به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب جعفر چابک پور

  • آناهیتا قباخلو *، رسول دانشفراز، جعفر چابکپور، محمدجواد نصراصفهانی

    شبکه توزیع آب سیستمی است که شامل لوله، مخزن آب، پمپ و شیرها میباشد. شبکه های آبرسانی در سیستمهای هیدرولیکی انتقال و توزیع آب همواره مورد توجه محققین بودهاند. رفتار هیدرولیکی خطوط انتقال آب بر پایه سرعت، فشار و دبی است. تغییرات احتمالی در الگوی مصرف، نشت شبکه و قطر خطوط لوله و توان پمپها نیاز به بازنگری دارد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار Gems Water ارزیابی مدیریت هیدرولیکی شبکه توزیع آب شهری شهرک روزیه انجام گرفت. به این صورت که ضمن مدلسازی هیدرولیکی شبکه و اختصاص مصرف واقعی مشترکین در هر گره شبکه، قطرخطوط لوله و تراز رقوم ارتفاعی تغییر یافت تا فشار در شبکه به استاندارد برسد. همچنین با مدل کردن این شهرک در نرم افزار Gems Water سه حالت بررسی گردید. حالت اول بر اساس اطالعات سازمان آب و فاضالب استان سمنان در حالت واقعی شبکه مدل شد. حالت دوم شبکه را با توجه به حالت اول با تغییر قطر لوله ها اصالح گردید و فشارهای منفی در جهت تامین فشار استاندارد از بین برده شد. در حالت سوم با تغییر رقوم ارتفاعی به فشار استاندارد 7-5 اتمسفر رسید قطرهای بهینه 55 میلیمتر و 051 میلیمتر تعیین گردید. رقوم ارتفاعی بهینه برای مخزن 0341 متر میباشد و با افزایش ترازهای ارتفاعی، فشار کم میشود و با کاهش تراز، فشارها افزایش پیدا کرد.

    کلید واژگان: شبکه آبرسانی شهرک روزیه, مدیریت هیدرولیکی, نرم افزار Gems Water, نشت, رقوم ارتفاعی}
    anahita ghobakhloo*, Rasoul daneshfaraz, jafar chabokpour, mohammadjavad nasresfahani

    Water distribution network is a system consisting of pipe, water reservoir, pump and valves. Water-supply networks in the hydraulic systems for water transmission and distribution have always been considered by researchers. The hydraulic behavior of water transmission lines is based on speed, pressure and flow. The possible changes in the consumption pattern, population, network leak and diameter of pipe line as well as potential of pumps need to be reviewed. In this research, the evaluation of hydraulic management of urban water-supply networks was carried out using Water Gems software. This means that the diameter of pipe lines and the level (height numbers) are changed so that the pressure is reached to the standard level in the network. Additionally, with modeling this township in Water Gems network in addition to the management of pressure, other data including speed, flow and demand rate are also provided. The first mode is based on the true state of water and sewage network was modeled in Semnan province. The second mode network according to the first mode was modified by changing the diameter of the pipes used to supply standard pressure and negative pressures were destroyed. In the second case by changing the elevation of the standard pressure of the atmosphere was 5-7. The optimum diameter of 85 mm and 180 mm was determined. optimized elevation for reservoir is 1430 meters and by increasing, the low pressure or by reducing, the pressure level rises.

    Keywords: water-supply network of ROZIEH spring, intelligent management, Water Gems software, leak}
  • مهدی ماجدی اصل*، رسول دانشفراز، جعفر چابکپور، برهان قربانی

    در دهه اخیر استفاده از سازه های گابیونی در مهندسی هیدرولیک برای پایداری سازه به جهت دارا بودن چگالی و وزن زیاد، زبری برای افت انرژی و تخلخل برای زهکشی رواج زیادی یافته است. این پژوهش به ارزیابی عملکرد سازه های تورسنگی در شرایط ایجاد پرش هیدرولیکی مستغرق در استهلاک انرژی نسبی پایین دست سرریز اوجی پرداخته است. پارامترهای مورد ارزیابی در این پژوهش عبارت از: عدد فرود، ارتفاع آب پایه، ضخامت آب پایه و قطر سنگدانه ها است. آزمایش ها با سه دانه بندی سنگدانه با قطر متوسط 1/5، 2/2 و 3 سانتی متر با سه ارتفاع آب پایه 10 و 20 سانتی متر و Max و ضخامت های 10، 20 و 30 سانتی متر  و دبی های 20 تا 40 لیتر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد که در تمامی مدل های مورد آزمایش با کاهش قطر سنگدانه های آب پایه، میزان استهلاک انرژی نسبی افزایش می یابد، به نحوی  که در آب پایه با سنگدانه به قطر 1/5 سانتی متر، مقدار استهلاک انرژی به میزان 3/6 درصد نسبت به سنگدانه به قطر متوسط 3 سانتی متر افزایش پیدا کرده است. افزایش ارتفاع آب پایه توری سنگی تا میزانی که جریان کاملا درون گذر شود، می تواند تا مقدار 33 درصد نسبت به آب پایه با ارتفاع 10 سانتی‎ متر، استهلاک انرژی نسبی بیشتری داشته باشد. همچنین با افزایش قطر آب پایه از 10 سانتی متر به 30 سانتی متر میزان استهلاک انرژی نسبی تا 15 درصد افزایش می یابد.

    کلید واژگان: استهلاک انرژی نسبی, آب پایه تورسنگی, سرریز اوجی, طول پرش هیدرولیکی نسبی}
    M. Majedi Asl*, R. Daneshfaraz, J. Chabokpour, B. Ghorbani

    In the last decade, the use of gabion structures in hydraulic engineering for stabilizing the structure due to its high density and weight has become widespread. Also, the material's roughness and porosity cause it to be used in energy dissipation and drainage projects. This study evaluates the relative energy dissipation of gabion structures downstream of the ogee spillway in the conditions of a submerged hydraulic jump. The evaluated parameters in this study were Froude number, gabion height, gabion thickness, and material diameter. The experiments were performed with three average diameters of 1.5, 2.2, and 3 cm for rock material, three gabion heights of 10 and 20 cm, and Max. The end sill heights were 10, 20, and 30 cm. The operated discharges were regulated from 20 to 40 l/s. The results showed that by decreasing the average diameter of gabion aggregates, the amount of relative energy dissipation increases in all tested models, so that in gabion with a 1.5 cm average diameter of aggregates, the amount of energy dissipation increased by 3.6% in comparison with using the diameter of 3cm for the average diameter of the material. Increasing the height of the gabion to the extent that the flow is entirely inward can have up to 33% more relative energy dissipation than the gabion with a height of 10 cm. Also, by increasing the diameter of the gabion from 10 cm to 30 cm, relative energy dissipation increases up to 15%.

    Keywords: Relative energy dissipation, Gabion, Ogee spillway, Relative length of hydraulic jump}
  • جعفر چابکپور*

    روش ماسکینگام در هر دو نوع خطی و غیرخطی آن از روش های بسیار متداول در روندیابی سیلاب درون بازه های رودخانه ها می-باشند. در این مطالعه سعی گردید تا کارایی روش ماسکینگام غیرخطی به منظور پیش بینی منحنی های غلظت-زمان در پایین دست بازه رودخانه ها آزمون شود. از داده های صحرایی برداشت شده در رودخانه های مونوکیسی و آنتیاتم (برداشت شده توسط USGS) که در آن ها از آلاینده رودامین استفاده شده بود و در سنوات مختلف به ترتیب در چهار و هشت مقطع عرضی، برداشت شده بودند، استفاده شد. سری های سه تایی برای ضرایب مدل غیرخطی مذکور در هر بازه رودخانه استخراج شد و سپس منحنی های رخنه آلاینده در هر موقعیت بازسازی گردید. نتایج امر مبین این مساله می باشد که از لحاظ ابعادی این مدل قادر به بازسازی مطلوب منحنی است ولی در بازسازی ترم انتقال حاصل از سرعت عمومی جریان، این مدل با محدودیت هایی همراه می باشد و برای رفع آن می بایستی منحنی رخنه به اندازه نسبت طول بازه به سرعت عمومی جریان شیفت داده شود. همچنین به منظور فهم بهتر تاثیر پارامتر های مدل در میزان غلظت شبیه سازی شده، آنالیز حساسیت انجام شد و مشاهده گردید که پارامتر های m، k و x به ترتیب بیشترین تا کمترین تاثیر را در میزان غظت آلاینده دارد. همچنین مشخص شد که پارامتر توان این مدل (m) برای انتقال آلاینده ها، در محدوده (4/1-1/0) نوسان نموده و دارای مقدار متوسط 85/0 است. مقدار ضریب وزنی (x) نیز در محدوده (1- تا 1+) بدست آمد ولی درصد مقادیر بزرگتر از صفر بیشتر بوده مقدار میانگین آن 91/0 بدست آمد.

    کلید واژگان: رودخانه, آلاینده, ماسکینگام, سیلاب, منحنی رخنه}
    Jafar Chabokpour *

    The Muskingum model in both types of the linear and non-linear is one the most common models in the flood routing through the river reaches. Because of the similarity between the shape of the flood hydrograph and pollution breakthrough curves, it is tried to examine the applicability of the non-linear Muskingum model in the prediction of the contaminant concentration in downstream of the river reaches. The field data series of the MONOCACY and ANTIETAM Creek Rivers which were gathered by USGS have been used. During the tests, Rhodamine were used and the concentration pollute graphs were acquired in the four and eight cross sections of the mentioned rivers, respectively. The triple sets of the model parameters have been extracted in each reach, then the BC curves have been simulated in each position using them. It is observed that this model can rebuild the dimensions of the exit BC curve properly but, it also has some limitations in the modeling of the convection term of the pollution using average flow velocity. For its solution, the extracted BC curves have been transported along the time axis with magnitude of L/u in which L is reach length and u is the average flow velocity. Also, for better understanding of the effects of the model parameters in the simulated concentrations, the sensitivity analysis have been performed and it is found that the parameters of the m, k and x are the most to less effective parameters in the concentration calculation, respectively.

    Keywords: River, Pollution, Muskingum, Flood, breakthrough}
  • جعفر چابکپور*، باقر دینی

    در این تحقیق به منظور بررسی خاصیت خودپالایی رودخانه ها سعی گردید تا عمق نفوذ آلاینده در بستر رودخانه ها تعیین گردد. بدین منظور مجموعه ای از داده های آزمایشگاهی برداشت شده و یک رابطه تحلیلی برای بررسی عمق و مکانیزم نفوذ آن استخراج شد. از حسگر های هدایت الکتریکی و ردیاب کلرید سدیم به عنوان آلاینده غیرواکنشی در انجام آزمایش ها استفاده شد و برای استخراج رابطه تحلیلی، ابتدا یک مدل مفهومی بر اساس روش سلول های ترکیبی تهیه شده و با اعمال قانون بقای جرم در یک ستون قایم از بستر رودخانه، معادله دیفرانسیل حاکم تشکیل و سپس حل گردید. نتایج آزمایشگاهی در چهارچوب رابطه استخراج شده مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده گردید که رابطه ارایه شده به خوبی قادر به باز سازی منحنی های غلظت-زمان درون بستر می باشد. پارامتر های زمانی مدل نیز استخراج شد و روند تغییرات آن با سایر پارامتر های پژوهش مورد کاوش قرار گرفت و مشاهده شد که مجموع سه پارامتر زمانی مدل (α,T_1,T_2) رابطه معکوس با ضریب پخشیدگی عمقی داشته و همچنین مقدار آن با افزایش عمق بستر افزایش می یابد. از حاصل ضرب پارامتر منفذ و سرعت منفذی به عنوان شاخصی برای تعیین ضریب پخشیدگی عمقی استفاده شد. همچنین مقادیر مربوط به پارامتر های سرعت، ضریب پخشیدگی عمقی و انتشارپذیری نیز در اعماق مختلف بستر محاسبه شده و مشاهده شد که مقدار تمامی آن ها با افزایش عمق بستر کاهش می یابد.

    کلید واژگان: خودپالائی, آلاینده, بستر, تحلیلی, رودخانه}
    Jafar Chabokpour *, Bagher Dini

    In the current study, it was tried to determine the mechanism of the tracer penetration through the depth of the river beds to investigate the self-purification nature of the rivers. For this purpose, experimental tests were carried out, and an analytical solution was developed. The electrical conductivity sensors and sodium chloride tracer (as a conservative contaminant) were operated in the operations. Also, for the derivation of the analytical equation, a conceptual model was presented based on the hybrid cells in series model. Then, by imposing the mass conservation to each cell of depth column, the governing differential equation was obtained and solved. Next, the results were evaluated by the framework of the developed equation. Moreover, the applicability of the new model was checked and confirmed by the recreation of the breakthrough curves. The time parameters of the new model were extracted. Then, their variation by the other parameters was queried. It is observed that the sum of temporal parameters (α,T_1,T_2) have a reverse relationship with the vertical dispersion coefficient. On the other hand, its value has been raised by an increment of the bed depth. Furthermore, the product of void scale and the pore velocity has been used for calculation of the vertical dispersion coefficient. Also, the magnitudes of the pore velocity and dispersivity were commuted. It is revealed that by the increase of the bed depth, the mentioned parameters were decreased.

    Keywords: Self-Purification, Pollution, river bed, analytical, River}
  • مهدی ماجدی اصل*، رسول دانشفراز، جعفر چابک پور، برهان قربانی
    این پژوهش به ارزیابی آزمایشگاهی شرایط مختلف هیدرولیکی بر عملکرد سازه های تورسنگی در استهلاک انرژی نسبی پایین دست سرریز اوجی پرداخته است. پارامترهای مورد ارزیابی پژوهش حاضر شامل عدد فرود، ارتفاع آب پایه، مقدار بازشدگی در عرض آب پایه و قطر سنگدانه ها بودند. آزمایش ها برای دبی های 20 تا 40 لیتر بر ثانیه با دو ارتفاع آب پایه 5 و 10 سانتی متر و بازشدگی های 10، 15، 20 و 30 سانتی متر در عرض آب پایه و بدون بازشدگی انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع آب پایه، طول پرش هیدرولیکی نسبی افزایش یافته و میزان استهلاک انرژی نسبی نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش قطر سنگدانه، طول پرش هیدرولیکی نسبی و میزان استهلاک انرژی نسبی کاهش یافته و بیشترین میزان استهلاک انرژی نسبی مربوط به سنگدانه با قطر متوسط 5/1 سانتی متر است که میزان استهلاک انرژی نسبی و طول پرش هیدرولیکی نسبی به ترتیب حدود 9 درصد و 3/8 درصد بیشتر از سنگدانه با قطر3 سانتی متر است. همچنین نتایج نشان داد که ایجاد بازشدگی و افزایش آن در عرض آب پایه موجب کاهش استهلاک انرژی نسبی می گردد. به طوری که استهلاک انرژی نسبی در آب پایه با بازشدگی 30 سانتی متر حدود 7 درصد و طول پرش هیدرولیکی نسبی آن حدود 9 درصد کمتر از آب پایه بدون بازشدگی بوده است.
    کلید واژگان: استهلاک انرژی نسبی, آب پایه تورسنگی, سرریز اوجی, طول پرش هیدرولیکی نسبی}
    Mahdi Majedi Asl *, Rasoul Daneshfaraz, Jafar Chabokpour, Borhan Ghorbani
    In this research, experimental evaluation of different hydraulic conditions on the performance of gabion sill in dissipating energy at downstream of Ogee spillway has been investigated. The parameters evaluated in this study included: Froude number, sill height, the amount of opening in the sill width and the diameter of the aggregates. The experiments were conducted by using flow discharges of 20 to 40 liters per second with two heights of 5 and 10 cm and openings of 10, 15, 20 and 30 cm in fixed sill widths with and without openings. The results showed by increasing the height of the sill, the relative length of the hydraulic jump increases and the amount of relative energy dissipation also increases. Also, by increasing the diameter of aggregates, the relative length of hydraulic jump and the amount of relative energy dissipation decreased. The highest amount of energy dissipation was related to aggregates with an average diameter of 1.5 cm in which the amount of energy dissipation and the length of hydraulic jump were 9 and 8.3 % more than the ones in 3 cm diameter of aggregates, respectively. The results also showed creating an opening and increasing it across the sill reduces the relative energy dissipation. So that the relative energy dissipation in the gabion with 30 cm opening was about 7% and its relative hydraulic jump length was about 9% less than the ones in sill without opening.
    Keywords: energy dissipation, Sill, Ogee weir, Hydraulic jump length}
  • جعفر چابکپور*

    به منظور مقایسه کارایی سه مدل تحلیلی VART، Gaussian و ADZ در تخمین موقعیت ورود آلاینده ها به رودخانه، از یک سری داده آزمایشگاهی و چندین سری داده صحرایی که توسط USGS در رودخانه های مونوکیسی و آنتیاتیم برداشت شده بود، استفاده گردید. حل تحلیلی برای شرایط تزریق آنی برای مدل VART و رابطه گشتاور مرکزی مرتبه دوم مدل های Gaussian و ADZ بدین منظور استفاده شد و برای تمامی داده های آزمایشگاهی و صحرایی، ابتدا پارامتر های مدل ها استخراج شد سپس با استفاده از این پارامتر ها و با به کارگیری روابط مورد اشاره، تحقیق حاضر انجام شد. نتایج نشان داد که دقت مدل VART برای تشخیص منبع آلاینده برای داده های آزمایشگاهی برابر با 25 % و برای داده های رودخانه ای برابر با 8/4 % می باشد. همچنین خطای نسبی مدل قوسی نیز برای تشخیص موقعیت آلاینده رودخانه ای برابر با 65/1 % و همچنین میزان خطای نسبی مدل ADZ برابر با 14% محاسبه گردید که مشاهده می شود که دقت روش قوسی بسیار مطلوب می باشد. نتایج تحقیق موید این نکته بود که در عین حال که هر سه روش از کارایی مناسبی برای تشخیص منبع آلاینده در رودخانه ها برخوردار هستند ولی رابطه قوسی هم از دیدگاه تعداد پارامتر ها و هم از دیدگاه دقت محاسباتی به دو مدل دیگر برتری دارد. همچنین به منظور ارزیابی برازش منحنی های غلظت-زمان آزمایشگاهی و صحرایی بر روی منحنی های تحلیلی نیز از شاخص نش-شاتکلیف استفاده گردید و مقدار متوسط آن برای تمامی داده ها برابر با 97/0 محاسبه شد که نشان دهنده دقت بسیار مطلوب منحنی های تحلیلی بازسازی شده است.

    کلید واژگان: ردیاب, موقعیت منبع آلاینده, مدل VART, مدل Gaussian, مدل ADZ}
    Jafar Chabokpour *

    A series of experimental data and two series of field data which have been extracted by USGS in the MONOCACY River and ANTIETAM creek have been utilized to compare source identification accuracy of the Gaussian, ADZ, and VART models. To achieve the object of the study, the theoretical solution of the VART model for sudden release, and the second-order central moment equation of the Gaussian and ADZ models have been operated For all of the experimental and field data series, firstly, all of the model parameters have been computed and then by operation of the extracted parameters and the mentioned relationships, the accuracy of them have been calculated. The results showed that the accuracy of the VART model for experimental and field data is 25% and 4.8% respectively. Also, the average relative errors of the Gaussian and ADZ models are 1.65% and 14%, respectively, which confirms the desirable accuracy of the Gaussian model. The results of the present study have been revealed that the Gaussian model in both of the model parameter numbers and the calculation accuracy is superior to the others. Also, to assess the goodness of fit between experimental and field data series and the theoretical Breakthrough curves, the average Nash-Sutcliffe parameters have been calculated about 0.97, which exhibits the favorable goodness in the fits.

    Keywords: Tracer, Location of the Pollution Source, VART Model, Gaussian Model, ADZ model}
  • مصطفی امانی ماچیانی، عبدالله جوانمرد*، علی استادی، محمدرضا مرشدلو، جعفر چابک پور

    به منظور ارزیابی اثر کاربرد قارچ میکوریزایی Funneliformis mosseae و زمان برداشت بر کمیت و کیفیت اسانس آویشن باغی (Thymus vulgaris L.) در رژیم های مختلف آبیاری، آزمایشی به صورت کرت های دوبار خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با 12 تیمار و سه تکرار در دانشکده کشاورزی دانشگاه مراغه در سال 1398 اجرا شد. فاکتورها و سطوح آنها شامل 1- فاکتور اصلی: رژیم آبیاری در سه سطح آبیاری پس از 20 (W20 به عنوان شاهد)، 50 (W50 به عنوان تنش ملایم) و 80 (W80 به عنوان تنش شدید) درصد حداکثر تخلیه مجاز رطوبتی، 2- فاکتور فرعی: مصرف و عدم مصرف قارچ میکوریزا، و 3- فاکتور فرعی-فرعی: زمان برداشت در دو سطح برداشت در تیرماه (چین اول) و شهریورماه (چین دوم) بودند. نتایج نشان داد که بیشترین مقادیر ارتفاع بوته، قطر کانوپی و عملکرد ماده خشک آویشن در تیمار W20 (شاهد)+ کاربرد قارچ میکوریزا+ چین اول به دست آمد. علاوه بر این، بیشترین درصد اسانس در W50 و پس از آن W80 حاصل شد که به ترتیب 38.2 و 23.7 درصد بیشتر از W20 (شاهد) بود. همچنین، کاربرد قارچ میکوریزا موجب افزایش 8.5 درصدی اسانس آویشن نسبت به عدم مصرف قارچ شد. بیشترین و کمترین میزان تیمول، گاماترپینن و پارا-سیمن به ترتیب در W50 و W20 به دست آمدند. همچنین، با کاربرد قارچ میکوریزا میزان ترکیب های ذکر شده به ترتیب 8.3، 9.6 و 1.7 درصد نسبت به عدم مصرف قارچ افزایش یافتند. به طور کلی، می توان نتیجه گرفت که تیمار W50 (تنش ملایم) همراه با کاربرد قارچ میکوریزایی F. mosseae منجر به بهبود کمیت و کیفیت اسانس آویشن گردید.

    کلید واژگان: آویشن باغی (Thymus vulgaris L.), تیمول, تنش خشکی, قارچ میکوریزا, کیفیت اسانس}
    M. Amani Machiani, A. Javanmard *, A. Ostadi, M.R. Morshedloo, J. Chabokpour

    To evaluate the effects of mycorrhizal fungus Funneliformis mosseae application and harvest time on the quantity and quality of thyme (Thymus vulgaris L.) essential oil in the different irrigation regimes, a field experiment was carried out as a split-split plot in a randomized complete blocks design (RCBD) with 12 treatments and three replications at the Agriculture Faculty, University of Maragheh, Iran, in 2019. The factors and their levels included 1- the main factor: irrigation regime at three levels of irrigation after 20% (W20 as control), 50% (W50 as moderate stress), and 80% (W80 as severe stress) of maximum allowable depletion, 2- the subfactor: application and non-application of mycorrhiza, and 3- sub-sub factor: harvest time at two levels of June harvest (first harvest) and September harvest (second harvest). The results demonstrated that the highest amounts of plant height, canopy diameter, and dry matter yield of thyme were obtained in the W20 (control)+ application of mycorrhiza fungus+ first harvest treatment. In addition, the highest essential oil content was recorded in W50 followed by W80, which were 38.2 and 23.7% higher than W20 (control), respectively. Also, the application of mycorrhiza fungus increased the essential oil of thyme by 8.5% compared to the non-application of fungus. The highest and lowest content of thymol, γ-terpinene, and p < /em>-cymene were obtained in W50 and W20, respectively. Also, the application of mycorrhiza fungus increased the amount of mentioned compounds, respectively by 3.8%, 3.9%, and 7.1% compared to the non-application of fungus. Overall, it can be concluded that W50 (moderate stress) along with the application of mycorrhizal fungus F. mosseae improved the essential oil quality and quantity of thyme.

    Keywords: Thyme (Thymus vulgaris L.), Thymol, Drought Stress, mycorrhiza fungus, essential oil quality}
  • جعفر چابک پور*، یعقوب آژدان

    در این تحقیق سعی شد تا بر مبنای جداسازی فرآیند های انتقال و انتشار موج سیلاب از همدیگر و همچنین اعمال مفهوم مخازن هیبریدی، یک رابطه جدید تحلیلی که با استفاده از پارامتر های خود و حجم سیلاب خروجی از حوضه آبریز مدل سازی حرکت موج سیلاب را انجام می نماید، ارایه شود. رابطه استخراجی دارای پارامتر تغییرات مکانی سیلاب نیز است که می تواند تغییرات مکانی حجم جریان عبوری از بازه رودخانه (افزایش جریان به دلیل اضافه شدن شاخه های فرعی و یا کاهش جریان به دلیل برداشت جریان از بازه رودخانه) را مدل سازی نماید. مدل تحلیلی ارایه شده در حالت کلی یک مدل چهار پارامتری است که با مشخص بودن مقادیر آن ها، می تواند به صورت صریح مقادیر سیلاب خروجی را محاسبه می نماید. به منظور آزمون کارایی مدل تحلیلی استخراج شده، از چهار سیلاب که در سال های 95، 96، 97 و 98 در رودخانه سیمینه رود رخ داده بود استفاده شد و نتایج نشان دهنده شبیه سازی مطلوب موج سیلاب در این بازه ها توسط مدل بود. نکویی برازش شبیه سازی مدل با محاسبه پارامتر های آماری ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و شاخص نش-ساتکلیف (DC) به ترتیب به صورت سری های سه تایی (86/0، 07/0 و 95/0)، (82/0، 11/0 و 8/0)، (97/0، 07/0 و 94/0) و (93/0، 1/0 و 9/0) برای سیلاب های سال های 95 تا 98 به اثبات رسید. همچنین مشاهده شد که در حالت کلی با افزایش طول بازه رودخانه، مقدار مجموع زمان ایستایی سیلاب در مخازن به هم پیوسته افزایش یافته ولی نسبت (V/T) کاهش می یابد.

    کلید واژگان: روندیابی سیلاب, جریان متغیر مکانی, مدل تحلیلی, جداسازی فرآیندها}
    Jafar Chabokpour *, Yagoub Azhdan
    Introduction

    Accurate flood routing through the river reaches is one of the essential issues in the river training activities and flood warning systems. Especially when the river passes near residential areas of cities, it is vital to have enough information about the maximum flow that can flow through the river without damaging its surroundings. Due to the complexity of the complete solution process of Saint-Venant equations, over the years, many researchers have tried to provide alternative models that, in addition to simplicity, have the necessary accuracy. Previous models usually have two significant drawbacks. First, the process of solving most of them is step-by-step, and to calculate the outflow discharge at each time step, the estimated flow in the previous step is required. Second, sometimes the model coefficients change during the resolution process. Therefore, in the present study, an attempt was made to provide a clear and direct relationship. Also, if the coefficients are known for determining the flow rate in each time step, there is no need for the values of the previous steps.

    Methodology 

    In order to prove the prevailing analytical relationship, in this research, first, the two processes of flood transfer and flood dispersion in the river reaches were conceptually separated. For this purpose, the river reach was divided into three interconnected reservoirs. The first reservoir is an index of the flood convection, and the next two reservoirs were the index of flood propagation process. The runoff volume, obtained from the upper basin, was calculated using multiplying the runoff coefficient to the rainfall height. Then, it was suddenly applied to upstream of the river reach by using the Dirac delta function. By adding the spatial flow variation coefficient to the reservoirs of the propagation operation as well as applying the mass equilibrium and inclining the dimensions of the reservoirs to zero, the differential equations governing each reservoir were obtained. The outflow of each reservoir was used as the boundary condition of the next one, and the final equation, obtained from the interconnected reservoir system, was used as the output hydrograph relationship. In order to evaluate the performance of the introduced model, the data of four flood events that were recorded on (19 - 3 – 2017), (15 - 4 – 2017), (29 - 1 – 2019), and (31 - 3 - 2019) in Simineh River were used. Simineh River is located south of Lake Urmia and provides 11% of the lake's water. The flood data was recorded at three stations of BUCKAN Bridge, DASHBAND BUCKAN, and MIANDOAB Bridge with two-hours interval.

    Results and discussion 

    The proposed model is a four-parameter model that works directly by operation of its parameters. Therefore, firstly the model parameters were estimated and then the output hydrograph was simulated at the end of the river reach. The simulated hydrographs by the proposed model were very consistent with the measured data at the end of the interval, indicating its efficiency. Statistical indicators of coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), and Nash-Sutcliff (DC) were used to quantify the desirability of the model. The above-mentioned statistical parameters for all flood events were calculated as triple sets of (0.86, 0.07, 0.95), (0.82, 0.11, 0.8), (0.97, 0.07, 0.94), and (0.93, 0.1, 0.9), respectively which also proves its quantitative suitability. By creating linear relationships between the residence times of the flood in each of the interconnected reservoirs, the relevant volumes were calculated. It was also found that the length of each reservoir can be calculated separately by applying a mean cross sectional area in the river reach. The flood volume was calculated to be 30, 50, 63 and 37 million cubic meters for events of 1 to 4, respectively. This value is equal to the total volume of the assumed reservoirs in the river reach. Ratio (V/T) was calculated for all reach lengths and flood events, and it was found that its value decreases with the increasing of reach length, but its value for larger floods is higher than for smaller ones. Besides, it was found that the position of the dispersion reservoirs in the river reach can be exchanged with each other, and the total volume of them is the diffusion index.

    Conclusion

    Finally, it was observed that the proposed model has good compatibility with observational hydrographs, except in the initial points of raising limb. Optimization or numerical methods can also be used to obtain model parameters. Moreover, the explicitness and directness of the discharge calculation by this method is the most crucial advantage of this model. This model also has the capability of reconstructing hydrographs affected by the spatially varied flow.

    Keywords: Flood Routing, spatially varied flow, Analytical model, Mechanism Separation}
  • جعفر چابک پور*، محمد ذبیحی

    قسمت‏هایی از مجاری روباز اعم از رودخانه ها که در آن معمولا جریان سرعت پایین تری دارد، مانند مناطق ماندابی و مناطق هایپوریک، می‏توانند به ذخیره‏سازی موقت مواد ردیاب کمک کنند و باعث نگه‏داشت آلودگی و افزایش پارامتر زمان ماند شده و انتقال آلودگی در جریان را تحت تاثیر قرار دهند. در این تحقیق، اثر مخازن پشت سر هم ایجاد شده در رودخانه ها تحت تاثیر احداث بندهای گابیونی که معمولا برای کنترل سیلاب اجرا می گردند، در ایجاد مناطق ماندابی و افزایش زمان ماند مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 36 آزمایش مختلف با متغیرهایی شامل 3 نوع سنگ دانه، 4 دبی و 3 غلظت ورودی بر روی 2 مخزن سری گابیونی نصب‏شده داخل یک فلوم آزمایشگاهی انجام گردید. از مدل HCIS که شامل پارامترهای (λ، و  ) است، برای به‏دست آوردن زمان ماند و حجم مخازن پشت بندها و تعیین پارامترهای هیدرولیکی جریان استفاده گردید. با بررسی نتایج مشاهده گردید که پارامترهای زمان انتقال برای تست‏های ردیاب، به صورت خطی با تعداد بندها (N) و حجم مخزن پشت آن افزایش می‏یابد. همچنین بین سایر پارامترهای زمانی به دست آمده از منحنی های رخنه آزمایشگاهی و تعداد بند ها، رگرسیون خطی برقرار گردید. شیب رگرسیون خطی برای  (زمان از آغاز تا  انتهای بازوی پایین‏رونده) در مقابل N و حجم مخزن، بزرگتر از مقدار مشابه برای  (زمان از لحظه تزریق آلودگی تا زمان آغاز حرکت صعودی بازوی بالارونده منحنی رخنه) بود که بیانگر زمان ماند بیشتر در اثر ذخیره‏سازی موقت در سیستم است. همچنین مشاهده گردید که پارامترهای زمانی استخراج شده از مدل HCIS نیز به صورت خطی با N و فاصله از نقطه‏ی تزریق افزایش می یابد.

    کلید واژگان: مخازن سری, تست ردیاب, ذخیره ‏سازی موقت, زمان انتقال, مدل HCIS}
    Jafar Chabokpour *, Mohammad Zabihi

    Some parts of the free surface flow including river networks in which the velocities is low, can act as dead or hyporheic zones. These areas can help to the temporary storage of the tracers and consequently increasing the residence time parameter. In this study, the effects of consecutive reservoirs caused by construction of gabion flood control structures have been investigated in terms of dead zones creation and residence time expansion. For this purpose, 36 experiments were performed in the laboratory flume, including two gabion dams. The experimental variables included three rock median diameters, four entrance discharges and three entrance concentrations. The HCIS model, which includes temporal parameters of the λ, T1, and T2, has been used to obtain the residence time, the reservoirs volume behind the gabion dams and flow hydraulic parameters. The results showed that the transport time parameters were increased linearly with reservoir volume (V) and number (N). Also, linear regressions were established between the number of dams and the other temporal parameters obtained from experimental breakthrough curves (BC). It was found that the slopes of N- and V- ( is total duration time of the BC) linear regressions were bigger than the similar values for  (time from the injection time origin to the rising point of BC curve), indicating a higher residence time due to transient storage of the pollution. Also, it was found that the time parameters obtained from HCIS model are increased linearly with N and distance from the injection point.

    Keywords: reservoirs in series, tracer test, transient storage, transportation time, HCIS model}
  • یعقوب آژدان، جعفر چابکپور *، علیرضا عمادی

    محاسبه سرعت طولی در راستای قایم و استخراج نظریه های کاربردی برای آن در طول سالیان در بین مهندسان هیدرولیک رواج داشته است. در بسیاری از تحقیقات پیشین، محققان با تقسیم عمق جریان به چندین قسمت مجزا از کف کانال تا سطح آب اقدام به استخراج روابط کاربردی برای هر قسمت نموده اند. به جز زیرلایه لزج که همگی بر پروفیل خطی سرعت در آن اتفاق نظر دارند، مابقی عمق جریان معمولا با قانون لگاریتمی شبیه سازی می گردد که دقت تخمین سرعت توسط این قانون با فاصله گرفتن از کف کانال کمتر می شود. همچنین قانون لگاریتمی قابلیت شبیه سازی نقطه سرعت بیشینه که در عمقی پایین تر از سطح آب رخ می دهد را نیز ندارد. دراین تحقیق با جمع آوری دوازده سری داده آزمایشگاهی که توسط محققان پیشین و در شرایط آزمایشگاهی مختلف برداشت شده است و همچنین با به کارگیری سه نظریه لگاریتمی، خیزآب و خیزآب اصلاح شده اقدام به شبیه سازی پروفیل های سرعت طولی در راستای قایم گردید. در نهایت مشاهده شد که پروفیل سرعت استخراج شده توسط قانون خیزآب اصلاح شده تطابق بهتری با داده های آزمایشگاهی دارد و قادر به پیش بینی نقطه سرعت بیشینه در عمقی پایین تر از سطح آب است. برای حل معادله مربوط به این نظریه پارامتر های ون کارمن، ضریب قدرت خیزآب و سرعت برشی مجهول فرض گردید و سپس با استفاده از روش بهینه سازی غیرخطی کمترین مربعات اقدام به استخراج مقادیر مربوطه گردید.

    کلید واژگان: تابع خیزآب, تابع خیزآب اصلاح شده, سرعت طولی در راستای قائم, قانون لگاریتمی}
    Y .Azhdan, J .Chabokpour*, AR .Emadi

    Computation of longitudinal velocity in the vertical direction and extracting the applied theories have been conventional manner from past years among the hydraulic engineers. In many previous investigations, the researchers have tried to extract some applied equations, separately, by dividing the flow depth namely from bed to water surface to various regions. As it is accepted by all of the researchers, the laminar sublayer zone has a linear velocity profile while out of this zone, the velocity simulation follows a logarithmic law which its accuracy in estimation of the velocity decreases by increasing the distance from the bottom of the channel. Also, it is not applicable for dip phenomenon which occurs bellow the free surface. In the current study, 12 experimental data series, operated under different experimental conditions, were collected from previous researches. Also, three common theories of log law, log- wake law, and modified log- wake law have been applied to simulate longitudinal velocity profile in the vertical direction. Finally, it is seen that the modified log- wake law has a better agreement with the experimental data, and also it can be operated for predicting the dip phenomenon bellow the free surface. For solving the equation of the mentioned theory, the factors of von Karman, wake strength, and shear velocity are assumed unknown. Then, the mentioned parameters have been extracted using a non-linear optimization technique of the least square curve fitting.

    Keywords: Longitudinal velocity in vertical direction, Log law, Log- wake law, Modified log- wake law}
  • جعفر چابک پور*، محمد ذبیحی
    در این تحقیق سعی شد تا با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی و توسعه یک مدل تحلیلی بر مبنای معادلات دیفرانسیل مدل ذخیره موقت، به بررسی کارایی این مدل در فرآیند های انتقال و پراکندگی آلودگی در مخازن سری پرداخته شود. مدل تحلیلی مذکور با استفاده از تبدیل لاپلاس بر روی معادلات دیفرانسیل حل شد و با استفاده از داده های آزمایشگاهی برداشت شده در دو مخزن سری سنگدانه ای، ارزیابی کاملی بر روی کارایی و مقادیر پارامتر های مدل انجام گردید. سدهای ایجاد شده در فلوم آزمایشگاهی با استفاده از سه دانه بندی مختلف با اقطار 1/1، 2/3 و 3/6 سانتی متر ایجاد شد سایر پارامتر های آزمایشگاهی شامل چهار دبی به میزان 7، 9، 11 و 13/5 لیتر بر ثانیه و سه غلظت اولیه تزریقی به میزان 100، 140 و 200 گرم بر لیتر بودند. مقدار متوسط سرعت عبوری، ضریب انتشار طولی و لگاریتم ضریب تبادل جرم مابین منطقه ذخیره ای و بدنه اصلی جریان در جریان عبوری از سد ها با توجه به مدل تحلیلی حاضر به ترتیب برابر با cm/s 4، cm2/s4/2، 5/10- بدست آمد. تطابق منحنی های غلظت-زمان حاصل از حل تحلیلی انجام شده با استفاده از پارامتر های جذر میانگین مربعات خطا و شاخص نش-ساتکلیف مورد ارزیابی قرار گرفت و مقادیر آن-ها به ترتیب برابر با 0/21 و 0/7 استخراج شد که حاکی از قابلیت مطلوب مدل توسعه پیدا کرده برای فرآیند های انتقال و پراکندگی دارد.
    کلید واژگان: مخازن سری, انتقال و پراکندگی آلودگی, مدل ذخیره ای, تبدیل لاپلاس}
    Jafar Chabokpour *, Mohammad Zabihi
    In the present research, it was tried to evaluate the pollution transport in the interconnected reservoirs by deriving a theoretical solution based on the TS model partial differential equations and by conducting an experimental model. The theoretical model has been solved by operation of the Laplace transform to the PDE equations, and a complete evaluation of the model applicability and the parameters’ magnitudes have been fulfilled using experimental data series of two interconnected reservoirs. The created rockfill dams in the laboratory flume have been produced using three different median diameters of the 1.1, 2.3, and 3.6 cm. The other experiment variables were the entrance discharges as 7, 9, 11, and 13.5 l/s and linear source concentration of the 100, 140, and 200 gr/l. The mean values of the velocities, dispersion coefficients, and the logarithm of the mass transfer coefficients between the storage area and the main flow have been determined as 4 cm/s, 2.4 cm2/s, and -10.5 respectively. The corresponding of the experimental breakthrough curves with theoretical ones have been assessed and confirmed using statistical parameters of the RMSE and Nash-Sutcliff, having the values of 0.21 and 0.7, respectively. In the present research, it was tried to evaluate the pollution transport in the interconnected reservoirs by deriving a theoretical solution based on the TS model partial differential equations and by conducting an experimental model. The theoretical model has been solved by operation of the Laplace transform to the PDE equations, and a complete evaluation of the model applicability and the parameters’ magnitudes have been fulfilled using experimental data series of two interconnected reservoirs. The created rockfill dams in the laboratory flume have been produced using three different median diameters of the 1.1, 2.3, and 3.6 cm. The other experiment variables were the entrance discharges as 7, 9, 11, and 13.5 l/s and linear source concentration of the 100, 140, and 200 gr/l. The mean values of the velocities, dispersion coefficients, and the logarithm of the mass transfer coefficients between the storage area and the main flow have been determined as 4 cm/s, 2.4 cm2/s, and -10.5 respectively. The corresponding of the experimental breakthrough curves with theoretical ones have been assessed and confirmed using statistical parameters of the RMSE and Nash-Sutcliff, having the values of 0.21 and 0.7, respectively. In the present research, it was tried to evaluate the pollution transport in the interconnected reservoirs by deriving a theoretical solution based on the TS model partial differential equations and by conducting an experimental model. The theoretical model has been solved by operation of the Laplace transform to the PDE equations, and a complete evaluation of the model applicability and the parameters’ magnitudes have been fulfilled using experimental data series of two interconnected reservoirs. The created rockfill dams in the laboratory flume have been produced using three different median diameters of the 1.1, 2.3, and 3.6 cm. The other experiment variables were the entrance discharges as 7, 9, 11, and 13.5 l/s and linear source concentration of the 100, 140, and 200 gr/l. The mean values of the velocities, dispersion coefficients, and the logarithm of the mass transfer coefficients between the storage area and the main flow have been determined as 4 cm/s, 2.4 cm2/s, and -10.5 respectively. The corresponding of the experimental breakthrough curves with theoretical ones have been assessed and confirmed using statistical parameters of the RMSE and Nash-Sutcliff, having the values of 0.21 and 0.7, respectively. In the present research, it was tried to evaluate the pollution transport in the interconnected reservoirs by deriving a theoretical solution based on the TS model partial differential equations and by conducting an experimental model. The theoretical model has been solved by operation of the Laplace transform to the PDE equations, and a complete evaluation of the model applicability and the parameters’ magnitudes have been fulfilled using experimental data series of two interconnected reservoirs. The created rockfill dams in the laboratory flume have been produced using three different median diameters of the 1.1, 2.3, and 3.6 cm. The other experiment variables were the entrance discharges as 7, 9, 11, and 13.5 l/s and linear source concentration of the 100, 140, and 200 gr/l. The mean values of the velocities, dispersion coefficients, and the logarithm of the mass transfer coefficients between the storage area and the main flow have been determined as 4 cm/s, 2.4 cm2/s, and -10.5 respectively. The corresponding of the experimental breakthrough curves with theoretical ones have been assessed and confirmed using statistical parameters of the RMSE and Nash-Sutcliff, having the values of 0.21 and 0.7, respectively.
    Keywords: Reservoirs in series, advection, dispersion of the pollution, storage model, Laplace transform}
  • رسول دانشفراز*، جعفر چابک پور، مهدی دسینه، امیر قادری
    سهولت برداشت مصالح باکیفیت از رودخانه ها و هزینه های پایین آن، استفاده از این منابع را بیشتر نموده است. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تاثیر انتقال و توسعه گودال های ایجاد شده ناشی از برداشت مصالح رودخانه ای بر روی پایه های پل مجاور احداثی در مسیر جریان آب پرداخته و از پایه های پل دایره ای شکل و مستطیلی نوک تیز استفاده گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که حفره برداشت شده برای رسیدن به تعادل رسوب ورودی و خروجی تا پایه های پل مستقر در مجاورت گودال ادامه یافته و باعث فرسایش در اطراف هر دو پایه پل در بالادست و پایین دست محل خود می گردد. همچنین تاثیر حفره برداشت بر روی آبشستگی اطراف پایه پل بالا دست بیشتر از پایه پل پایین دست می باشد. با توجه به شکل آئرودینامیکی دماغه پایه پل مستطیلی نوک تیز مقدار حداکثر عمق آبشستگی در اطراف پایه پل بالادست و پایین دست به ترتیب 50/24 و 55/31 درصد نسبت به پایه پل دایره ای شکل کاهش می یابد. در نهایت با  ارائه روابط تجربی برای حداکثر طول و عمق آبشستگی حفره برداشت، عوامل هندسی و موثر بر روی آبشستگی پایه ها و درصد خطای نسبی و RMSE روابط بدست آمده ارزیابی و نمودارهای مربوط به آن ها جهت بررسی استخراج گردید. مشاهده گردید که در هر دو دانه بندی با کاهش عمق گودال ها و همچنین با کاهش Fr، نسبتبی بعد H/y (نسبت ارتفاع گودال به عمق جریان) کاهش و نسبت های بی بعد L/y، B/y (نسبت طول و عرض گودال به عمق جریان) افزایش می یابد. در نهایت پارامترهای تاثیرگذار در حداکثر طول و عمق آبشستگی گودال برای هر دو پایه پل دایره ای و مستطیلی نوک تی شناسایی و معرفی گردید.
    کلید واژگان: برداشت مصالح رودخانه ای, گودال, عمق و طول آبشستگی, پایه های پل, روابط تجربی}
    Rasoul Daneshfaraz *, Jafar Chabokpour, Mmehdi Desineh, Amir Ghaderi
    The Easiness of mining from the rivers and its low cost have increased use of these resources. In the present study, the effects of pit migration and development on the bridge inline piers were investigated experimentally. The circular and sharp rectangular shapes of the piers have been employed in this study. The results showed that the pit holes are developed to the downstream and upstream bridge piers in order to achieve sediment balance, which causes piers scouring at downstream and upstream. Also, the development of the holes towards upstream pier is more than the downstream pier. Regarding to aero-dynamical shape of the rectangular sharp nose bridge, the magnitude of the scouring hole at the up and downstream is reduced 24.5 and 31.55% respectively as compared to circular piers. Finally, the empirical relationships related to the maximum length and depth of scouring were derived. By using these relationships, the geometric and effective statistical parameters on the pier scouring, as well as the relative error percentage and RMSE of the obtained functions were evaluated and the depended graphs were depicted. It was found for both sediment dimensions, by reduction of the hole depth and Fr number, the dimensionless parameter of the H/y(the pit holes depth to flow depth) is decreased and the L/y and B/y (the pit holes length and width to flow depth) parameters are increased. Finally, the parameters affecting the maximum length and depth of the pit scouring were identified and introduced for both sharp piers.
    Keywords: : river sand, gravel mining, pit hole, scouring length, depth, bridge piers, empirical relationships}
  • رسول دانش فراز*، جعفر چابک پور، هادی نظافت

    در این مطالعه کاربرد صفحه مشبک به عنوان مستهلک کننده انرژی جریان آب در پایین دست سازه های هیدرولیکی برای کاهش میزان آبشستگی است. برای انجام آزمایش ها از یک کانال مستطیلی و برای کنترل جریان از یک دریچه کشویی با بازشدگی ثابت استفاده شده است. به منظور کاهش انرژی جریان خروجی از دریچه کشویی، صفحات مشبک به عنوان مستهلک کننده های انرژی با منافذ (نسبت روزنه ای) 40% و 50%، به فاصله 5/1 متری از دریچه قرار گرفته اند. بعد از صفحه مشبک، بستر متحرک متشکل از ذرات با سه اندازه 8/1 و 6/2 و 2/5 میلی متر، به طول 3/1 متر، عرض 3/0 متر و ضخامت 114/0 متر برای مطالعه تاثیر صفحه مشبک روی حداکثر عمق و طول حفره آبشستگی قرار داده شد. نتایج مطالعه نشان داد ضخامت و نسبت روزنه صفحه مشبک و فاصله قرارگیری آن از دریچه روی  مقادیر حفره آبشستگی موثرند. بیشترین و کمترین عمق و طول حفره آبشستگی به ترتیب در صفحه مشبک با نسبت روزنه 40% و 50% دوبل رخ داد. به طوری که با افزایش نسبت روزنه و ضخامت صفحات، مقادیر حفره آبشستگی کاهش می یابد. همین طور با افزایش اندازه ذرات میزان آبشستگی نیز روند کاهشی را نشان می دهد.

    کلید واژگان: اسکرین, آبشستگی, اندازه ذرات بستر, پرش هیدرولیکی}
    Rasoul Daneshfaraz *, Jafar Chabokpour, Hadi Nezafat

    In this research, the applicability of the screen sheet, as an energy dissipater at downstream of hydraulic structures, has been studied to reduce the amount of scouring. For operation of the experiments, a rectangular flume with 0.3m in width, 0.45m in height and 5m in length, including a sluice gate for the flow control was used. For reducing energy of outflow from sluice gate, the screen sheets as energy dissipaters with 40% and 50% porosity were placed at distance of 1.5m from the gate. After the screen sheet, the movable beds consist of three different grain sizes of 1.8, 2.6 and 5.2 mm, with the dimensions of 1.3m in length, 0.3m in width and 11.4cm in depth were used to investigate the effect of screen on maximum dimensions of the scouring hole. The results of this study showed that the thickness and porosity of the screen and its distance from the gate are effective parameters on the lenghth and depth of scouring hole. The maximum and minimum depth and length of scouring hole were occurred in the screens with 40% porosity and double 50% porosity, respectively. So that, by increasing the screen’s porosity and thickness, the scouring whole dimension decreases. Also, by increasing the particle dimensions, the scouring hole dimension decreases.

    Keywords: Screen, Scouring, Bed grain sizes, Hydraulic jump}
  • جعفر چابک پور*، محمد ذبیحی
    داشتن مدل های دقیق و در عین حال ساده برای پیش بینی سیلاب، قابلیت های زیادی به سیستم های هشدار سیل اضافه می نماید. در این تحقیق سعی بر آن شد تا با استفاده از داده های دبی روزانه به مدت پانزده سال (سال های 2001 تا 2015) در شش ایستگاه هیدرومتری که در قالب سه بازه مطالعاتی بر روی رودخانه های زرینه رود و سیمینه رود قرار گرفته بودند و همچنین با استفاده از مدل تحلیلی ADZ و فرم گسسته زمانی آن که تحت عنوان تابع انتقال نام گذاری می شود، اقدام به روندیابی سیلاب در رودخانه های مذکور گردید. ابتدا درجه صورت و مخرج در تابع انتقال که نشان دهنده تعداد زیر بازه ها و نحوه اتصال آن ها به همدیگر است، استخراج شد که در این مطالعه، بهترین توابع انتقال بدست آمده دارای یک زیربازه تشخیص داده شدند. سپس خود مقادیر ضرایب صورت و مخرج تابع انتقال در هر سه بازه، از طریق جعبه ابزار CAPTAIN محاسبه شده و در کنار آن پارامتر های آماری مربوط به توزیع ها نیز شامل پارامتر یانگ (YIC)، Rt2 و EVN استخراج گردید و مقادیر مربوط به این پارامترها برای بازه داشبند بوکان-پل بوکان، آلاسقل-صفاخانه و پل قشلاق-پل آنیان به ترتیب به صورت سری های سه تائی (5/241-، 0/879 و 10/86-)، (3/954-، 0/903 و 9/43-) و (2/792-، 0/920 و 8/139-) بدست آمد. نمودارهای ترسیم شده از طریق این توابع انتقال، نشان دهنده انطباق بسیار خوب با داده های مشاهداتی است. در نهایت نتیجه گیری گردید که این روش از سایر روش های روندیابی سیل، که در دقیق ترین حالت خود شامل حل کامل معادلات سنت ونانت هستند، ساده تر می باشد.
    کلید واژگان: تابع انتقال, روندیابی سیلاب, بازه رودخانه, جعبه ابزار CAPTAIN}
    Jafar Chabokpour *, Mohammad Zabihi
    Application of simple and accurate routing models in the flood warning systems increases the capabilities of them. In the present study, it was attempted to fulfil the flood routing using ADZ model and its discrete time form which is named transfer function in the three river reaches, located between six hydrometric stations along the ZARINE and SIMINEH streams. Daily river’s discharges during 15 years (2001-2015) have been employed in the reach routing. Firstly, the numbers of the numerator and denominator terms have been obtained. These parameters are giving the numbers of the subzones in every river reach and also the conditions of the connections (series or parallel). The results of the present study revealed only one sub reach for every river. Therefore, any more analysis of the connection conditions has not been done. After that, the values of the transfer function’s coefficients have been derived using micro CAPTAIN toolbox. The statistical parameters of the mentioned toolbox as ((YIC), (Rt2), and (EVN) for the reaches of the DASHBAND BOUKAN-BOUKAN bridge, ALASAGGAL-SAFAKHANEH, and GESHLAGH bridge- ANIAN bridge have been determined as triple sets of (-5.241, 0.879, -10.86), (-3.954, 0.903, -9.43), and (-2.792, 0.920, -8.139) respectively. The outcomes exhibited a right corresponding between the theoretical graphs, obtained with the transfer function, and observed discharges. The transfer function method is more straightforward rather than the other accurate methods of flood routing like fully saint venant equations. Therefore, it can be used as an efficient method in the flood routing in the river reaches. Application of simple and accurate routing models in the flood warning systems increases the capabilities of them. In the present study, it was attempted to fulfil the flood routing using ADZ model and its discrete time form which is named transfer function in the three river reaches, located between six hydrometric stations along the ZARINE and SIMINEH streams. Daily river’s discharges during 15 years (2001-2015) have been employed in the reach routing. Firstly, the numbers of the numerator and denominator terms have been obtained. These parameters are giving the numbers of the subzones in every river reach and also the conditions of the connections (series or parallel). The results of the present study revealed only one sub reach for every river. Therefore, any more analysis of the connection conditions has not been done. After that, the values of the transfer function’s coefficients have been derived using micro CAPTAIN toolbox. The statistical parameters of the mentioned toolbox as ((YIC), (Rt2), and (EVN) for the reaches of the DASHBAND BOUKAN-BOUKAN bridge, ALASAGGAL-SAFAKHANEH, and GESHLAGH bridge- ANIAN bridge have been determined as triple sets of (-5.241, 0.879, -10.86), (-3.954, 0.903, -9.43), and (-2.792, 0.920, -8.139) respectively. The outcomes exhibited a right corresponding between the theoretical graphs, obtained with the transfer function, and observed discharges. The transfer function method is more straightforward rather than the other accurate methods of flood routing like fully saint venant equations. Therefore, it can be used as an efficient method in the flood routing in the river reaches. Application of simple and accurate routing models in the flood warning systems increases the capabilities of them. In the present study, it was attempted to fulfil the flood routing using ADZ model and its discrete time form which is named transfer function in the three river reaches, located between six hydrometric stations along the ZARINE and SIMINEH streams. Daily river’s discharges during 15 years (2001-2015) have been employed in the reach routing. Firstly, the numbers of the numerator and denominator terms have been obtained. These parameters are giving the numbers of the subzones in every river reach and also the conditions of the connections (series or parallel). The results of the present study revealed only one sub reach for every river. Therefore, any more analysis of the connection conditions has not been done. After that, the values of the transfer function’s coefficients have been derived using micro CAPTAIN toolbox. The statistical parameters of the mentioned toolbox as ((YIC), (Rt2), and (EVN) for the reaches of the DASHBAND BOUKAN-BOUKAN bridge, ALASAGGAL-SAFAKHANEH, and GESHLAGH bridge- ANIAN bridge have been determined as triple sets of (-5.241, 0.879, -10.86), (-3.954, 0.903, -9.43), and (-2.792, 0.920, -8.139) respectively. The outcomes exhibited a right corresponding between the theoretical graphs, obtained with the transfer function, and observed discharges. The transfer function method is more straightforward rather than the other accurate methods of flood routing like fully saint venant equations. Therefore, it can be used as an efficient method in the flood routing in the river reaches. Application of simple and accurate routing models in the flood warning systems increases the capabilities of them. In the present study, it was attempted to fulfil the flood routing using ADZ model and its discrete time form which is named transfer function in the three river reaches, located between six hydrometric stations along the ZARINE and SIMINEH streams. Daily river’s discharges during 15 years (2001-2015) have been employed in the reach routing. Firstly, the numbers of the numerator and denominator terms have been obtained. These parameters are giving the numbers of the subzones in every river reach and also the conditions of the connections (series or parallel). The results of the present study revealed only one sub reach for every river. Therefore, any more analysis of the connection conditions has not been done. After that, the values of the transfer function’s coefficients have been derived using micro CAPTAIN toolbox. The statistical parameters of the mentioned toolbox as ((YIC), (Rt2), and (EVN) for the reaches of the DASHBAND BOUKAN-BOUKAN bridge, ALASAGGAL-SAFAKHANEH, and GESHLAGH bridge- ANIAN bridge have been determined as triple sets of (-5.241, 0.879, -10.86), (-3.954, 0.903, -9.43), and (-2.792, 0.920, -8.139) respectively. The outcomes exhibited a right corresponding between the theoretical graphs, obtained with the transfer function, and observed discharges. The transfer function method is more straightforward rather than the other accurate methods of flood routing like fully saint venant equations. Therefore, it can be used as an efficient method in the flood routing in the river reaches.
    Keywords: transfer function, Flood Routing, river reach, and CAPTAIN toolbox}
  • رسول دانش فراز*، جعفر چابک پور، مهدی دسینه
    سابقه و هدف
    برداشت شن و ماسه از بستر و کناره های رودخانه سبب تغییر در شرایط هیدرولیکی، هیدرولوژیکی، افزایش فرسایش بستر و کناره های رودخانه و همچنین تخریب سازه های موجود در مسیر رودخانه می گردد. هدف از تحقیق حاضر بررسی حداکثر عمق و طول انتقال گودال های ایجاد شده تحت اثر برداشت مصالح رودخانه ای است.
    مواد و روش ها
    برای این تحقیق از کانال مستطیلی شکل به طول 5 متر، عرض 3/0 متر و ارتفاع 45/0 متر با شیب ثابت استفاده شد. گودال هایی نیز با اندازه های مختلف و تحت سرعت های نسبی جریان 83/0، 89/0، 94/0 و 1 برای حالت با و بدون اعمال دریچه در دانه بندی های 15/0 و 6/0 میلی متر ایجاد گردید. در این تحقیق زمان آزمایش برای حالت بدون اعمال دریچه 1 ساعت و برای حالت با اعمال دریچه 5/1 ساعت می باشد که زمان تعادل برای هر دو حالت 15 دقیقه آخر آزمایش ذکر گردید. برای برداشت داده از نیمرخ سه بعدی بستر در هر دو حالت، بعد از قطع جریان آب و ثبت عمق آب در نقاط مختلف، از اسکنر سه بعدی لیزری استفاده شد. همچنین از مقطع کناری بستر متحرک نیز اقدام به عکسبرداری از نحوه گسترش گودالهای ایجاد شده گردید. سپس با استفاده از نرم افزارهای MATLAB ، Tec-Plot 360، Grapher و Excelاقدام به مرتب سازی و آرایش مجدد داده ها و رسم نمودارهای برداشت شده گردید. در طول آزمایشهای انجام شده تشکیل فرم های بستر نیز در بالا و پاییندست گودالهای ایجاد شده مشاهده و نحوه تغییرات آنها با زمان ثبت شد.
    یافته ها
    نتایج آزمایش ها نشان داد که با کاهش عدد فرود و کاهش عمق گودال ها و همچنین با ایجاد جریان ثانویه در داخل گودا ل ها، نسبت بی بعد ارتفاع گودال به عمق جریان () کاهش، طول وعرض گودال به عمق جریان (و) افزایش می یابد. در ضمن مشخص گردید که با افزایش تنش برشی و عدد فرود، نسبت سرعت برشی بحرانی به سرعت جریان () افزایش خواهد یافت. همچنین نیمرخ طولی و نمایی سه بعدی از انتقال گودال ها برای تمامی شرایط هیدرولیکی و رسوبی مختلف مشاهده و ترسیم شد. در انتها معادلات تجربی برای حداکثر طول و عمق آبشستگی برای گودال مستطیلی شکل به همراه آنالیز حساسیت ارائه گردید. در حالت کلی نشان داده شد که زاویه ایستایی مصالح داخل آب () بیشترین تاثیر را در افزایش و ارتفاع گودال به عمق جریان () بیشترین تاثیر را در کاهش طول و عمق آبشستگی گودال دارد.
    نتیجه گیری
    نتایج آزمایش ها بصورت ارائه روابط بی بعد برای حداکثر عمق و طول آبشستگی گودال ها برای هر دو حالت با و بدون اعمال دریچه در هر دو دانه بندی 15/0 و 6/0 میلی متر تحت شرایط جریان زیربحرانی و نشان دادن بیشترین و کمترین اثر پارامترها و بکارگیری آنالیز حساسیت برای روابط حاصل شده، می باشد. همچنین مشاهده شد که کمترین درصد خطا برای حداکثر عمق آبشستگی مربوط به دانه بندی 15/0 میلی متری در حالت بدون اعمال دریچه با درصد خطای نسبی 98/2% و خطای RMSE(بدون واحد)، 23/0 می باشد. کمترین درصد خطا برای حداکثر طول آبشستگی نیز مربوط به دانه بندی 6/0 میلی متری برای حالت با اعمال دریچه با درصد خطای نسبی 75/4 % و خطایRMSE (بدون واحد)، 5/0 می باشد.
    کلید واژگان: انتقال گودال, حداکثر طول گودال, حداکثر عمق گودال, رودخانه, زاویه ایستائی ذرات رسوبی}
    Rasoul Daneshfaraz *, Jafar Chabokpour, Mehdi Dasineh
    Background and Objectives
    The removal of sand and gravel from the bed and the banks of the rivers cause to change in the hydraulic and hydrology conditions of them as well as the aggradation and degradation processes in the bed and the banks and also the destruction of existing structures along the river. The purpose of the present study is to study the pit migration (maximum depth and length of the holes) due to the material extraction.
    Materials and Methods
    For this research, a rectangular experimental flume with length, width, and height of (5, 0.3, 0.45) meters was used. The longitudinal slope was fixed to zero. The pit holes with different sizes and different entrance discharges including relative velocities of 0.83, 0.89, 0.94 and 1, have been operated. The experiments have been accomplished with or without downstream gate by using two sediments mean dimensions of the 0.15, 0.6 mm. In this study, the duration of the experiments, were fixed to 1 and 1.5 hours respectively for including and without end gate flow conditions. such that the equilibrium time for both of them was the last 15 minutes. A 3D laser scanner was also used to take data from the bed profile after flow disconnection. Also from the side view of the experimental flume, the digital photos were taken to view the conditions of the pit propagation at different time intervals. Afterward, using the MATLAB, Tec-Plot 360 and Grapher software tried to rearrange the data series for 2 and the 3-dimensional view from time variation of the pits were extracted. During the experiments, the bedforms at the down and upstream of the pit holes were observed and their temporal variations were recorded.
    Results
    The results of the experiments showed that with decreasing of the Froude number, pit depth and also by creation of the secondary currents inside the holes, the dimensionless ratio of the decreases and reversely, the dimensionless parameters of the and increases. On the other hand, it was concluded that by increasing the Froude number and shear stress, the dimensionless ratio of the would be increased. The longitudinal profiles and 3D view of the pit migration at the all of the sediment and flow conditions were observed and depicted. At the end, the experimental equations of the maximum scouring length and depth of the pit hole were presented. In general, it was shown that the submerged angle of repose of materials ( ) has the highest direct effect and the dimensionless ratio of has the highest reverse effect on the maximum scouring length and depth of the pit hole. The extracted relationships with experimental data were verified by means of the other set of data series and the results were quite satisfactory.
    Conclusion
    The results of the experiments have been illustrated by presenting the none-dimensional relationships for maximum depth and length of the pits under gated and none-gated conditions. The effects of the variation of the sediment dimension and flow conditions were also discussed. It was proved that the lowest error percent for maximum scour depth was observed in the 0.15 mm mean sediment particles, having the relative error of 2.98% and RMSE of 0.23. Also, the lowest error percent of the maximum scour length is related to a 0.6 mm mean sediment particles with a relative error of 7.45% and an RMSE of 0.5.
    Keywords: pit migration, maximum pit depth, maximum pit length, river, angle of repose of sediment particles}
  • یعقوب آژدان، علیرضا عمادی*، جعفر چابک پور، رسول دانش فراز
    این تحقیق برای آزمون نحوه تبادل جرم مابین مجرای اصلی و مناطق راکد جریان در آبراهه های روباز انجام گرفت. معادلات دیفرانسیلی ذخیره-موقت به عنوان معادلات اساسی حاکم بر انتقال و پراکندگی آلودگی انتخاب شده و آزمایش های این پژوهش در یک فلوم آزمایشگاهی به طول، عرض و ارتفاع (12، 2/1 و 8/0) متر و بر روی یک بستر سنگریزه ای انجام شد. شیب های 001/0، 004/0 و 007/0 و دبی های 5/7، 5/11 و 5/15 لیتربرثانیه برای انجام آزمایش ها انتخاب گردید. برای تخمین پارامترهای چهارگانه این معادلات، از مدل عددی OTIS-P استفاده شده و سپس منحنی های رخنه مشاهداتی در نقاط مختلف اندازه گیری باز تولید شدند. انطباق منحنی های رخنه پیش بینی شده و اندازه گیری شده توسط شاخص های جذر میانگین مربع خطاها، ضریب کارایی نش - ساتکلیف و متوسط خطای مطلق بررسی شد. حاصل تحقیق بیانگر دقت بالای مدل عددی OTIS-P با مقادیر RMSE بین 031/0 تا 118/0 و شاخص نش- ساتکلیف (Nash-Sutcliffe) بین 48/0 تا 97/0 در تخمین پارامترهای مدل ذخیره موقت می باشد. در نهایت اعتبار پارامترهای برآورد شده مدل ذخیره موقت با استفاده از عدد بدون بعد دام-کلور تائید شد.
    کلید واژگان: آزمایش های ماده ردیاب, تبادل جرم, منحنی رخنه, مدل OTIS-P}
    Yaghoub Azhdan, Alireza Emadi *, Jafar Chabokpour, Rasoul Daneshfaraz
    This research was conducted to test how to exchange mass between the main channel and the stagnant areas of the stream. The transient storage differential equations were selected as the governing equations for simulation of advection- diffusion of pollution in river flow. The experiments were conducted in a gravel bed flume, with length, width and depth of 12, 1.2 and 0.8m, respectively. Three longitudinal slopes of 0.001, 0.004 and 0.007 and three discharges of 7.5, 11.5 and 15.5 (l/s) were selected for the experiments. The numerical model of OTIS-P was used to estimate the four parameters of the transient storage model. Then the observed breakthrough curves were regenerated at the same locations of measured points. Goodness of fit was estimated with the root mean square error (RMSE), Nash and Sutcliffe model efficiency coefficient (NS) and the mean absolute error (MAE). The comparisons revealed that the OTIS-P model (with RMSE between 0.031- 0.118 and Nash- Sutcliffe between 0.48-0.9) could be employed successfully for estimation transient storage parameters. Finally, the reliability of the estimated parameters of the transient storage model was confirmed by the non-dimensional Dam-kohler number.
    Keywords: Tracer Experiment, Mass Exchange, breakthrough curve, OTIS-P}
  • یعقوب آژدان، علیرضا عمادی*، جعفر چابکپور، رسول دانشفراز
    ضریب پراکندگی طولی از دیدگاه امنیت عمومی و سلامت بشر یکی از پارامترهای مهم برای پیش بینی و توصیف انتقال آلودگی در رودخانه ها و آب های کم عمق می باشد. با انجام آزمایش های ماده ردیاب در یک کانال آزمایشگاهی با شیب طولی (0.001 و 0.007) و پنج دبی (7.5، 15.5,11.5، 20.5 و 25.5) لیتر بر ثانیه منحنی های رخنه اندازه گیری شده با منحنی های رخنه حل تحلیلی معادله کلاسیک و شبیه سازی شده توسط مدل عددی OTIS مقایسه شدند. بررسی نتایج نشان داد که معادله ی کلاسیک در پیش بینی شاخه پایین رونده منحنی رخنه در شرایط رودخانه های بستر شنی همراه با خطا بوده و لذا بکارگیری این معادله برای پیش بینی دقیق آلودگی در رودخانه های دارای نواحی ذخیره توصیه نمی شود ضریب پراکندگی محاسباتی با فاصله گرفتن از محل تزریق افزایش یافت. ضریب پراکندگی برای آزمایش های این تحقیق در محدوده 0.0073 و 0.18 مترمربع بر ثانیه بدست آمد. همچنین نتایج محاسبات پارامترهای زمان عبور از منحنی های رخنه آزمایشگاهی حاکی از برقراری رابطه نمایی بین آنها و فاصله از محل تزریق بود. در نهایت با استفاده از مشخصات هندسی، هیدرولیکی و منحنی های رخنه اندازه گیری شده و کاربرد روش پای باکینگهام رابطه جدیدی جهت پیش بینی ضریب پراکندگی طولی توسعه یافت. خطای نسبی و جذر میانگین مربع خطای نرمال شده برای رابطه ی ارایه شده به ترتیب برابر 24% و 1.37بدست آمد.
    کلید واژگان: انتقال آلودگی, ضریب پراکندگی طولی, منحنی رخنه, OTIS}
    yaghoub azhdan, alireza emadi *, jafar chabokpour, Rasoul daneshfaraz
    The longitudinal dispersion coefficient from the perspective of public safety and human health, is one of the important parameters for predicting and characterizing the transport of pollution in rivers and shallow waters. This paper aimed at investigating the efficiency of the classical advection- dispersion Equation for predicting transport of pollution in a gravel bed rivers. Some tracer experiments were done in a flume with longitudinal slopes of (S= 0.001, 0.007) and five discharges include of (7.5, 11.5, 15.5, 20.5, 25.5) lit/sec. Simulated (OTIS) and analytical breakthrough curves were compared with observed data. The results of this study indicated that advection- dispersion equation in prediction of tailing edge of breakthrough curve has less accuracy. So it not be used in rivers with storage area but it is very helpful to estimate initial value of longitudinal dispersion coefficient. The calculated dispersion coefficient increased with augmentation distance from the injection site. The domain of estimated dispersion coefficient for the tracer test of this research is between (0.0073- 0.18) m2/sec. the results of calculating travel time parameters from experimental BT curves showed an exponential relationship between them and the distance from the injection site. Finally, using a geometric, hydraulic, and tracer test data and applying a Buckinghamۥ π theorem a new equation was developed to predict the longitudinal dispersion coefficient. The relative error and normalized root mean square error for the proposed equation were calculated respectively 24% and 1.37.
    Keywords: Breakthrough Curve, Longitudinal Dispersion Coefficient, OTIS, Solute Transport}
  • یعقوب آژدان، علیرضا عمادی*، جعفر چابک پور، رسول دانشفراز
    ارزیابی کیفیت آب رودخانه ها در راستای تامین سلامت و پایداری محیط زیست، از مهمترین اهداف مدل های فیزیکی و ریاضی انتقال آلاینده ها در رودخانه ها است. در این پژوهش با انجام آزمایش های ماده ردیاب و با استفاده از مدل عددی OTIS نسبت به شبیه سازی انتقال مواد محلول اقدام شد. این مدل برای پارامترهای معلوم و مشخص جریان و همچنین با استفاده از غلظت منبع ماده آلاینده در مرز بالادست، منحنی رخنه را در مقاطع پایین دست رودخانه پیش بینی می نماید. آزمایش های این پژوهش در یک فلوم آزمایشگاهی به طول، عرض و عمق (12، 2/1، 8/0) متر انجام شد. شیب های 004/0 و 007/0 و دبی های 5/7، 5/11 و5/15 لیتر بر ثانیه برای انجام آزمایش ها انتخاب گردید و در هر یک از آزمایش ها، ماده ردیاب شامل جرم مشخصی از محلول کلرید سدیم در بالادست فلوم به صورت آنی تزریق شده و سپس منحنی های رخنه بر اساس سنجش هدایت الکتریکی جریان در خط مرکزی و در مقاطع مختلف پایین دست محل تزریق، رسم شد. برای بررسی تطابق منحنی های رخنه مشاهداتی و شبیه سازی شده، از شاخص های آماری شامل جذر میانگین مربع خطا، نش- سات کلیف و متوسط خطای مطلق استفاده گردید و با مقایسه منحنی های رخنه اندازه گیری شده و شبیه سازی شده، مقادیر ضریب پراکندگی طولی در بازه های مختلفی از طول بستر محاسبه گردیدند و بعد از تجزیه و تحلیل نتایج، مشخص گردید که، برای یک شیب طولی و دبی ثابت، با افزایش فاصله از محل تزریق مقدار ضریب پراکندگی افزایش می یابد، همچنین برای شیب ثابت نیز رابطه تغییرات دبی و ضریب پراکندگی مسقیم بوده ولی در دبی های یکسان با افزایش شیب طولی مقدار ضریب پراکندگی کاهش می یابد.
    کلید واژگان: انتقال آلودگی, ضریب پراکندگی طولی, ماده ردیاب, منحنی رخنه, مدل عددی OTIS}
    Y Azhdan, AR Emadi*, J Chabokpour, R Daneshfaraz
    Water quality assessment of rivers, in order to insure human health and environmental sustainability, is one of the most important purposes of the physical and numerical models of solute transport in rivers. In this research, some tracer experiments were done and also the numerical model of OTIS was used to simulate solute transport. This model predicts the solute BT curve for a given hydraulic and geometrical parameters at downstream sections of river with respect to concentration of pollutant resource at upstream boundary condition. The experiments were conducted in a flume with length, width and depth of 12, 1.2 and 0.8m. Two longitudinal slopes of 0.004 and 0.007 and three discharges of 7.5, 11.5 and 15.5 (l/s) were selected for the experiments. A given mass of NACL solution was instantaneously injected into upstream of the flume and then the breakthrough curves were plotted based on the measured electric conductivity values along the centerline of the flume for the different sections at downstream of the injection point. To assessment the goodness of the simulated and observed BT curves, the statistical indices including the root mean square error (RMSE), Nash and Sutcliffe (NS) and mean absolute error (MAE) were extracted. With comparison of the observed BT curves with the numerical results (obtained with OTIS), the longitudinal dispersion coefficient values in different reach of flume were calculated. Analysis of the results showed that for a constant longitudinal slope and discharge, by increasing the distance from the injection location, the coefficient of dispersion was increased. Also, for constant slope, with enhancing the discharge rate, the dispersion coefficient was increased but for a given discharges, the dispersion coefficient was decreased with increasing the longitudinal -slope.
    Keywords: Breakthrough Curve, Longitudinal Dispersion Coefficient- OTIS- Solute Transport, Tracer Experiment}
  • جعفر چابک پور*، امیر صمدی، مهرنوش مریخی
    در این تحقیق سعی گردید تا یک بررسی آزمایشگاهی بر روی پارامتر های انتقال و انتشار محیط های سنگدانه ای با استفاده از دو دبی کاملا درون گذر عبوری، دو قطر سنگدانه و پنج غلظت تزریقی مختلف انجام شود. ابتدا با استفاده از حسگر های دیجیتال تعیین کننده هدایت الکتریکی و نرم افزار مربوطه اقدام به برداشت منحنی های رخنه آزمایشگاهی نموده سپس با استفاده از روش گشتاور گیری زمانی ضرایب انتشار طولی و سایر پارامتر های انتقال و انتشار اعم از متوسط زمان ماند، واریانس و چولگی منحنی های رخنه محاسبه شد و با استفاده از ضرایب بدست آمده و حل تحلیلی معادله ی کلاسیک انتقال و انتشار، منحنی های تحلیلی استخراج شده و با موارد آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج حاصله کارائی روش گشتاور گیری را به اثبات رسانده و نشان داد که حل تحلیلی انجام شده با ضرایب انتشار حاصل شده از روش گشتاورگیری، به جز نقطه اوج منحنی (در بعضی از مواقع)، بقیه قسمت های آن را به خوبی مدل سازی می نماید.
    کلید واژگان: مصالح سنگدانه ای, آلودگی, ضریب انتشار طولی, گشتاورگیری زمانی}
    Jafar Chabokpour *, Amir Samadi, Mehrnoush Merikhi
    In this research tried to examine the transport and dispersion characteristics of rockfill media with application of the two completely flowthrough discharges, two media diameters and five injection masses. Firstly by means of a digital EC sensors and related data logger system and software, the experimental BC curves have been extracted and then by application of method of temporal moments, the longitudinal dispersion coefficient and other parameters like mean residence time, variance and coefficient of skewness have been computed. Afterwards, by using analytical solution of classical advection dispersion equation and extracted coefficients from method of moments, the theoretical BC curves have been calculated and were compared with experimental ones. The applicability of method of moments have been approved by the results and also concluded that (except the climax point, in some cases) the theoretical solution can cover all regions of experimental BC curve.
    Keywords: Rockfill material, pollutant, longitudinal dispersion coefficient, temporal moment}
  • جعفر چابک پور*، امیر صمدی، مهرنوش مریخی
    مصالح سنگریزه ای به وفور در ساخت سازه های آبی کاربرد دارند. رژیم جریان عبوری که اکثرا غیر دارسی است و نحوه محاسبه ضرائب زبری جریان قبلا مورد پژوهش قرار گرفته است. اکثر محققان پیشین با استفاده از ایجاد ارتباط مابین عدد رینولدز و ضریب زبری در دو فرم توانی و دو جمله ای این مساله را مورد ارزیابی قرار داده اند. در این تحقیق آزمایشگاهی با استفاده از دو نوع سنگ دانه با قطر های d_50=1.1cm و d_50=1.6cm و سه مقدار دبی واحد عرض و همچنین سه مقدار گرادیان هیدرولیکی، اقدام به بررسی پارامتر های موثر در ضریب زبری جریان عبوری گردید و نتایج نشان داد که برخلاف آنچه که محققان قبلی ارائه نموده اند در جریان های عبوری از محیط های سنگریزه ای که دارای سطح آزاد با هوا می باشد، پارامتر عدد فرود ارتباط بهتری نسبت به پارامتر عدد رینولدز با ضرایب زبری برقرار می-نماید. مقادیر عددی محاسبه شده برای ضرایب زبری جریان های کاملا درون گذر در قیاس با جریان های با سطح آزاد بسیار بیشتر است و در نهایت روابطی به فرم توانی مابین اعداد بدون بعد فرود، نسبت هندسی عمق به قطر محیط و ضرایب زبری در دو فرم زبری مانینگ و دارسی-ویسباخ برقرار گردید. با استفاده از روابط پارامتر-های ابعادی و ترکیب اعداد بدون بعد فرود و نسبت هندسی عمق جریان به قطر محیط متخلخل روابطی نیز برای تخمین ضرایب زبری ارائه گردید که برای تخمین ضرایب مانینگ و دارسی-ویسباخ به ترتیب دارای خطای نسبی 14 و 26 درصد می باشد.
    کلید واژگان: محیط پاره سنگی, جریان غیردارسی, ضریب زبری جریان, پروفیل طولی جریان}
    Jafar Chabokpour *, Amir Samadi
    Rockfill material is frequently used in construction of hydraulic structures. The cross flow regime which is mostly None-Darcy regime and estimation of friction coefficients have been investigated frequently. Many researchers have studied the relationship between Reynolds number and friction coefficient in both power and fractional forms. In this research, by using two types of rock material namely with: median diameters of , , three entrance discharges and three hydraulic gradients the important factors in estimation of friction coefficients was investigate. Results showed that against results of previous studies, in flow through rockfill media, having free water surface, the Froude Number demonstrated a better relationship with friction coefficient rather than Reynolds Number. Also it was observed that due to the formation of M2 longitudinal profile through the rackfill media, the active cross section along the profile decreases and consequently the friction coefficient towards exit of media decreases. Further it can be concluded that the computed friction coefficients for completely flow through the medias are much higher than friction coefficients of channel free surface flows. Finally an attempt was made to draw the relationships in power form between effective none-dimensional parameters like Froude number, geometric ratio of flow depth and rock diameter and friction coefficients in two form of Manning and darcy-weisbach. Using combination of two none-dimensional parameters (Froude number and geometric ratio of flow depth and media diameter) two applicable relationships for darcy-weisbach and manning coefficients have been presented which have estimation accuracies of 14 and 26 percent respectively.
    Keywords: Friction coefficient, longitudinal water surface profile, None Darcy flow, Rockfill media}
  • جعفر چابکپور *، ابراهیم امیری تکلدانی
    مصالح سنگدانه ای،‏ از مصالح پرکاربرد در ساخت سازه های آبی بوده و به دلیل هزینه کم و سازگار بودن با محیط زیست،‏ معمولا مورد استفاده مهندسان و طراحان سازه های آبی،‏ قرار می گیرد. این نوع مصالح اغلب در بدنه سد های سنگریزه ای برای کاهش آثار سیلاب در پایین دست رودخانه ها و زه کش های سنگی استفاده می شود. در این پژوهش،‏ با استفاده از دو قطر سنگدانه و چهار دبی عبوری و دو طول محیط متخلخل،‏ اقدام به به برداشت پروفیل های طولی جریان به صورت آزمایشگاهی شد. سپس با استفاده از معادله جریان متغیر تدریجی در کانال های روباز و روش های عددی اویلر،‏ اویلر اصلاح و رانگ کوتا مرتبه 4 اقدام به مدل سازی پروفیل طولی جریان و مقایسه با داده های آزمایشگاهی برداشت شده گردید. در این پژوهش،‏ از معادله سرعت منفذی ویلکینز برای محاسبه شیب خط انرژی در حل معادله متغیر تدریجی استفاده گردید. در نهایت مشاهده شد که روش رانگ کوتا مرتبه 4 که با دقت مرتبه 4،‏ نسبت به دو روش دیگر،‏ تخمین بهتری با متوسط R2 برابر با 9 /0 و RMSE برابر با 19 /1 سانتی متر برای تخمین پروفیل طولی جریان ارائه داد. علاوه بر این،‏ سایر پارامتر های آماری همانند شاخص حداکثر خطا،‏ میانگین قدر مطلق خطا،‏ ضریب باقی مانده جرمی و شاخص کفایت نیز برای هر سه روش محاسبه و مشاهده شد که پارامتر های آماری مربوط به روش رانگ کوتا مرتبه 4 دارای مقادیر بهتری نسبت به دو روش دیگر بود.
    کلید واژگان: معادله جریان متغیر تدریجی, محیط متخلخل درشت دانه, پروفیل طولی, مدل سازی عددی}
    J.Chabok Pour *, E. Amiri
    Rock fill materials are among the useful materials in operation of hydraulic structures that are being frequently used by engineers and designers of hydraulic structures, because of lower cost and environmental sustainability. Knowing of water profile is valuable for practical purposes and designing, sometimes observed that because of mining or roadway operations in vicinity of rivers, the rock materials were fallen to river bed and changed the flow regime from open channel flow to the None-Darcy inner flow. Another use with these materials is in building of rock fill detention dams for flood mitigation in river downstream, which nowadays become so common in Iran. These dams temporary reserves the flood in its low capacity reservoir and then passes from its body with delay. Flow through large porous media could be interpreted with both equations of pipe and open channel flow. Since the flow in rock drains or detention dams have a free surface, it is usual to apply open channel equations like GVF in profile estimation. Different types of numerical or theoretical equations have been employed by previous researchers for its solving, but it should be mention that in these type problems, the method would be valuable which could be applied easily. Therefore, single step direct numerical methods were selected in the present study. Furthermore, because of nature of water surface profiles inside the rock fill dumps, the method of calculation could be capable for estimation of the flow depth according to the profile length.
    For laboratory data collection, an experimental setup was created in which the semi crashed riddled rock materials placed between two vertical screen walls such that a grid of Piezometric tubes had been positioned in the centerline of rock media. By changing of media size and length, the different type of physical configurations created. Then by employing of four different discharges, the surface profile acquired. The photography and digitizing technic have been used for experimental data extraction. Moreover, water supply system of the flume has been connected to the constant head tank of laboratory, and the discharges were measured by means of pre-calibrated V notch. In this research, water surface profiles were obtained experimentally by two rock diameter, two media length and four operation discharges. Then, by using of gradually varied flow equation and three numerical methods including Euler, modified Euler and 4th order Range-Kutta, The water surface profiles were simulated numerically and compared with experimental profiles. In all of these methods the exit point height from the experimental data series were employed as the boundary condition. The flow condition at that point is generally different from other parts of rock body. Different researchers have presented some relationships for exit height, but most of them related it to the critical height in the particular discharge. By focus on experimental observations, Because of existing of large slope in surface profile, the flow regime changes rapidly and the GVF equation may be unsuitable in the mentioned regions but because of low length of it the discrepancy in profile calculations is negligible. Therefore, more research is needed to investigate it in details and disquisition around it is not from the purposes of this research. One of the most important subjects of profile estimation is to calculate pore velocity which is dependent on media size and porosity. Previously, several types of pore velocity equations have been presented, but the most famous one is the Wilkins relationship. Because of None-Darcy and turbulent nature of inflow, the relationship between hydraulic gradient and pore velocity is quadratic and the effect of first term of Forchheimer’s equation is negligible.
    After acquisition of experimental surface profile in different flow and physical configuration of laboratory setup and programming of the selected numerical methods in MATHLAB software, the comparisons of results were done. Then it was observed that 4th order Range-Kutta method with 4th order accuracy has the better estimation accuracy rather than other two methods with average RMSE equal to 1.19 and average R2 equal to 0.9. Also, it should be mentioned that because of the large magnitude of hydraulic grade in exit regions of porous media, use of Range-Kutta method imposes some errors in the profile estimation in the exit region. Therefore, application of modified Euler at the aforementioned zone has the better conclusions.
    Keywords: Numerical modeling., : Gradually varied flow equation, Large porous media, Longitudinal profile}
  • جعفر چابک پور *، عمر مینایی، رسول دانشفراز
    در بسیاری از جریان های عبوری از بدنه سد های سنگریزه ای و یا زه کش های طویل سنگی شامل جریان درون گذر دارای سطح آزاد، مدل سازی فرایند های جابجایی و انتشار آلایند ه ها از مهمترین مباحث می باشد. در این تحقیق با استفاده از محلول کلرید سدیم و حسگر های هدایت الکتریکی که درون محیط سنگ دانه ای کار گذاشته شده بود، اقدام به برداشت منحنی های رخنه آزمایشگاهی شد و با استفاده از حل تحلیلی معادله جابجایی-انتشار غیرماندگار و روش بهینه سازی برازش منحنی با روش کمترین مربعات اقدام به استخراج سری های زمانی آلودگی در موقعیت های کارگذاری حسگر های هدایت سنج الکتریکی گردید. مجموعه دستگاه برداشت داده ها، شامل حسگر های هدایت الکتریکی، دستگاه جمع آوری داده و نرم افزار تهیه شده برای آن بود. در این آزمایش ها از دو قطر سنگدانه با اندازه های متوسط 1/1 و 8/1 سانتی متر، دو دبی و پنج جرم تزریقی آلودگی استفاده گردید و در نهایت مشاهده شد که بر خلاف توزیع نرمال که حالت خاص و متقارنی از حل معادله مزبور است، منحنی های رخنه آزمایشگاهی برداشت شده به صورت نامتقارن در بازو های بالا و پائین رونده بوده و بازوی پائین رونده بسیار طولانی تری را دارد که این به دلیل ذخیره موقت آلودگی درون محیط سنگدانه ای و انتقال تدریجی آن به بیرون از محیط می باشد. در حالت کلی می توان گفت که حل تحلیلی معادله جابجایی و انتشار قادر به پیش بینی ساختار کلی منحنی های رخنه خروجی می باشد، ولی در بساری از موارد مشاهده گردید که نقطه اوج منحنی تئوریکی پائین تر از منحنی آزمایشگاهی است. مقادیر متوسط پارامتر های آماری RMSE،CRM ، ME و MAE برای منحنی های برداشت شده نیز به ترتیب برابر با 35/1، 000608/0، 640 (ppm) و 9/52 (ppm) می باشد که تطابق مناسب داده های آزمایشگاهی برداشت شده با حل تحلیلی را نشان می دهد.
    کلید واژگان: محیط سنگریزه ای, ضریب انتشار طولی, آلودگی غیر واکنشی, معادله جابجایی-انتشار}
    Jafar Chabokpour *, Omar Minaei, Rasoul Daneshfaraz
    In many flowthrough patterns from body of rockfill dams or long rock drains with free water surface, modeling of advection and dispersion of pollutants is one of most important issues. In this research with application of sodium chloride as tracer and EC sensors installed inside the rockfill media, experimental breakthrough curves were extracted. Then with analytical solution of unsteady advection- dispersion equation and none linear optimization least square technique the analytical breakthrough curves at the positions of sensors were also determined. The data acquisition instrument consisted of EC sensors, data logger and application software. Two types of rocks with diameters of 1.1 and 1.8 centimeters, two completely flowthrough discharges of 0.26 and 0.37 liters per second and 5 injection mass of sodium chloride 5, 10, 15, 25 and 50 grams were the variables of laboratory experiments. Finally it was observed that against normal distribution of mass which is special and symmetric case of equation, the observed BC curves were asymmetric in raising and falling limbs. They had longer tail in falling limb because of transient storage of tracer inside the rock media and gradually transport towards the downstream. It was concluded that the classical AD equation is suitable for predicting the general trend of BC curves. In many cases it was observed that the peak point in the analytical solution is lower than the experimental one. Average magnitudes of RMSE, CRM, MAE and ME the statistical parameters for simulated concentration data were 1.35, 0.000608, 52.9ppm and 648.8 ppm respectively which showed a good agreement between experimental and analytical data series.
    Keywords: Rockfill media, Longitudinal dispersion coefficient, None reactive solute, Advection- Dispersion Equation}
  • جعفر چابک پور، ابراهیم امیری تکلدانی *، محمد صدقی اصل
    سابقه و هدف
    به دلیل اینکه رواناب خروجی از حوضه های آبریز همواره شامل مقدار زیادی از رسوبات ریزدانه و معلق می باشد کارایی سدهای سنگریزه ای که از مصالح سنگی درشت دانه ساخته می شوند برای تنظیم سیلاب های عبوری به مرور زمان و به دلیل ترسیب ذرات رسوبی در منافذ درشت دانه بدنه سد کاهش می یابد. به دلیل اینکه بخشی از سازه های ساخته شده با استفاده از مصالح سنگی درشت دانه جریان های حاوی رسوبات معلق را از خود عبور می دهند لذا فرایند ردیابی این نوع جریان ها از درون محیط های متخلخل مورد توجه قرار گرفته است. بررسی فرایند انتقال و انتشار رسوبات معلق از درون محیط های درشت دانه معمولا با استفاده منحنی های رخنه انجام می گردد. این فرایند بیشتر برای آلودگی ها و در رودخانه ها، مجاری فاضلاب رو و محیط های متخلخل ریزدانه متداول بوده و محققان قبلی از تکنیک های زیادی از جمله حل تحلیلی، تکنیک تخمین پارامتر و روش های عددی برای مسائل فوق الذکر استفاده نموده اند ولی هنوز در رابطه با رسوبات معلق تحقیقات متقنی انجام نشده است. منحنی های رخنه خروجی از محیط متخلخل در بسیاری از مواقع متقارن نبوده و دارای چولگی می باشد لذا تعدادی از محققان پس از برداشت داده های صحرائی پی به این مساله برده و مدل جدید تری را تحت عنوان مدل ذخیره موقت ارائه نمودند. بعضی از محققان با در نظر گرفتن مساله عدم تقارن در منحنی های رخنه خروجی اقدام به ترکیب رابطه مرتبه اول تبادل جرم با معادلات انتقال و انتشار نموده و با اعمال شرایط اولیه و مرزی متنوع حل های تحلیلی خاصی را استخراج نموده اند. نکته مهم در این خصوص این است که در شرایط مشابهی از شرایط اولیه و مرزی می بایستی اقدام به استفاده از حل های تحلیلی نمود. به همین دلیل در بسیاری از موارد محققان اقدام به استفاده از روش های گشتاور های زمانی و مکانی بر اساس داده های آزمایشگاهی برداشت شده می نمایند. با تاکید بر موارد اشاره شده و نیز با توجه به اینکه تاکنون تحقیقات آزمایشگاهی منسجم و کاملی در زمینه مطالعه رفتار رسوبات معلق درون محیط های متخلخل درشت دانه انجام نشده است در این پژوهش در این زمینه تمرکز گردید.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش با ساخت نمونه آزمایشگاهی از محیط متخلخل درشت دانه و استفاده از رسوبات ریز دانه در محدوده بار معلق سعی شد تا یک سری داده آزمایشگاهی به منظور ردیابی فرایند انتقال و انتشار طولی رسوبات معلق برداشت شود. در این پژوهش با انتخاب دو قطر سنگدانه، چهار دبی درون گذر، و با اعمال گرادیان های متفاوت بر روی محیط، منحنی های رخنه رسوبات معلق خروجی از بدنه سازه های سنگریزه ای استخراج گردید. روش استخراج منحنی های رخنه به صورت برداشت نمونه آب از انتهای محیط بوده و پس از رد نمودن از کاغذ صافی و خشک کردن رسوبات، منحنی های غلظت زمان استخراج گردید. همچنین با استفاده از تکنیک تخمین پارامتر برای معادله کلاسیک انتقال-انتشار و نیز روش گشتاورگیری زمانی ضریب انتشار طولی رسوبات معلق استخراج شد.
    یافته ها
    نتایج بدست آمده نشان داد که به دلیل ویژگی های ذاتی منحنی رخنه خروجی از درون بدنه سنگدانه ای، روش گشتاورگیری زمانی دارای دقت بهتری نسبت به معادله کلاسیک انتقال-انتشار بوده و همچنین با استفاده از روش پارامتر های ابعادی یک رابطه برای تخمین ضریب انتشار طولی بدست آمد که متوسط خطای نسبی آن برای تخمین ضریب انتشار 30 درصد می باشد و این مقدار در تحقیقات رسوبی قابل اطمینان می باشد. نتایج مربوط به آنالیز منحنی های رخنه خروجی از محیط متخلخل نیز نشان داد که منحنی های رخنه خروجی از محیط دارای دو بال صعودی و نزولی نامتقارن بوده که این به دلیل ذخیره موقت رسوبات درون محیط متخلخل درشت دانه می باشد.
    کلید واژگان: مصالح سنگریزه ای, رسوبات معلق, ضریب انتشار طولی, معادله کلاسیک انتقال, انتشار, گشتاور های زمانی}
    Jafar Chabokpour, Ebrahim Amiri Tokaldany *, Mohammad Sedghi Asl
    Background And Objectives
    Applicability of rockfill dams which has been made from large rock materials for purpose of flood detention reduces over the time because of siltation of pore system with sediment contained basin outflow. Since some of structures which were built with large rock materials should convey suspended sediment contained flows therefore routing process of these type flows have been investigated. The investigation around advection and dispersion of sediments particles through the large porous media usually is being done with breakthrough curve. This investigation is usually common for pollutants in rivers, sewer system and fine porous media. Previous researchers used from various techniques like numerical solving, parameter estimation and exact solution for solving of above mentioned problems. But unfortunately any general inquiry about suspended sediments was not accomplished yet. The exit breakthrough curves in many cases are asymmetrical and have Skewness in their falling limbs. Therefore some researchers after collecting the series of field data have discovered it and have presented a new model named transient storage model. Some investigators by considering Asymmetry in exit breakthrough curve have joined first order mass transfer equation with ADE equations and have extracted exact solutions with various primary and boundary conditions. The important criterion in this regard is to use them in similar primary and boundary conditions. Therefore in many cases the investigators are using from temporal and spatial moment technique according to experimental data series. By emphasis to above mentioned criteria and as regards to this fact that any coherent research in the investigation of behavior of suspended sediments through the large porous media were not accomplished yet therefore in this research tried to focus on it.
    Materials And Methods
    In this research by creating a laboratory model of large porous media and employing suspended sediment particles, tried to acquire an experimental data series in order to investigate longitudinal convection and dispersion phenomenon of suspended sediments through the large porous media. In this investigation by application of 2 media diameters, 4 inflow discharges and different hydraulic gradients over the media, the breakthrough curves of suspended sediments were extracted. The BC curves were extracted with water sampling from media end and then the samples have been passed from filter paper and dried. The concentration-time graphs were extracted after weighting of dried sediment particles. Also by using of parameter estimation technique for classical advection dispersion equation and temporal moments method, the longitudinal dispersion coefficients were extracted.
    Results
    The results showed that due to the inherent properties of exit breakthrough curve, the temporal moments method has a better estimation accuracy rather than classical advection dispersion equation. Additionally by dimensional analysis method a relationship has been acquired for estimation of longitudinal dispersion coefficient with average relative error of 30% which is reliable in sediment transport studies. Furthermore, the results of analysis of BC curves exhibited that the curve has an Asymmetric limbs in rising and falling stages which this observation is because of temporary storage of sediments and gradual release of them through the downstream flow.
    Keywords: Rockfill materials, suspended sediments, longitudinal dispersion coefficient, classical advection-dispersion equation, temporal moments}
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال