شناسنامه علمی شماره
دوره 18، شماره 68 ، تیر 1396
مقاله پژوهشی
شادی نجفیان؛ حجت الله یونسی؛ عباس پارسائی؛ حسن ترابی پوده
چکیده
مدلسازی خصوصیات جریان در کانالهای مرکب یکی از مهمترین مسائل مهندسی هیدرولیک است. از مهمترین پارامترهای جریان در کانالهای مرکب نیز میتوان به تنش برشی ظاهری اشاره کرد که در اثر اختلاف سرعت جریان در کانال اصلی و سیلابدشتها در محل اتصال کانال اصلی به سیلابدشتها بهوجود میآید. تنش برشی ظاهری باعث ایجاد آشفتگی و گردابههای ...
بیشتر
مدلسازی خصوصیات جریان در کانالهای مرکب یکی از مهمترین مسائل مهندسی هیدرولیک است. از مهمترین پارامترهای جریان در کانالهای مرکب نیز میتوان به تنش برشی ظاهری اشاره کرد که در اثر اختلاف سرعت جریان در کانال اصلی و سیلابدشتها در محل اتصال کانال اصلی به سیلابدشتها بهوجود میآید. تنش برشی ظاهری باعث ایجاد آشفتگی و گردابههای سهبعدی در مرز کانال اصلی و سیلابدشتها میشود. اختلاف بین زبری کانال اصلی و سیلابدشتها نیز یکی دیگر از عوامل تشدیدکنندۀ تنش برشی ظاهری در مرز بین زیر مقاطع کانال مرکب است. در این تحقیق، خصوصیات جریان در کانال مرکب منشوری با زبری ناهمگن با استفاده از مدلسازی فیزیکی و عددی بررسی شده است. مدلسازی فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تهران و مدلسازی عددی آن با استفاده از نرمافزار دینامیک سیالاتی محاسباتی Flow 3Dانجام گرفته است. نتایج هر دو مدلسازی نشان میدهد که افزایش زبری سیلابدشتها موجب کاهش سرعت متوسط عمقی و نیز تشدید گرادیان تنش برشی مرزی جریان در محل اتصال مقطع اصلی و سیلابدشتها میشود. همچنین، بررسی نتایج مدلسازی عددی نشان میدهد که نرمافزار Flow 3D دارای دقت مناسب برای پیشبینی خصوصیات جریان در کانال مرکب با زبری ناهمگن است. ارزیابی عملکرد مدلهای آشفتگی موجود در نرمافزار نیز نشان میدهد که مدل آشفتگی RNG، نسبت به سایر مدلهای آشفتگی، بهدلیل مدلسازی بهتر گردابهها در محل اتصال کانال اصلی و سیلابدشتها در مدلسازی خصوصیات جریان در کانال مرکب دارای عملکرد بهتری است.
مقاله پژوهشی
ابوالفضل ناصری؛ فریبرز عباسی؛ مهدی اکبری
چکیده
حدود دو سوم آب رودخانهها، دریاچهها و آبخوانهای زیرزمینی جهان در بخش کشاورزی به مصرف میرسد. در ایران نیز مانند سایر کشورها، بخش قابلتوجهی از منابع آبهای سطحی و زیرزمینی در این بخش استفاده میشود. مبنای اساسی برآورد حجم آب مصرفی در بخش کشاورزی تحلیل مؤلفههای بیلان آب در سطح کشور است. متغیر بودن میزان بارش سالانه منشأ مؤلفههای ...
بیشتر
حدود دو سوم آب رودخانهها، دریاچهها و آبخوانهای زیرزمینی جهان در بخش کشاورزی به مصرف میرسد. در ایران نیز مانند سایر کشورها، بخش قابلتوجهی از منابع آبهای سطحی و زیرزمینی در این بخش استفاده میشود. مبنای اساسی برآورد حجم آب مصرفی در بخش کشاورزی تحلیل مؤلفههای بیلان آب در سطح کشور است. متغیر بودن میزان بارش سالانه منشأ مؤلفههای بیلان آب در چرخة هیدرولوژی و بهتبع آن، متغیر بودن حجم آب مصرفی در بخش کشاورزی، مهمترین دلیلی است که برآورد مجدد مصرف آب در بخش کشاورزی را ضروری میسازد. بنابراین، در این پژوهش حجم آب مصرفی در بخش کشاورزی با رویکرد تفکیک مؤلفههای بیلان آب در چرخة هیدرولوژی بر مبنای دادههای بلندمدت پنجاهساله و کوتاهمدت هفتساله بارش در سطح کشور برآورد و تحلیل شده است. میانگین بارش پنجاهساله و هفتساله بهترتیب برابر 53±249 و 33±206 میلیمتر و میانگین حجم آب مصرفی تعدیل نشده در بخش کشاورزی (بدون احتساب تلفات) برای دو دورة یاد شده بهترتیب برابر 18±67 و 6±83 میلیارد مترمکعب بهدست آمده است. میانگین آب مصرفی تعدیل شده (با احتساب تلفات) در این بخش در دورة هفتساله برابر 6±75 میلیارد مترمکعب معادل حدود 71 درصد آب تجدیدپذیر است. تحلیلها نشان میدهدکه بر مبنای برازش دادههای بلندمدت، حجم آب مصرفی در بخش کشاورزی در مقایسه با حجم آب تجدیدپذیر برابر 50 درصد است. بهروز کردن برآورد حجم آب مصرفی در بخش کشاورزی در کشور و تحلیل تغییرات زمانی آن، برجستگی اساسی این پژوهش است. با اینهمه، استفاده از روش بیلان آب برای برآورد مصرف آب در بخش کشاورزی محدودیتها و سادهسازیهای متعددی دارد و برای اطمینان بخشی به نتایج برآوردها، لازم است آزمایشهای میدانی مناسبی صورت گیرد.
مقاله پژوهشی
سید مهدی هاشمی؛ سونیا صادقی؛ اسماعیل ادیب مجد
چکیده
بهبود مدیریت بهرهبرداری کانال اصلی شبکههای آبیاری بهمنظورتوزیع عادلانۀ آب کشاورزی در کانالهای درجه دو ضروری است. در این تحقیق، به راهکارهای صرفاً غیرسازهای بهمنظور بهبود وضعیت کنونی بهرهبرداری کانال اصلی آبیاری پرداخته شده است که با مشکل نوسانهای جریان ورودی روبهروست. در اینباره و بر اساس قابلیت ...
بیشتر
بهبود مدیریت بهرهبرداری کانال اصلی شبکههای آبیاری بهمنظورتوزیع عادلانۀ آب کشاورزی در کانالهای درجه دو ضروری است. در این تحقیق، به راهکارهای صرفاً غیرسازهای بهمنظور بهبود وضعیت کنونی بهرهبرداری کانال اصلی آبیاری پرداخته شده است که با مشکل نوسانهای جریان ورودی روبهروست. در اینباره و بر اساس قابلیت عملیاتی شدن در بهرهبرداری کانال اصلی، چهار راهکار بهترتیب با تاکید بر شرایط قابل پیشبینی نوسانهای ورودی، شرایط غیر قابل پیشبینی، امکان نوبتبندی تحویل آب به بالادست و پاییندست کانال اصلی و کاهش مدت زمان آبگیری با افزایش ناگهانی دبی ورودی در سراب کانال پیشنهاد شده است. میزان تأثیر هر یک از راهکارهای غیرسازهای گفته شده در بهرهبرداری کانال اصلی، با بهرهگیری از مدل ریاضی تهیه شده در کانال اصلی شبکۀ آبیاری رودشت در شبیهساز هیدرودینامیک ICSS، با استفاده از شاخصهای ارزیابی عملکرد بررسی شد. نتایج بررسیها حاکی از بهبود مؤثرتر بهرهبرداری کانال اصلی با استفاده از راهکارهای سوم و چهارم است بهطوریکه با اجرای آنها، حداکثر خطا در دبی تحویلی، کفایت تحویل و عدالت توزیع بین آببران پاییندست کانال اصلی و بالادستیها، بهطور متوسط برای تمام آبگیرهای واقع شده در کانال بهترتیب بهمیزان 25، 18 و 17 درصد بهبود یافته است.
مقاله پژوهشی
پژمان دارابی؛ محمد همتی؛ نورعلی حقدوست
چکیده
سرریزهای مستغرق در پیچ آبراهه ابزارهایی مهم در اهداف چند منظوره از جمله کنترل فرسایش، احیای آبراههها و پروژههای مربوط به بهبود زیستگاهها هستند. این سازهها مجموعهای از موانع با ارتفاع کوتاه هستند که با زاویۀ بالادست (دافع جریان) برای کنترل و تغییر جهت جریان و سرعت در طول تمام قوس رودخانه یا آبراهه طراحی میشوند. هدف ...
بیشتر
سرریزهای مستغرق در پیچ آبراهه ابزارهایی مهم در اهداف چند منظوره از جمله کنترل فرسایش، احیای آبراههها و پروژههای مربوط به بهبود زیستگاهها هستند. این سازهها مجموعهای از موانع با ارتفاع کوتاه هستند که با زاویۀ بالادست (دافع جریان) برای کنترل و تغییر جهت جریان و سرعت در طول تمام قوس رودخانه یا آبراهه طراحی میشوند. هدف این تحقیق ارزیابی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در یک قوس 90 درجه (با شعاع انحنای نسبی 3/3) با حضور سرریزهای مستغرق و بدون وجود سرریزهاست. برای رسیدن به هدف مطالعه، مجموعهای از سرریزها (7 سرریز) با ارتفاع 30، 50 و 70 درصد عمق جریان ورودی در قسمت ساحل خارجی قوس احداث و در شرایط مختلف هیدرولیکی بررسی شد. زاویۀ سرریزها 60 درجه و طول سرریزها 30 درصد عرض کانال در نظر گرفته شد؛ این شرایط در تمامی آزمایشها ثابت نگه داشته شد. نتایج تحقیق نشان میدهد که در نتیجۀ احداث سرریزهای مستغرق، خطالقعر به اندازۀ طول موثر سرریزها از سمت قوس خارجی به سمت مرکز کانال و در امتداد دماغه سرریزها انتقال مییابد. حجم آبشستگی در اثر احداث سرریزهای مستغرق با ارتفاع 50 و 70 درصد عمق آب بهترتیب 53 و 120 درصد بیشتر از حجم آبشستگی در حالت بدون سازه است در حالیکه مقدار آن در سرریزهای با ارتفاع 30 درصد عمق آب، برابر با حالت بدون سازه است. همچنین، ماکزیمم عمق نسبی آبشستگی در دماغه سرریزهای با ارتفاع 50 و 70 درصد عمق آب در حدود 2 برابر سرریزهای با ارتفاع 30 درصد است.
مقاله پژوهشی
سمیرا نعمت زاده؛ مسعود حاجی علیلوی بناب؛ حامد وفائی ملامحمود
چکیده
ارزیابی خصوصیات تحکیمی خاکهای رسدار با توجه به این موضوع که نشست خاک در برخی مواقع میتواند خسارتهایی جبران ناپذیری به بار آورد، یکی از گامهای مهم در طراحی و ساخت پروژههای عمرانی و به ویژه دراحداث سازههای آبی و ... است. رفتار تحکیمی خاکها معمولاً با استفاده از آزمایش ادئومتر در قالب تحکیم یک بعدی سنجیده میشود. اما در مورد ...
بیشتر
ارزیابی خصوصیات تحکیمی خاکهای رسدار با توجه به این موضوع که نشست خاک در برخی مواقع میتواند خسارتهایی جبران ناپذیری به بار آورد، یکی از گامهای مهم در طراحی و ساخت پروژههای عمرانی و به ویژه دراحداث سازههای آبی و ... است. رفتار تحکیمی خاکها معمولاً با استفاده از آزمایش ادئومتر در قالب تحکیم یک بعدی سنجیده میشود. اما در مورد خاکهای درشتدانۀ شنی رسدار بهعلت اندازۀ کوچک قالب باید دانهبندی اصلاح شود که منجر به تغییرات در نوعدانهبندی خاک میشود. دستگاه تحکیم هیدرولیکی با رفع این محدودیت، امکان کنترل مسیرهای زهکشی و ثبت فشار منفذی نمونۀ خاک را نیز در حین عمل تحکیم فراهم میکند. هدف اصلی از تحقیق حاضر بررسی تغییرات در رفتار تحکیمی خاکهای شنی رسدار در اثر اصلاح دانهبندی است. در این خصوص، دانهبندی خاکهای شنی رسدار به روشهای جایگزینی و حذفی اصلاح و رفتار تحکیمی نمونههای اصلاح شده با استفاده از آزمایش ادئومتر سنجیده شد. علاوه بر این، نمونههای اصلی نیز با دستگاه تحکیم هیدرولیکی آزمایش شدند. نتایج بررسیها نشان میدهد که با اصلاح دانهبندی در نمونهها، ضریب فشردگی 5/1 تا 5/2 برابر افزایش و ضریب تحکیم 30 تا 80 درصد کاهش مییابد. تغییرات این مقادیر در خاکهای اصلاح شده به روش حذفی شدیدتر است تا به روش جایگزینی و بنابراین اصلاح دانهبندی به روش جایگزینی در بررسی رفتار تحکیمی خاکهای شنی رسدار مناسبتر است و مقادیر نزدیکتری به خاک اصلی دارد.
مقاله پژوهشی
سمیرا سلمان زاده؛ جواد احدیان
چکیده
در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی تخلیة زهاب چگال تحت جت سطحی منفرد و متلاطم در جریانهای پایدار پرداخته شده است. تأثیر پارامترهای هیدرولیکی شامل دبی تزریق و غلظت جت چگال و پارامترهای هندسی شامل قطر و زاویة همگرایی نازل تخلیهکنندة جریان بر پیشروی محدودة جریان جت بررسی شد. جت هیدرولیکی سطحی به قطرهای 5، 8 و 15 میلیمتر تحت زاویههای ...
بیشتر
در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی تخلیة زهاب چگال تحت جت سطحی منفرد و متلاطم در جریانهای پایدار پرداخته شده است. تأثیر پارامترهای هیدرولیکی شامل دبی تزریق و غلظت جت چگال و پارامترهای هندسی شامل قطر و زاویة همگرایی نازل تخلیهکنندة جریان بر پیشروی محدودة جریان جت بررسی شد. جت هیدرولیکی سطحی به قطرهای 5، 8 و 15 میلیمتر تحت زاویههای همگرایی مختلف نازل، در آزمایشگاه هیدرولیک آزمایش شد.خصوصیات مهم منحنیهای پایینافتادگی جریان جت که شامل حد انتهای پیشروی افقی جریان جت نسبت به محل خروج یا موقعیت نقطة شیرجه(Xp)، حداکثر طول مرز بالایی (Xmax) و حداکثر طول مرز پایینی (Xmin) است، بررسی گردید. نتایج بررسیها نشان میدهد که توسعة محدودة پیشروی جریان جت سطحی چگال در اعداد فرود فوقبحرانی صورت میپذیرد. همچنین، تحلیل دادهها نشان میدهد که بهطور میانگین با افزایش زاویة همگرایی نازل جت، از 15 به90درجه، Xpبه اندازة 41 درصد، Xmaxبه اندازة 40 درصد و Xmin در حدود 45 درصد افزایش مییابد. نتایج بهدست آمده از این تحقیق با استفاده از تحلیل آماری نشان میدهد که بین خصوصیات منحنی پایینافتادگی با عوامل توسعة جریان جت رابطة غیرخطی با دقّت قابل قبولی برقرار است.
مقاله پژوهشی
حسام قدوسی؛ فهیمه وکیلی تنها
چکیده
در این مطالعه، عملکرد روشهای بهینهسازی تکاملی برای طراحی مقطع سدهای خاکی ناهمگن بررسی شده است. این روشها عبارتاند از: الگوریتم دسته ماهیهای مصنوعی (AFSA)، الگوریتم تکامل ترکیبی مجموعه (SCE) و الگوریتم نورد شبیهسازی شده (SA). این مسأله بهصورت یک تابع بهینهسازی غیرخطی با اعمال قیود متفاوتی نظیر محدودیتهای پایداری ...
بیشتر
در این مطالعه، عملکرد روشهای بهینهسازی تکاملی برای طراحی مقطع سدهای خاکی ناهمگن بررسی شده است. این روشها عبارتاند از: الگوریتم دسته ماهیهای مصنوعی (AFSA)، الگوریتم تکامل ترکیبی مجموعه (SCE) و الگوریتم نورد شبیهسازی شده (SA). این مسأله بهصورت یک تابع بهینهسازی غیرخطی با اعمال قیود متفاوتی نظیر محدودیتهای پایداری شیب و ابعاد هندسی فرمولبندی شد. متغیرهای طراحی در فرآیند بهینهسازی، پارامترهای هندسی مقطع سد خاکی هستند و قیود ضرایب اطمینان پایداری از نتایج تحلیلهایی مانند تحلیل تراوش و پایداری شیروانیها برای مجموعهای از طرحهای نمونه و بهکمک مدلهای رگرسیونی خطی بهصورت توابعی صریح بر حسب متغیرهای طراحی تعیین گردید. کارایی روشهای بهینهسازی در تعیین نقطۀ بهینه سراسری، بر حسب میانگین عملکرد و متوسط زمان لازم برای محاسبات با یکدیگر مقایسه شد. پس از بهینهسازی ابعاد سد برزک با استفاده از روشهای SCE،AFSA وSA، حجم سد بهمیزان 38، 37 و 30 درصد نسبت به طرح اولیه کاهش یافته است. بر اساس نتایج بهدست آمده، در دستیابی به ابعاد بهینه مقطع سد خاکی روش SCEنسبت به روشهای SAو AFSAکارایی بهتری دارد.
مقاله پژوهشی
صمد امامقلی زاده؛ ابراهیم نوحانی
چکیده
ادارۀ فدرال بزرگراههای آمریکا در بررسی آمار شکست پلها به این نتیجه رسیده است که دلیل اصلی شکست آنها آبشستگی موضعی اطراف تکیهگاههای جانبی، در مقایسه با آبشستگی پایههای پل، است.. روشهایی مختلف برای کاهش آبشستگی موضعیدر اطراف پایههاوتکیهگاههایجانبیپلپیشنهاد شده که یکی از آنها استفاده از پرههای مستغرق ...
بیشتر
ادارۀ فدرال بزرگراههای آمریکا در بررسی آمار شکست پلها به این نتیجه رسیده است که دلیل اصلی شکست آنها آبشستگی موضعی اطراف تکیهگاههای جانبی، در مقایسه با آبشستگی پایههای پل، است.. روشهایی مختلف برای کاهش آبشستگی موضعیدر اطراف پایههاوتکیهگاههایجانبیپلپیشنهاد شده که یکی از آنها استفاده از پرههای مستغرق است. در پژوهش حاضر به بررسی عملکرد استقرار پرههای مستغرق در کاهش آبشستگی موضعی تکیهگاه پل با دماغۀ گرد بهصورت آزمایشگاهی پرداخته شده است. آزمایشها در یک فلوم با مقطع مرکب و با استفاده از رسوبات غیرچسبنده با قطر متوسط 1 میلیمتر و در دو مرحله اجرا شدند: بدون حضور پرههای مستغرق و با حضور پرههای مستغرق. پرهها با طول 10 و ارتفاع 33/3 سانتیمتر (3L/H=)، در پنج نوع آرایش دو ردیفه و با زاویۀ 20 درجه نسبت به جریان در جلو تکیهگاه پل مستقر شدند. نتایج این پژوهش نشان میدهد که عملکرد پرههای مستغرق در کاهش آبشستگی اطراف تکیهگاه قابل توجه و موجب حرکت حفرۀ آبشستگی و دور کردن آن از دماغۀ تکیهگاه به سمت مرکز کانال شده است. همچنین، استفاده از پرههای مستغرق با پنج نوع آرایش مختلف نشان میدهد که بهطور متوسط این سازه میتواند 1/60 درصد عمق آبشستگی را در اطراف تکیهگاه پل کاهش دهد. نتایج بهدست آمده همچنین نشان میدهد که بهترین عملکرد را آرایش دو ردیفه موازی دارد که در آن پرههای ردیف اول با فاصلۀ 5 سانتیمتر و ردیف دوم با فاصلۀ 15 سانتیمتر از تکیهگاه قرار میگیرند و موجب کاهش 74/71 درصد از حداکثر عمق آبشستگی شدهاند.
مقاله پژوهشی
مهدی اسمعیلی ورکی؛ امیر رجائی؛ بهنام شفیعی ثابت
چکیده
سازههای کنترل تراز بستر را برای جلوگیری از افت بستر رودخانه و حفظ پایداری سواحل و جلوگیری از به خطر افتادن سازههای احداث شده در آن می سازند. یکی از موضوعات مهم در طراحی و ایمنسازی این سازهها، پیشبینی عمق آبشستگی در پاییندست آنها و روشهای کاهش آن است. در این تحقیق تأثیر پارامترهای هیدرولیکی بر مشخصات آبشستگی در پاییندست ...
بیشتر
سازههای کنترل تراز بستر را برای جلوگیری از افت بستر رودخانه و حفظ پایداری سواحل و جلوگیری از به خطر افتادن سازههای احداث شده در آن می سازند. یکی از موضوعات مهم در طراحی و ایمنسازی این سازهها، پیشبینی عمق آبشستگی در پاییندست آنها و روشهای کاهش آن است. در این تحقیق تأثیر پارامترهای هیدرولیکی بر مشخصات آبشستگی در پاییندست سازههای کنترل تراز بستر با پلان کنگرهای در آزمایشگاه بررسی شد. سرریزهای مورد مطالعه دارای هندسههای مختلف مستطیلی و ذوزنقهای بودند. آزمایشها برای شرایط مختلف دبی و عمق پایاب اجرا شد. مقایسۀ نتایج بهدست آمده نشان میدهد که با کاهش طول سیکل در جهت جریان سرریزهای کنگرهای- ذوزنقهای، عملکرد آنها در کاهش عمق آبشستگی بیشتر میشود به گونهای که کاهش عمق آبشستگی بهطور متوسط تا 19 درصد میرسد. در سرریزهای کنگرهای- مستطیلی، هرچه سیکلهای ورودی عریضتر باشد، عملکرد سرریز بهتر خواهد بود. کاهش عمق آبشستگی، در مقایسه با سازۀ کنترل تراز بستر خطی، بهطور متوسط تا 10 درصد میرسد. در این تحقیق همچنین رابطه جدیدی برای تخمین حداکثر عمق آبشستگی برای سازۀ کنترل تراز بستر کنگرهای ارائه شده است. نتایج آزمایشها نشان میدهد که رابطۀ ارائه شده نتایج مناسبی برای دادههای نمونۀ اصلی دارد و دقت آن نیز مناسب است.
مقاله پژوهشی
افشین یوسف گمرکچی؛ عاطفه پرورش ریزی
چکیده
تغییرات نیاز آبی در دورۀ رشد گیاه، اختلاف ارتفاع در نقاط آبگیری، تطابق نداشتن ساعات آبیاری، تغییر الگوی کشت و عوامل محیطی دیگر باعث میشود تا عملکرد ایستگاههای پمپاژ متأثر از عوامل دینامیکی متعدد باشد. از اینرو، کارکرد ایستگاههای پمپاژ عموماً دینامیکی است یعنی وابسته به زمان است. در این تحقیق، با توجه به قابلیتهای ...
بیشتر
تغییرات نیاز آبی در دورۀ رشد گیاه، اختلاف ارتفاع در نقاط آبگیری، تطابق نداشتن ساعات آبیاری، تغییر الگوی کشت و عوامل محیطی دیگر باعث میشود تا عملکرد ایستگاههای پمپاژ متأثر از عوامل دینامیکی متعدد باشد. از اینرو، کارکرد ایستگاههای پمپاژ عموماً دینامیکی است یعنی وابسته به زمان است. در این تحقیق، با توجه به قابلیتهای سامانههای پمپاژ دورمتغیر در تطبیق با شرایط مختلف بهرهبرداری، رویکرد به استفاده از پمپهای دورمتغیر در یک کشت و صنعت 85 هکتاری زیتون واقع در استان قزوین بررسی شد. در این راستا، مدل دینامیکی سامانۀ مورد مطالعه با استفاده از نرمافزار MATLAB/SIMULINK ارائه شده است. نتایج حاصل از شبیهسازی 5 سناریوی بهرهبرداری حاکی از کاهش مصرف انرژی به میزان 18 درصد در حالت کنترل دورمتغیر، نسبت به حالت دورثابت است. آزمون تحلیل حساسیت مدل نشان میدهد که مهمترین عامل اثرگذار بر مصرف انرژی در سامانۀ آبیاری مورد مطالعه، میزان فشار خروجی در محل ایستگاه پمپاژ است.