مقاله پژوهشی
هیدرولیک
رضا فرزان پور؛ صلاح کوچک زاده؛ شبنم مغیث پور
چکیده
تخمین درست ضریب زبری مانینگ برای طراحی کانالهای روباز، روندیابی سیلاب و مهندسی رودخانه ضروری است. با این حال، روشهای متداول آزمایشگاهی برای تعیین این ضریب، مبتنی بر برقراری جریان شبه یکنواخت هستند که وقتگیر و همراه با عدمقطعیت بالاست. در اینجا یک رویکرد جایگزین مبتنی بر جریان متغیّر تدریجی برای تخمین ضریب مانینگ در شرایط آزمایشگاهی ...
بیشتر
تخمین درست ضریب زبری مانینگ برای طراحی کانالهای روباز، روندیابی سیلاب و مهندسی رودخانه ضروری است. با این حال، روشهای متداول آزمایشگاهی برای تعیین این ضریب، مبتنی بر برقراری جریان شبه یکنواخت هستند که وقتگیر و همراه با عدمقطعیت بالاست. در اینجا یک رویکرد جایگزین مبتنی بر جریان متغیّر تدریجی برای تخمین ضریب مانینگ در شرایط آزمایشگاهی ارائه شده است. آزمایشها در فلوم مستطیلی به طول ۱۲ متر با استفاده از سه زبری بستر شامل آهن گالوانیزه، کفپوشهای مشبک از جنس پلیوینیل کلراید (PVC) با پایههای کوتاه و مشبک متراکم با پایههای بلند بهاجرا در آمدند. شیبهای طولی مختلف و با 9 دبی (۱۰ تا ۹۰ لیتر بر ثانیه با گامهای ده لیتر برثانیه) آزمون شدند. نیمرخهای سطح آب با استفاده از یک شبکه متراکم پیزومتری و سامانۀ خودکار حسگرهای فشار اندازهگیری شدند. بهجای ایجاد جریان شبهیکنواخت، با باز کردن کامل دریچه پاییندست، نیمرخهای M2 برقرار شد و ضریب زبری مانینگ با کمینهسازی مجموع مربعات اختلاف بین نیمرخهای مشاهدهشده و محاسبهشده از معادله جریان متغیّر تدریجی تعیین شد. نتایج تحقیق نشان داد که تأثیر دبی بر ضریب زبری بهطور کلی جزئی و نامنظم است و تأثیر شیب نیز در محدودۀ آزمونشده در درجه دوم اهمیت قرار دارد. عدد رینولدز برشی نشان داد که هر دو بستر مشبک در رژیم کاملاً متلاطم و زبر قرار دارند در حالیکه بستر گالوانیزه در ناحیۀ انتقالی است. تحلیل حساسیت نشان داد که تعدیل عمق جریان تا ۱ سانتیمتر برای لحاظ کردن ضخامت فیزیکی پوششها تغییری کمتر از ۱ درصد در اندازه زبری معادل محاسبه شده ایجاد میکند که گویای استواری نتایج است. روش پیشنهادی مبتنی بر جریان متغیّر تدریجی، جایگزینی عملی، تکرارپذیر و با عدمقطعیت کمتر برای تخمین ضرایب زبری در فلومهای آزمایشگاهی فراهم میآورد و کاربرد مستقیمی در مجاری طبیعی دارد که جریان متغیّر تدریجی در آنها قاعده است نه استثنا.
مقاله مروری
مدیریت شبکه های آبیاری
نسرین خدامرادی وطن؛ حجت احمدی
چکیده
آبگیرهای رودخانهای یکی از سازههای کلیدی در مدیریت منابع آب هستند. از چالشهای اصلی در طراحی و استفاده از این سازهها، رسوبگذاری است که میتواند به کاهش ظرفیت ذخیرهسازی و کارایی آبگیرها منجر شود. زاویۀ آبگیر عاملی است مهم در تعیین الگوی جریان و توزیع رسوبات. این عامل تأثیر قابل توجهی بر فرآیند رسوبگذاری در رودخانه دارد. بدین ...
بیشتر
آبگیرهای رودخانهای یکی از سازههای کلیدی در مدیریت منابع آب هستند. از چالشهای اصلی در طراحی و استفاده از این سازهها، رسوبگذاری است که میتواند به کاهش ظرفیت ذخیرهسازی و کارایی آبگیرها منجر شود. زاویۀ آبگیر عاملی است مهم در تعیین الگوی جریان و توزیع رسوبات. این عامل تأثیر قابل توجهی بر فرآیند رسوبگذاری در رودخانه دارد. بدین منظور پژوهش حاضر به بررسی مطالعات پیشین می پردازد، مطالعاتی که طی 81 سال در بازۀ زمانی 1944 تا 2025 در زمینۀ سازههای آبگیر در مجلات دارای نمایۀ علمی و پژوهشی منتشر شدهاند و در بانک اطلاعات داخلی معتبر و خارجی دیده میشوند. در این راستا 132 مقاله بررسی شد ، این مقالات به بخشهای مختلفی تفکیک و در هر بخش مقالات مرتبط تفکیک و تقسیم بندی شدند و سپس وتجزیه و تحلیل گردیدند. مرور مفهومی مقالات و استفاده از دیاگرام پریسما و بررسی همه جانبه نشان داد که زاویه آبگیر از موارد مهم و اصلی برای کنترل رسوب است. نتایج این بررسی میتواند به مهندسان و طراحان در بهینهسازی طراحی آبگیرها و مدیریت مؤثر منابع آبی کمک کند.
مقاله پژوهشی
مدیریت شبکه های آبیاری
زینب رحیمی آتانی؛ محمد بی جن خان؛ هادی رمضانی اعتدالی؛ حامد مازندرانی زاده؛ سارا فکوری؛ سکینه کوهی؛ مینا قلی زاده
چکیده
در سال های اخیر، مدیریت برداشت آب زیرزمینی به عنوان یکی از چالش های اساسی در مناطق خشک و نیمه خشک مطرح بوده است. با توجه به هزینه بر بودن نصب و نگهداری کنتورهای هوشمند آب، استفاده از داده های در دسترس کنتورهای برق میتواند به عنوان یک رویکرد جایگزین برای برآورد غیرمستقیم دبی چاه های کشاورزی مورد توجه قرار گیرد. در این پژوهش، امکان تخمین ...
بیشتر
در سال های اخیر، مدیریت برداشت آب زیرزمینی به عنوان یکی از چالش های اساسی در مناطق خشک و نیمه خشک مطرح بوده است. با توجه به هزینه بر بودن نصب و نگهداری کنتورهای هوشمند آب، استفاده از داده های در دسترس کنتورهای برق میتواند به عنوان یک رویکرد جایگزین برای برآورد غیرمستقیم دبی چاه های کشاورزی مورد توجه قرار گیرد. در این پژوهش، امکان تخمین دبی چاه های کشاورزی بر بررسی شده است. دادههای مورد استفاده (ANN) اساس داده های کنتور برق و ویژگی های فیزیکی چاه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی شامل اطلاعات توان مصرفی ، مشخصات هندسی چاه (عمق و قطر)، موقعیت جغرافیایی و شرایط بهره برداری از ۳۵ حلقه چاه در منطقه مطالعه میباشد. مدل توسعه یافته از نوع پرسپترون چندلایه (MLP) بوده و با استفاده از الگوریتم لونبرگ–مارکوارت آموزش داده شد. عملکرد مدل بر اساس معیارهای آماری مختلف از جمله ضریب تعیین(R²)،میانگین مربعات خطا (MSE) و درصد خطای نسبی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که مدل ANN توانایی مناسبی در برآورد دبی چاه ها بر اساس داده های کنتور برق دارد. نوآوری اصلی این پژوهش در ترکیب داده های توان مصرفی کنتور برق با ویژگی های فیزیکی و مکانی چاه، ارزیابی سناریوهای مختلف ترکیب متغیرهای ورودی و ارائه یک روش کم هزینه و قابل اجرا برای برآورد غیرمستقیم دبی چاه ها بدون نیاز به تجهیزات اندازه گیری مستقیم است. این رویکرد می تواند به عنوان ابزاری کاربردی در پایش برداشت آب زیرزمینی و پشتیبانی از تصمیمگیری های مدیریتی در مناطق دارای محدودیت تجهیزات اندازه گیری مورد استفاده قرار گیرد.
مقاله پژوهشی
مهندسی رودخانه
سید زانیار نیک خواه؛ جواد احدیان؛ سید محمود کاشفی پور؛ سید محسن سجادی
چکیده
یکی از قدیمی ترین سازه های انحراف آب، آبگیر است. آبگیر جانبی یکی از روشهای مناسب انحراف آب به دشتهای مجاور است که موجب ایجاد جریان پیچیدهای در ورودی آبگیر می شود. در این تحقیق، عملکرد دیوار جداکننده در دو فاصله (صفر و متری از ابتدای آبگیر) از دهانۀ آبگیر جانبی بر دبی ورودی به آبگیر جانبی بررسی شد. آزمایشها در چهار ...
بیشتر
یکی از قدیمی ترین سازه های انحراف آب، آبگیر است. آبگیر جانبی یکی از روشهای مناسب انحراف آب به دشتهای مجاور است که موجب ایجاد جریان پیچیدهای در ورودی آبگیر می شود. در این تحقیق، عملکرد دیوار جداکننده در دو فاصله (صفر و متری از ابتدای آبگیر) از دهانۀ آبگیر جانبی بر دبی ورودی به آبگیر جانبی بررسی شد. آزمایشها در چهار دبی (40، 50، 60 و 70 لیتر بر ثانیه) و سه حالت بازشدگی دریچه (بسته، گشودگی 1 و گشودگی 2) اجرا شد. نتایج بررسیها نشان داد دیوار در فاصلۀ صفر متری نسبت به 1 متری تأثیر بیشتری بر عمق پاییندست دارد و در بسیاری از دبیها باعث افزایش عمق پاییندست شده است. عمق بالادست تقریباً در همه آزمایشها نسبت به حالت شاهد کاهش یافته که دلیل آن افزایش سرعت جریان در ورودی به محدوده دیوار است. بیشترین کاهش عمق بالادست (5/69- درصد) در دبی 40 لیتر بر ثانیه و گشودگی یک دریچه با دیوار در فاصله یک متری، و بیشترین افزایش عمق پاییندست (40/3+ درصد) در دبی 70 لیتر بر ثانیه و گشودگی یک دریچه با دیوار در فاصلۀ صفر متری رخ داد. بررسی سرعت جریان در سه نقطه (ابتدا، وسط و انتهای دیوار) نشان داد بیشترین سرعت در ابتدای دیوار و کمترین سرعت در میانۀ دیوار ثبت میشود. در دبی 40 لیتر بر ثانیه، درصد کاهش سرعت در سه سناریوی مختلف بین 3/1 تا 26/5 درصد متغیر است. اثر دیوار جداکننده بر دبی آبگیر نیز مثبت است و در هر دو حالت فاصله کارگذاری، درصد دبی ورودی به آبگیر نسبت به حالت شاهد افزایش یافته است. دیوار با فاصلۀ صفر متری عملکرد بهتری داده است و بیشترین افزایش دبی به آبگیر (14/97 درصد) در دبی 70 لیتر بر ثانیه، فاصلۀ صفر متری و گشودگی دو دریچه (جریان آزاد) مشاهده شده است.
مقاله پژوهشی
هیدرولیک
سید محمد زارع؛ سهراب نظری
چکیده
آبشستگی موضعی در پاییندست جامهای پرتابی یکی از مسائل مهم در طراحی و ایمنی سازههای هیدرولیکی است و هندسۀ جام میتواند بر ویژگیهای حفرۀ فرسایشی تأثیرگذار باشد. هدف این پژوهش، بررسی آزمایشگاهی اثر هندسۀ جامهای پرتابی دایرهای و مثلثی بر مشخصات آبشستگی پاییندست و توسعۀ روابط پیشبینیکننده برای پارامترهای اصلی فرسایش است. ...
بیشتر
آبشستگی موضعی در پاییندست جامهای پرتابی یکی از مسائل مهم در طراحی و ایمنی سازههای هیدرولیکی است و هندسۀ جام میتواند بر ویژگیهای حفرۀ فرسایشی تأثیرگذار باشد. هدف این پژوهش، بررسی آزمایشگاهی اثر هندسۀ جامهای پرتابی دایرهای و مثلثی بر مشخصات آبشستگی پاییندست و توسعۀ روابط پیشبینیکننده برای پارامترهای اصلی فرسایش است. آزمایشها در شرایط مختلف هیدرولیکی و هندسی اجرا شد و حداکثر عمق فرسایش (ds) فاصلۀ محل وقوع حداکثر عمق فرسایش(Ls) بهعنوان متغیرهای وابسته اندازهگیری شدند. بهمنظور تحلیل دادهها، از تحلیل ابعادی و مدلهای رگرسیونی توانی چندمتغیره استفاده شد و عملکرد مدلها با شاخصهای آماری شامل ضریب تعیین (R2) ، ضریب نش–ساتکلیف (NSE)، ریشۀ میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE) و درصد میانگین قدر مطلق خطا (MAPE) ارزیابی گردید. برای مقایسۀ عملکرد دو هندسه، آزمونهای آماری استنباطی و تحلیل باقیماندهها صورت گرفت و نتایج نشان داد که با افزایش دبی جریان، حداکثر عمق فرسایش و فاصلۀ محل وقوع آن در هر دو نوع جام افزایش مییابد. مقایسۀ دو هندسه نشان داد که جام مثلثی، در محدودۀ شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی، بهطور متوسط موجب کاهش حدود 11 درصد در حداکثر عمق فرسایش و افزایش حدود 40 درصد در فاصله محل وقوع حداکثر فرسایش نسبت به جام دایرهای میشود. نتایج آزمونهای آماری نیز معنیدار بودن تفاوت مشاهدهشده بین دو هندسه را تأیید کرد. مدلهای رگرسیونی پیشنهادی دقت قابل قبولی داشتند و بررسی نمودارهای یکبهیک و باقیماندهها کفایت کلی مدلها و نبود خطای سیستماتیک قابل توجه را نشان داد. در مجموع، نتایج بیانگر تأثیر معنیدار هندسه جام پرتابی بر پاسخ فرسایشی پاییندست است. با این حال، نتایج در محدودۀ شرایط آزمایشگاهی مطالعۀ حاضر قابل تفسیر است و بررسی مستقیم مشخصات هیدرودینامیکی جت و اجرای آزمایشهای تکراری میتواند موضوع پژوهشهای آینده باشد.
مقاله پژوهشی
مدیریت شبکه های آبیاری
حسین خلیلی شایان؛ محمد حمزهدوست حسن کیاده؛ ابوالفضل برقی خضرلو
چکیده
مهمترین اصل در اجرای تحویل حجمی آب کشاورزی و مدیریت مصرف آب، اندازهگیری دقیق آب در نقاط ورودی و تحویل شبکههای آبیاری، است. طی مطالعه موردی حاضر، کاربرد دریچههای قطاعی جهت اندازهگیری جریان در کانال اصلی غرب دز (W1) بهعنوان یکی از مهمترین نقاط ورودی به شبکههای آبیاری کشور ارزیابی شد. در این مطالعه با کاربرد روابط انرژی-مومنتم، ...
بیشتر
مهمترین اصل در اجرای تحویل حجمی آب کشاورزی و مدیریت مصرف آب، اندازهگیری دقیق آب در نقاط ورودی و تحویل شبکههای آبیاری، است. طی مطالعه موردی حاضر، کاربرد دریچههای قطاعی جهت اندازهگیری جریان در کانال اصلی غرب دز (W1) بهعنوان یکی از مهمترین نقاط ورودی به شبکههای آبیاری کشور ارزیابی شد. در این مطالعه با کاربرد روابط انرژی-مومنتم، جدول تعیین دبی دریچه به صورت تابعی از عمق بالادست و گشودگی دریچه (حالت اول) و جدول محاسبه گشودگی موردنیاز جهت تنظیم دریچهها و به منظور گذار دبی مطلوب (حالت دوم)، استنتاج گردید. بر مبنای ۲۳۳۷ سری اندازهگیری در محل مشخص شد که رابطه پیشنهادی بدون نیاز به واسنجی محلی، قابلیت برآورد دبی ورودی به شبکه را با میانگین قدرمطلق خطای نسبی کمتر از ۴ درصد، داراست. بهمنظور برخطسازی دادههای دبی ورودی به شبکه آبیاری غرب دز، سطح سنج ثبات VIGILEVEL در بالادست دریچهها نصب و اطلاعات تراز سطح آب بهصورت خودکار و در بازه زمانی 30 دقیقه یکبار، به سامانه Water Query در بستر پیامک مخابره گردید. با مخابره اطلاعات تراز سطح آب، ارسال درصد گشودگی دریچهها توسط بهرهبردار طی پیامک و الحاق رابطه پیشنهادی دریچه به سامانه، Water Query بهصورت خودکار دبی عبوری از دریچه را محاسبه و ذخیره مینماید. روش پیشنهادی در شرایط وجود دریچههای تنظیم و دارای قابلیت تنظیم گشودگی، میتواند راهکاری ارزانقیمت و پایدار نسبت به ابزارهای دبی سنج الکترونیکی برای کنترل و اندازهگیری همزمان جریان و در راستای استقرار تحویل حجمی معرفی نماید. با توجه به مصرف سالانه حدود ۱۲ میلیارد مترمکعب آب در شبکههای آبیاری مدرن کشور و خطای متوسط حدود ۱۵-۱۰ درصد در اندازهگیری دبی ورودی به این شبکهها در شرایط فعلی، کاربرد روش پیشنهادی در این مقاله با میانگین قدرمطلق خطای نسبی کمتر از ۵ درصد، مدیریت حجم آبی در حدود ۶۰۰ میلیون مترمکعب به همراه دارد.
