی هاشمی؛ علیرضا فیروزفر؛ سونیا صادقی؛ اسماعیل ادیب مجد
چکیده
بومی سازی و پیاده سازی فناوری های نوین مدیریت بهره برداری شبکه های آبیاری، به منظور بهبود بهره وری آب کشاورزی، بیشتر از همیشه احساس می شود. این مطالعه با هدف بررسی توانایی سامانۀ غیرمتمرکز کنترل خودکار رقوم سطح آب در کانال اصلی آبیاری در بهره برداری کانال اصلی آبیاری تحت نوسان های جریان ورودی به اجرا درآمد. ...
بیشتر
بومی سازی و پیاده سازی فناوری های نوین مدیریت بهره برداری شبکه های آبیاری، به منظور بهبود بهره وری آب کشاورزی، بیشتر از همیشه احساس می شود. این مطالعه با هدف بررسی توانایی سامانۀ غیرمتمرکز کنترل خودکار رقوم سطح آب در کانال اصلی آبیاری در بهره برداری کانال اصلی آبیاری تحت نوسان های جریان ورودی به اجرا درآمد. سامانۀ کنترل خودکار تناسبی- انتگرالی طراحی شده در این تحقیق روی مدل ریاضی کانال اصلی شاخۀ شمالی شبکۀ آبیاری رودشت آزمایش شد که با مشکل اساسی نوسان های جریان ورودی روبه روست. به منظور تعیین توانایی های این سامانۀ کنترل طراحی شده، دو سناریوی بهره برداری شامل نوسان های ورودی غیرقابل پیش بینی نرمال و شدید در نظر گرفته شد. ارزیابی وضعیت بهره برداری نشان می دهد که تحت نوسان های نرمال جریان ورودی به کانال اصلی، کنترلگر تناسبی- انتگرالی تقریباً در تمام بازه های کانال اصلی عملکرد مطلوبی در تنظیم سطح آب داشته به طوریکه حداکثر شاخص های ارزیابی خطای مطلق و خطای تجمعی به ترتیب برابر 11/3 و 7/5 درصد در بازه 23 به دست آمده است. اما در نوسان های شدید، کنترلگر تنها قادر به کنترل وضعیت جریان در نیمۀ بالادستی کانال اصلی بوده و نیمۀ پایین دست بازه های کانال اصلی قادر به آبگیری نبوده است. بر اساس نتایج این تحقیق، سامانه های کنترل خودکار غیرمتمرکز در شرایط نرمال نوسان های ورودی بهره برداری مطلوبی ایجاد می کنند در حالی که در شرایط نوسان های شدید جریان ورودی لازم است از سامانه های هوشمندتری برای تأمین بهره برداری مطلوب استفاده کرد.
