فهرست مطالب

تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی - سال هفدهم شماره 66 (بهار و تابستان 1395)

نشریه تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی
سال هفدهم شماره 66 (بهار و تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/06/21
  • تعداد عناوین: 10
|
  • حسام قدوسی، مائده اسکوهی صفحات 1-14
    هزینه ساخت سدهای بتنی وزنی به طور معمول بیشتر از هزینه ساخت سدهای دیگر است و بنابراین بهینه سازی شکل مقطع این گونه سدها به منظور کاهش در حجم بتن مصرفی باعث اقتصادی تر شدن طرح می شود. در این پژوهش، ضمن توسعه مدل بهینه سازی جفت گیری زنبور عسل در محیط نرم افزار متلب، ابعاد سد بتنی وزنی کوینا با در نظر گرفتن شرایط پایداری بهینه شده است. برای این کار، مقطعی کلی و فراگیر به عرض واحد شامل هشت پارامتر هندسی به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته و سایر پارامترهای هندسی نیز با استفاده از این متغیرها تعریف شد. نتایج بررسی ها نشان داد که حجم بتن مصرفی در ساخت این سد در حالت مقطع موجود، برابر با 3633 مترمکعب، در حالت مقطع بهینه به 3312/52 مترمکعب کاهش یافته یعنی 8/82 درصد از مقدار تابع هدف (حجم بتن مصرفی در ساخت سد) کاسته شده است. این مقدار کاهش حجم بتن مصرفی در ساخت سد موجب صرفه جویی در هزینه های طرح و اقتصادی تر شدن آن می شود.
    کلیدواژگان: جفت گیری زنبورهای عسل، روش بهینه سازی، سد بتنی وزنی کوینا، مقطع بهینه سد
  • محمد همتی، وفا مصطفی صفحات 15-30
    روابط مقاومت جریان از مولفه های کلاسیک آنالیز هیدرولیکی رودخانه است که برای روندیابی سیل، پیش بینی عمق و سرعت سیلاب های طرح، برآورد ظرفیت سیلاب آبراهه و پیش بینی غیرمستقیم دبی های سیلاب از طریق روش شیب - مساحت، مورد نیاز خواهد بود. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی اثر شکل ذرات و شیب بستر آبراهه بر ضریب زبری مانینگ پرداخته شده است. برای رسیدن به این هدف، از دو نوع سنگریزه طبیعی نسبتا گردگوشه و شکسته تیزگوشه با اندازه های متوسط 3/8، 4/66 و 6/53 سانتی متر و چهار شیب 0/4، 0/6، 0/8 و 1 درصد در شرایط مختلف هیدرولیکی استفاده شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که با افزایش اندازه سنگریزه و شیب بستر آبراهه و کاهش استغراق نسبی مقدار ضریب زبری مانینگ افزایش می یابد. نتایج بررسی ها همچنین نشان می دهد که به طور متوسط مقدار ضریب زبری مانینگ سنگریزه های تیزگوشه در شیب های 0/4، 0/6، 0/8 و 1 درصد به ترتیب در حدود 2/7، 3/7، 3/8 و 5/9 درصد بیشتر از مقدار آن در سنگریزه های طبیعی نسبتا گردگوشه است. اختلاف بین مقادیر ضریب زبری مانینگ در ذرات تیزگوشه و طبیعی نسبتا گردگوشه با کاهش استغراق نسبی و افزایش شیب بستر افزایش می یابد. به سخن دیگر، اثر شکل ذرات بر ضریب زبری مانینگ در شیب های تند و استغراق نسبی کم (زبری در مقیاس بزرگ) قابل توجه است.
    کلیدواژگان: تیزگوشه، رودخانه های کوهستانی، سنگریزه، ضریب زبری مانینگ، فاکتور شکل
  • حجت احمدی صفحات 31-42
    کنترل نفوذ و انتقال آلاینده ها از منابع آلاینده سطحی، مانند مخازن دفن زباله به لایه های آب زیرزمینی یکی از چالش های مهم در مهندسی محیط زیست است. در این تحقیق، روشی جدید برای کنترل انتقال آلاینده ها از منابع آلاینده سطحی به لایه های زیرین و آب زیرزمینی در آزمایشگاه مطالعه شده است. برای این منظور، یک لایه حصار هیدرولیکی به صورت یک لایه خاک ماسه ای تمیز محصور بین دو لایه خاک رسی ایجاد و حرکت قائم آلاینده به سمت منبع آب تعبیه شده در زیر این لایه ها بررسی شد. منبع آلاینده حاوی غلظت مشخصی از یون کلر در بالای ستون خاک با هد ثابت در نظر گرفته شد و حصار هیدرولیکی به کمک چاهک تزریق آب ایجاد گردید. نتایج این بررسی نشان داد که چاهک تزریق آب و حصار هیدرولیکی می توانند ورود آلاینده ها را از منابع سطحی به لایه های زیرین و آب زیرزمینی به میزان حداقل 90 درصد کاهش دهند. همچنین، نتایج تحقیق نشان داد که بهترین عملکرد چاهک در ایجاد حصار هیدرولیکی زمانی است که ارتفاع آب در چاهک با ارتفاع منبع آلاینده یکسان باشد و شکاف های تزریق آب از چاهک به لایه ماسه ای در وسط لایه تعبیه شود.
    کلیدواژگان: چاهک تزریق، لایه ماسه ای، محل دفن زباله، محیط زیست
  • حسین حمیدی فر، محمدحسین امید صفحات 43-54
    یکی از رایج ترین روش ها برای استهلاک انرژی در پایین دست سازه ها در شبکه های آبیاری و زهکشی، استفاده از پرش هیدرولیکی می باشد. برخلاف سایر مقاطع از قبیل مقطع مستطیلی، ذوزنقه ای و دایره ای، پرش هیدرولیکی در کانال مثلثی تاکنون چندان بررسی نشده است. در این مقاله، ویژگی های پرش هیدرولیکی در یک کانال با مقطع مثلثی همراه با آستانه انتهایی لبه پهن مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش ها در یک کانال مستطیلی به طول 9، عرض 0/5 و ارتفاع 0/6 متر از جنس شیشه شفاف و تحت شرایط هیدرولیکی مختلف شامل دبی های مختلف، دو بازشدگی دریچه و اعداد فرود ابتدای پرش در دامنه 12/5-2/5 انجام شدند. نتایج نشان داد که به ازای یک عدد فرود مشخص جت ورودی، عمق پایاب مورد نیاز در مقطع مثلثی تا 70 درصد کمتر از مقدار متناظر در مقطع مستطیلی است. بر اساس نتایج به دست آمده، روابط تجربی برای پارامترهای بی بعد نسبت عمق ثانویه و ارتفاع آستانه انتهایی لبه پهن برحسب عدد فرود جریان ورودی به دست آمد که می توان در طراحی ها از این روابط برای تشکیل پرش کنترل شده، در شرایطی که عمق پایاب کافی برای شکل گیری پرش هیدرولیکی در کانال های مثلثی وجود ندارد، استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آستانه انتهایی، استهلاک انرژی، پرش هیدرولیکی، عمق پایاب، کانال مثلثی
  • نادر حیدری، فریبرز عباسی صفحات 55-70
    در بسیاری از کشورهای جهان، آبیاری سطحی یکی از مهم ترین روش های آبیاری اراضی فاریاب است و بیش از 90 درصد اراضی فاریاب هنوز با روش های سطحی آبیاری می شوند. تعیین ابعاد بهینه قطعات آبیاری و سایر عوامل طراحی و مدیریت آبیاری، شامل شیب، دبی ورودی و مدت زمان آبیاری نقش زیادی در افزایش راندمان کاربرد آبیاری و کاهش هزینه های بهره برداری و تولید دارد. این پژوهش با هدف تعیین ابعاد و پارامتر های طراحی و مدیریت بهینه قطعات آبیاری نواری (با انتهای بسته) و برای نیل به راندمان آبیاری بالا و ضریب یکنواختی توزیع آب مناسب در اراضی پروژه شبکه آبیاری و زهکشی رامشیر اجرا شد که از واحد های مطالعاتی و اجرایی طرح 550 هزار هکتاری احیای دشت های خوزستان و ایلام (در استان خوزستان) به شمار می آید. با استفاده از اندازه گیری های پیشروی- پسروی آب در طول نوار و کاربرد مدل جامع آبیاری سطحی WinSRFR3.1 پارامتر های معادله نفوذ آب در خاک تعیین و مدل مذکور واسنجی شد. با استفاده از بخش بهینه سازی مدل، ترکیب های مختلفی از ابعاد قطعات آبیاری و سایر پارامتر های طراحی و مدیریت آبیاری نواری (برای رژیم جریان انتها بسته) ارائه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، گزینه عرض نوار 7 متر و طول نوار 200 متر با شیب 0/0005 تا 0/001 برای همه دبی های ورودی (20-10 لیتر در ثانیه) و عمق های خالص آبیاری (90- 50 میلی متر) از نظر راندمان کاربرد و یکنواختی توزیع آب گزینه مناسب و ایده آلی است. گزینه طراحی طول نوار 100 متر و شیب طولی نوار برابر 0/0005 برای تمامی ترکیب های عرض های نوار (12-4 متر)، عمق های خالص آبیاری (90-50 میلی متر) و دبی های آبیاری (20-10 لیتر در ثانیه) راندمان آبیاری بالایی را نسبت به سایر گزینه ها فراهم می کند. طول نوار 300 متر و بالاتر در حالت کاربرد دبی های کم تا متوسط (تا 20 لیتر در ثانیه) برای تمامی مقادیرگزینه های شیب نوار، عرض نوار، و عمق خالص آبیاری به دلیل راندمان بسیار کم یا تکمیل نشدن فاز پیشروی جریان، توصیه نمی شود. در مجموع، در شبکه آبیاری و زهکشی رامشیر اگر ابعاد قطعات به همراه سایر پارامتر های طراحی و مدیریت آبیاری شامل دبی و مدت زمان آبیاری به طور مناسب انتخاب شود، با روش آبیاری سطحی نواری حصول به راندمان های مناسب کاربرد آب در مزرعه حتی بالاتر از 70 درصد برای بسیاری از گزینه های طراحی ارائه شده در این پژوهش به راحتی امکان پذیر خواهد بود.
    کلیدواژگان: راندمان کاربرد، زمان آبیاری، شبکه آبیاری رامشیر، طول بهینه، قطعه آبیاری، نوار آبیاری
  • محمدرضا مددی، مجید رحیم پور، کورش قادری صفحات 71-86
    رسوب گذاری مخازن سدها همواره به عنوان یکی از چالش های اساسی در استفاده پایدار از این سازه ها و عامل اصلی از دست رفتن حجم ذخیره آنها مطرح بوده است. یکی از رایج ترین تکنیک های مهندسی برای حفظ ظرفیت ذخیره مخازن، تخلیه دوره ای رسوب با رسوب شویی تحت فشار است. مرور منابع علمی مختلف نشان می دهد که در حال حاضر راندمان رسوب شویی تحت فشار بسیار پایین است. در این مقاله تاثیر استفاده از سازه نوع PBC بر راندمان تخلیه رسوب در حین رسوب شویی تحت فشار به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. در این راستا از سازه PBCبا چهار قطر و چهار طول نسبی مختلف در مخزن سد استفاده شد. مصالح ماسه ای غیرچسبنده با اندازه متوسط 0/36 میلی متر به عنوان رسوب بستر مخزن در نظر گرفته شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که با کاربرد سازه PBC با مشخصه LPBC/Doutlet=5/26 و DPBC/Doutlet=1/32، راندمان رسوب شویی در مقایسه با شاهد 4/57 برابر شده است. با افزایش طول نسبی سازه، طول و عرض ماکزیمم نسبی مخروط رسوب شویی نسبت به شاهد افزایش یافت ولی تغییرات عمق ماکزیمم نسبی ناچیز بود. همچنین، کلیه پارامترهای هندسی مخروط رسوب شویی در قطر بی بعد DPBC/Doutlet= 1/32 حداکثر مقدار خود را داشتند.
    کلیدواژگان: راندمان رسوب شویی، رسوب شویی مخازن، سازه PBC، مخروط آبشستگی
  • شادی نجفیان، حجت الله یونسی، عباس پارسایی، حسن ترابی پوده صفحات 87-104
    در مقاطع مرکب، به دلیل تفاوت سرعت جریان در کانال اصلی و کرانه سیلابی، تنش برشی ظاهری در داخل لایه های سیال به وجود می آید که باعث انتقال جرم و مومنتوم می شود. در مقاطع مرکب با سیلاب دشت های واگرا، تغییرات هندسه سیلاب دشت ها منجر به تبادل مومنتوم اضافی و تبادل آشفتگی بین کانال اصلی و سیلاب دشت می شود و بر هیدرولیک جریان اثر محسوس می گذارد. در تحقیق حاضر سعی شده است با مدلسازی فیزیکی و عددی، هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب با سیلاب دشت های واگرا و زبر بررسی شود. در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تهران، مدلسازی عددی با استفاده از مدل سه بعدی Flow 3D صورت گرفته است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که زبری سیلاب دشت ها بر مشخصه های جریان (مانند توزیع سرعت و گرادیان تنش بررشی) تاثیری چشمگیر دارد. مقایسه نتایج عددی با مدل آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل Flow 3D با به کارگیری مدل آشفتگی گروه های نرمال شده رینولدز (RNG) دارای دقت مناسبی در شبیه سازی جریان در این گونه مقاطع است.
    کلیدواژگان: انتقال مومنتم، تنش برشی، توزیع سرعت، سیلاب دشت واگرا، کانال مرکب
  • پروین چهارده چریکی قلی زاده، محمود شفاعی بجستان صفحات 105-118
    در این مقاله، توپوگرافی بستر آبرفتی پایین دست حوضچه جدید (بستر پوشیده با المان های شش پایه) و نیز تغییرات حداکثر عمق حفره برای شرایط هیدرولیکی متفاوت (اعداد فرود اولیه 5/76 تا 9/13) و سه اندازه رسوب مختلف بررسی شده است. طول حوضچه در تمام آزمایش ها ثابت و متناسب با حداکثر دبی محاسبه شد. نتایج بررسی ها نشان داد که حداکثر عمق آبشستگی، در مقایسه با تحقیقات دیگر محققان که در شرایط با بستر صاف بوده است، به طور متوسط 61 درصد کاهش داشته است. افزایش اندازه ذرات رسوبی از 0/95 به 2/23 میلی متر باعث کاهش حداکثر عمق آبشستگی به میزان 56 درصد شده است. در آزمایش هایی که طول پرش کمتر از طول حوضچه بود عمق حفره نیز کاهش چشمگیری داشته به طوری که در نسبت طول پرش به طول حوضچه برابر 0/405 حداکثر عمق آبشستگی به طور متوسط 64 درصد کاهش یافته است. شیب شیروانی های بالادست و پایین دست حفره نیز در تمام آزمایش ها اندازه گیری شد که برای دیواره بالادست بین 6 و 24 درجه و برای دیواره پایین دست بین 2 و 7 درجه است. همچنین، معادله پروفیل طولی بدون بعد آبشستگی در پایین دست حوضچه آرامش با بستر زبر استخراج گردید.
    کلیدواژگان: آبشستگی، المان شش پایه، حوضچه، هیدرولیک
  • جلال شیخ کاظمی، مجتبی صانعی، مهدی اژدری مقدم صفحات 119-136
    اطلاع از پروفیل سطح جریان روی سرریز برای طراحی ارتفاع آزاد و ارتفاع دیواره سرریز اهمیت دارد که مهندسان طراح از مدلسازی فیزیکی برای طراحی این نوع سازه ها استفاده می کنند، از این رو اثر مقیاس در مدلسازی سرریز باعث اختلاف داده های اندازه گیری شده بین مدل و نمونه اصلی می شود. در این تحقیق، مدل آزمایشگاهی سرریز سد گرمی چای میانه در سه مقیاس 1:100، 1:75 و 1:50 ساخته و پروفیل سطح آب روی سرریز، با هفت دبی اندازه گیری شد؛ همچنین، درصد اختلاف ارتفاع سطح آب دو مدل فیزیکی با مقیاس 1:100 و 1:75 نسبت به مدل با مقیاس مبنا (مقیاس 1:50) محاسبه شد. نتایج بررسی ها و مشاهدات نشان می دهد که در نسبت دبی به دبی طراحی برابر 0/3، به دلیل تاثیر زیاد لزوجت و کشش سطحی میزان اختلاف ارتفاع سطح آب در مدل با مقیاس 1:100 و 1:75 نسبت به مقیاس مبنا به ترتیب برابر 18/4 و 15/6 درصد است. دبی های بزرگ تر که ارتفاع آب روی سرریز افزایش می یابد، باعث کاهش تاثیر نیروی لزوجت و کشش سطحی می شود که در نسبت دبی به دبی طراحی 1/18 میزان اختلاف ارتفاع سطح آب در مقیاس 1:100 و 1:75 به ترتیب برابر 5/8 و 4/8 درصد است. در این تحقیق، میزان تاثیر لزوجت و کشش سطحی با ارائه رابطه اصلاحی (ʹK) که تابع رینولدز و وبر بوده بیان و مشخص گردید که با مدلسازی سرریز اوجی با انحنا در پلان و با دیواره جانبی همگرا می توان در اعداد رینولدز بزرگ تر از 104*3/1 از اثر لزوجت و در اعداد وبر بزرگ تر از 270 از اثر کشش سطحی صرف نظر کرد و نتایج نمونه اصلی را با برون یابی از مطالعات مدل به دست آورد.
    کلیدواژگان: اثر مقیاس، پروفیل سطح آب، سرریز اوجی، کشش سطحی، لزوجت
  • سید مهدی هاشمی، علیرضا فیروزفر، سونیا صادقی، اسماعیل ادیب مجد صفحات 137-152
    بومی سازی و پیاده سازی فناوری های نوین مدیریت بهره برداری شبکه های آبیاری، به منظور بهبود بهره وری آب کشاورزی، بیشتر از همیشه احساس می شود. این مطالعه با هدف بررسی توانایی سامانه غیرمتمرکز کنترل خودکار رقوم سطح آب در کانال اصلی آبیاری در بهره برداری کانال اصلی آبیاری تحت نوسان های جریان ورودی به اجرا درآمد. سامانه کنترل خودکار تناسبی- انتگرالی طراحی شده در این تحقیق روی مدل ریاضی کانال اصلی شاخه شمالی شبکه آبیاری رودشت آزمایش شد که با مشکل اساسی نوسان های جریان ورودی رو به روست. به منظور تعیین توانایی های این سامانه کنترل طراحی شده، دو سناریوی بهره برداری شامل نوسان های ورودی غیرقابل پیش بینی نرمال و شدید در نظر گرفته شد. ارزیابی وضعیت بهره برداری نشان می دهد که تحت نوسان های نرمال جریان ورودی به کانال اصلی، کنترلگر تناسبی- انتگرالی تقریبا در تمام بازه های کانال اصلی عملکرد مطلوبی در تنظیم سطح آب داشته به طوری که حداکثر شاخص های ارزیابی خطای مطلق و خطای تجمعی به ترتیب برابر 11/3 و 7/5 درصد در بازه 23 به دست آمده است. اما در نوسان های شدید، کنترلگر تنها قادر به کنترل وضعیت جریان در نیمه بالادستی کانال اصلی بوده و نیمه پایین دست بازه های کانال اصلی قادر به آبگیری نبوده است. بر اساس نتایج این تحقیق، سامانه های کنترل خودکار غیرمتمرکز در شرایط نرمال نوسان های ورودی بهره برداری مطلوبی ایجاد می کنند در حالی که در شرایط نوسان های شدید جریان ورودی لازم است از سامانه های هوشمندتری برای تامین بهره برداری مطلوب استفاده کرد.
    کلیدواژگان: بهره برداری، خشکسالی، سامانه کنترل خودکار، کنترلگر تناسبی، انتگرالی، نوسان های ورودی
|
  • Hesam Ghodousi, Maedeh Oskouhi Pages 1-14
    The cost of concrete gravity dams is more than other dams¡ Therefore in order to make the project more economical¡ optimization of dimensions with aim of reducing the volume of concrete used¡ becomes a necessity. In this study keeping in view the sustainability situation¡ dimensions of Koyna concrete gravity dam was developed and optimized by using Honey Bee Mating Optimization model in the Matlab software. The results show that the volume of concrete used in the construction of this dam is equal to 3633 m3 for existing dimensions¡ and Under optimal dimensions it declined to 3312.52 m3¡ which indicates a reduction of 8.82 percent in the objective function value (volume of concrete used in the construction of the dam). Therefore it can be concluded the reduced volume of concrete used for the construction of the dam makes a considerable saving on the costs of the project¡ and hence the project will be economical.
    Keywords: Honey Bee Mating Optimization Method, Koyna Concrete Gravity Dam, Optimal Dimensions of Dam
  • Mohammad Hemmati, Vafa Mostafa Pages 15-30
    Flow resistance equations are a classical component of river hydraulic analysis, required for such applications as flood routing, prediction of flow depths and velocities in the design of floods conveyance structures, channel flood capacity estimation and the indirect estimation of flood discharges by the slope-area technique. In this research the effect of particle shape and bed slope of channel on Manning’s roughness coefficient have been investigated experimentally. To achieve this aim, two types of gravels (natural and crushed shapes) with three average gravel sizes (3.8, 4.66 and 6.53 cm), four bed slopes (0.004, 0.006, 0.008 and 0.01 percent) were used under different hydraulic conditions. The results showed that as the gravel size and bed slope increases or the relative submergence decreases, the Manning’s roughness coefficient (n) increases. Moreover, the results revealed that the average value of Manning’s roughness coefficient (n) of crushed gravels were by 2.7, 3.7, 3.8 and 5.9 percent more than natural gravels in the bed slopes of 0.004, 0.006, 0.008 and 0.01 percent, respectively. Also, the difference between the values of Manning’s roughness coefficients (n) for crushed and natural particles increased by decreasing relative submergence and increasing bed slope. In other words, the effect of particle shape on Manning’s roughness coefficient is applicable in steep slopes and low relative submergences (large-scale roughness).
    Keywords: Crushed, Gravel, Manning's Roughness Coefficient, Mountain Rivers, Shape Factor
  • Hojat Ahmadi Pages 31-42
    Control of contaminant transport from surface pollutant resources such as landfills to groundwater is one of the most important challenges in environmental engineering. In this research a new technique was experimentally studied in order to control transportation of contaminants from surface pollutant to underground layers and groundwater. Therefore, a hydraulic barrier in the form of the clean sandy soil was placed in between two layers of clayey soil as a column test, and downward movement of contaminant from surface to a fresh water source located beneath column test was investigated. Contaminated source in the form of Cl-1 ions, under constant head was created and the hydraulic barrier was produced via fresh water injection wells, expanded in sandy layer. The results of this research revealed that providing injection wells with hydraulic barrier can reduce contaminant transport from surface to groundwater more than 90 percent. Furthermore, the results showed that the best performance of injection wells in the creation of hydraulic barrier happens while the hydraulic head in the wells and the level of contamination resource are being at the same level. It needs to be mentioned that the screen of injection well should be located at the middle of sandy layer.
    Keywords: Environment, Injection Well, Landfill, Sandy Layer
  • Hossein Hamidifar, Mohammad Hossein Omid Pages 43-54
    Hydraulic jump has been used widely for dissipating excess energy downstream of hydraulic structures in irrigation and drainage networks. The characteristics of hydraulic jump in triangular sections have not been studied as much as those in rectangular, trapezoidal and circular sections. In this paper, the characteristics of hydraulic jump in a triangular channel with broad crested end sill is studied. The experiments are carried out in a laboratory flume of 9 m length, 0.5 m width and o.6 m height with glass side walls. Different flow discharges and sluice gate openings with issuing jet Froude number in the range of 2.5-12.5 was studied. The results showed that for a given Froude number, the required tail water depth for the triangular section is up to 70% lower than that in a rectangular section. Based on the regression analysis, several empirical equations are proposed for determining sequent depth ratio and dimensionless sill height as a function of inflow Froude number. The proposed equations can be used in designing controlled hydraulic jump in triangular sections were tail water is not adequate for a classic hydraulic jump.
    Keywords: End Sill, Energy Dissipation, hydraulic jump, Rectangular Channel, Tail Water
  • Nader Heydari, Fariborz Abbasi Pages 55-70
    In most of the countries in the world, even in the developed countries, surface irrigation is still one of the important irrigation methods in irrigated agriculture. It is estimated that more than 90 percent of the irrigated lands are irrigated with surface irrigation methods. Since determination of optimum field’s dimensions, including slope, inflow rate, and irrigation time, play an important role in enhancement of application efficiency and reduction of projects costs. Therefore, this research was conducted in the Ramshir irrigation and drainage network in the Khuzestan province (namely Velayate plan) with the objectives of determining fields’ dimensions, design and management parameters of border irrigation with closed-end regime and for achieving higher application efficiency and distribution uniformity. Using water advance and recession measurements along the border length and use of a comprehensive surface irrigation model, that is to say, WinSRFR-3.1 model, the soil infiltration parameters of the area were determined. Hence, the model was calibrated and the parameters of the best fitted infiltration equation, based on the Kostiakov-Lewis equation, was determined. Also by using the simulation part of the model, the dimensions and other design and management parameters of border irrigation, with closed-end regime cultivated with wheat crop, was determined. Based on results and with regards to proper application efficiency and distribution uniformity, the border design alternative of 7 m wide, 200 m length, and slopes of 0.005 to 0.001 m/m was a proper alternative for all ranges of selected inflow discharges (10-20 lit/s) and net irrigation depths of 50 to 90 mm. However, based on results, the design alternative of 200 m border length and longitudinal slope of 0.0005 m/m is the best alternative with regards to higher application efficiency. Moreover, the longitudinal slope of 0.0005 m/m is an ideal slope for all combinations of design alternatives with fair application efficiencies. Basically, the border length of 300 m and higher are not a suitable option for all selected slopes and low inflow rates of less than 10 lit/s. Finally, in the Ramshir irrigation and drainage network, if the field’s dimensions together with the other design and management parameters is set properly, achieving high application efficiency, even higher than 70 percent, in the border irrigation for many design alternatives is easily possible.
    Keywords: Application Efficiency, Border Irrigation, Irrigation Plot, Irrigation Time, Optimum Length, Ramshir Network
  • Mohammad Reza Madadi, Majid Rahimpour, Kourosh Qaderi Pages 71-86
    Reservoir sedimentation is always known as a serious problem for sustainable use of reservoirs and the main factor of reservoirs storage loss. One of the most common engineering techniques for preserving the reservoirs storage capacity is the periodical desilting of reservoirs by hydraulic flushing. Review of the literature shows that the pressurized flushing operation is currently accomplished with low efficiency. In this paper, the effect of PBC structure on the sediment removal efficiency during pressurized flushing operation was experimentally investigated. In this way, PBC structure with four relative length and four relative diameters were used in the reservoir. Non-cohesive sand particles with D50=0.36 mm were used as the deposited sediments in the reservoir. The results showed that by using the PBC structure with LPBC/Doutlet = 5.26andDPBC/Doutlet = 1.32, the flushing efficiency became 4.57 times more than that of reference test. By increasing the relative length of PBC structure, the maximum relative length and width of flushing cone increased, respectively, compared to the reference test while the variation of the maximum relative depth was negligible. In addition, all the geometric parameters of flushing cone hadtheir maximum values atDPBC/Doutlet = 1.32.
    Keywords: Flushing Cone, Flushing Efficiency, PBC Structure, Reservoir Desilting
  • Shadi Najafyan, Hojjatallah Yonesi, Abbas Parsai, Hassan Torabi, Poude Pages 87-104
    Differences in the flow properties in the main channel and flood plains causes, mass and momentum tensions between the both sections. The non-prismatic compound open channel cross section intensifies the mass and momentum transferring between the main channel and floodplains and has significant effect on the flow properties through the compound open channel. In this study the flow properties in the heterogeneous Roughness Non-Prismatic Compound Open Channel was assessed using the numerical and physical modeling. The physical modeling was conducted in the hydraulic laboratory center of Tehran University and numerical modeling was carried out using the Flow-3D as famous computation fluid dynamic tool (CFD).The results indicates that the Flow-3D is an effective tool for modeling the flow in the heterogeneous roughness non-prismatic compound open channel. During the CFD modeling it was found that the RNG turbulence model is more precise for simulation and modeling the flow properties. The results show that the heterogeneous roughness has significant effect on the flow characteristics such as velocity distribution and share stress gradient.
    Keywords: Boundary Share Stress, Compound Open Channel, Floodplain, Mass, Momentum Transferring, Velocity Distribution
  • Parvin Chahardahcheriki Gholi Zadeh, Mahmood Shafai, Bajestan Pages 105-118
    Bed topography downstream of the new hydraulic jump stilling basin (covered with six-legs elements) has been investigated in this study. Variation of maximum scour depth for different hydraulic conditions (Froude number ranged from 5.76 to 9.13) and three different sediment particle sizes was studied. The basin length, which was kept constant at all tests, was measured for maximum flow discharge. At this condition the maximum scour depth was measured which was found to be 61% less than that of maximum scour depth reported by other studies conducted for smooth bed basin. Increase of sediment particles from 0.95 mm to 2.23 can cause the scour depth to reduce by as much as 56%. In those tests which the jump length was less than the basin length, the scour depth was reduced significantly. For test with jump length to basin length ratio equal to 0.405, the scour depth shows reduction of 64% on an average. The upstream and downstream scour banks angles was measured for all tests which was to be equal to 6-24 degrees and 2-7 degrees respectively. The best fitted relation for dimensionless longitude bed profile also was obtained and presented.
    Keywords: Basin, Hydraulic, Scour, Six, Legs Element
  • Jalal Sheikhkazemi, Mojtaba Saneie, Mehdi Azhdary, Moghadam Pages 119-136
    The water surface profiles on spillway are important for design of free board and spillway training wall height. The engineers have used physical modeling to design these kinds of structures, Considering that the scale effect in the spillway modeling, leads to the different measured data between model and prototype, in this study, an experimental model based on Garmi-Chay Mianeh dam spillway was designed in three 1:100, 1:75, and 1:50 scales. Next, the water surface profile on spillway crest measured in seven discharges and compared with basic scale of (1:50), the percentage of water level difference on the crest calculated in two physical models with 1:100 and 1:75 scales. Results and observations revealed that in due to the effect of viscosity and surface tension the difference of water level in the scale of 1:100 and 1:75 was 18.4% and 15.6% respectively, relative to the base scale. The larger discharge, water level on spillway increases, leads to decrease viscosity and surface tension effects. For the difference in water level in the scale of 1:100 and 1:75 was 5.8% and 4.8% respectively relative to the base scale. In this study, viscosity and surface tension effects is stated with correction equation (K'), that was functions of Reynolds and Weber numbers. With the ogee spillway modeling the effect of viscosity in Reynolds numbers larger than 3.1*104 and the effect of tension surface in Weber numbers larger than 270 can be neglected and by extrapolation prototype results from model studies can be obtained.
    Keywords: Ogee Spillway, Scale Effect, Surface Tension, Viscosity, Water Surface Profile
  • Seyed Mehdi Hashemi, Alireaza Firoozfar, Sonia Sadeghi, Esmaeil Adib, Majd Pages 137-152
    Improving agricultural water productivity is one of the important objectives in irrigation canal networks. Accordingly, localizing and implementation of the modern operational technologies is essential. In order to deal with operation of main irrigation canal under inflow fluctuations, in the present study, the application of decentralized automatic control system, as the first step towards the canal automation is investigated. The Inflow fluctuations happen due to water scarcity in those irrigation networks located in the southern part of the watersheds. To this end, a decentralized PI Controller is designed to be applied for operation of mathematical model of the of Roodasht main irrigation canal. The deigned controller was tested by two normal and harsh unpredictable inflow fluctuation scenarios. The results of the simulation are evaluated by the operational performance evolution indices. The results indicate that the canal operational condition under the normal inflow fluctuations is reasonably controlled by the designed PI system. But in the case of harsh inflow fluctuations, the PI controller is not capable to handle the condition and the middle and downstream canal reaches are suffering from inappropriate water taking. Therefore it can be concluded that, application of the modern centralized controller would be recommended as a reliable options for operation of the main canal.
    Keywords: Control System, Drought, Inflow Fluctuations, Operation, Proportional, Integral Controller