فهرست مطالب

نشریه تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی
سال نوزدهم شماره 70 (بهار 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/04/07
  • تعداد عناوین: 10
|
  • سید مهدی هاشمی *، مهدی اروجلو، سونیا صادقی، اسماعیل ادیب مجد صفحات 1-16
    شبکه آبیاری رودشت در پایین دست رودخانه زاینده رود واقع شده است و کلیه نوسانات آبدهی رودخانه عینا به شبکه وارد می شود. این امر سبب ایجاد جریان ورودی نوسانی به کانال اصلی شده و از این رو بهبود شیوه بهره برداری به منظور کاهش اثر نوسانات ورودی در دستور کار بهره برداری این شبکه قرار گرفته است. در این تحقیق، بهره گیری از سامانه توزیع تناسبی، با نام بومی سامانه لت در اصفهان، که به عنوان یکی از جدی ترین گزینه های جایگزینی دریچه های مدول نیرپیک در کانال اصلی شبکه رودشت معرفی شده است، بررسی شد. برای این منظور مدل های ریاضی بهره برداری کانال اصلی شاخه شمالی شبکه رودشت برای سامانه آبگیری موجود، شامل آبگیرهای نیرپیک، و سامانه تناسبی ایجاد شد و عملکرد
    بهره برداری آنها در یک دوره واقعی بهره برداری در شرایط جریان ورودی نوسانی با استفاده از شاخص های ارزیابی عملکرد کفایت، راندمان و عدالت مورد آزمون قرار گرفت. نتایج تحقیق حاکی از آن است که در شرایط نوسانات شدید جریان ورودی، شاخص کفایت تحویل آب برای آبگیرهای پایین دست و شاخص راندمان برای آبگیرهای بالادست در هر دو سامانه تقریبا یکسان به دست آمده است. همچنین شاخص عدالت توزیع، با اجرای سامانه تناسبی در مقایسه با سامانه آبگیر نیرپیک به میزان 19 درصد کاهش عملکرد نشان داده است. جمع بندی نتایج نشان می دهند که به کارگیری سامانه لت به عنوان آبگیر کانال اصلی تحت جریان ورودی نوسانی، در هر دو سناریوی نوسانات ورودی ملایم (25 درصد) و شدید (تا 75 درصد)، در مقایسه با سامانه آبگیرهای نیرپیک، سبب وخامت فرآیند توزیع آب شده است. بنابراین با توجه به شرایط بهره برداری شبکه آبیاری رودشت، سامانه لت گزینه مناسب تحویل و توزیع آب در این شبکه نمی باشد.
    کلیدواژگان: آبگیر نیرپیک، سامانه توزیع تناسبی، شبکه آبیاری رودشت، نوسانات ورودی
  • رامین منصوری، حسن ترابی پوده *، حجت الله یونسی، امیرحمزه حقی ابی صفحات 17-34
    پراکنش منابع آب و بارندگی ها در سطح کشور متناسب نیستند، از این رو انتقال بین حوضه ای آب در قالب طرح های آبی برای جمع آوری، انتقال و ایجاد کیفیت مناسب برای توسعه موزون فعالیت های انسانی لازم است. این نوع طرح ها با توجه به مخزن بالادست و تونل انتقال آب به پایین دست شرایطی ترکیبی از مسائل هیدرولوژیکی (تراز آب مخزن) و هیدرولیکی (هیدرولیک لوله یا تونل انتقال) را در خود جای داده است. به همین دلیل، تحلیل و بررسی این مسایل برای به دست آوردن شرایط مورد نظر باید همزمان صورت گیرد. در این تحقیق، چهار سد (یلان، پشندگان، گوکان و زاینده رود) و سه تونل برای انتقال آب از سد یلان به سد زاینده رود در نظر گرفته شده است. برای مدل سازی و بهینه سازی این مطالعه، همزمان دو الگوریتم با یکدیگر و با نرم افزار EPANET به-صورت دینامیکی ارتباط دارند و مدل منابع آب، هیدرولیک و الگوریتم تکامل تفاضلی را حل می کند. از آنجا که انتقال آب در تونل ها به صورت تحت فشار است و کل مطالعه برای راندمان انتقال آب 95 درصد تعریف شده است، با افزایش ارتفاع هریک از سدها لازم است قطر تونل انتقال کاهش یابد تا بتواند راندمان مذکور را داشته باشد. نتایج تحقیق نشان می دهد که الگوریتم تکامل تفاضلی در حالتی که ضریب مقیاس و ضریب احتمال ترکیب (F و Cr) برابر 5/0 و 5/0 و جمعیت اولیه 1000 عضوی و نسل 1500تایی است بهترین جواب را از نظر هزینه ارائه می دهد. هزینه بهینه ارائه شده با الگوریتم تکامل تفاضلی برای راندمان انتقال 95 درصد برابر 5/14014 میلیارد ریال است.
    کلیدواژگان: انتقال آب، بهینه سازی، مدل سازی، الگوریتم تکامل تفاضلی، منابع آب
  • زهرا پاسخی درگاه، مهدی اسمعیلی ورکی*، بهنام شفیعی ثابت صفحات 35-52
    یکی از موضوعات مهم در خصوص آب شستگی اطراف پایه های پل، نقش اجسام شناور است که در زمان های سیلابی همراه با جریان آب در رودخانه به حرکت در می آیند و با مسدود نمودن کامل یا بخشی از دهانه پل، باعث تغییر الگوی جریان و تغییرات قابل ملاحظه بر عمق آب شستگی اطراف پایه های پل می گردد. در تحقیق حاضر تاثیر ابعاد اجسام شناور بر حداکثر عمق آب شستگی در اطراف گروه پایه قائم مورد بررسی قرار گرفت. گروه پایه پل مورد بررسی متشکل از دو پایه مستطیلی شکل بود که با فاصله دو برابر عرض پایه بر روی فونداسیون نصب شدند. آزمایش ها برای عمق های نسبی (نسبت عمق جریان به عرض پایه) 7/3 تا 6/6، جسم شناور با عرض نسبی (نسبت عرض جسم شناور به عرض پایه) 6، طول های نسبی (نسبت طول در راستای جریان جسم شناور به عرض پایه) 2 و 3 و ضخامت های نسبی (نسبت ضخامت جسم شناور به عرض پایه) 5/0 و 1 و تراز های مختلف کارگذاری فونداسیون در شرایط آب زلال انجام پذیرفت. مقایسه نتایج نشان داد افزایش عمق جریان تاثیر محسوسی بر حداکثر عمق آب شستگی ندارد. تجزیه و تحلیل نتایج حاکی از آن است که افزایش ضخامت جسم شناور منجر به افزایش عمق آب شستگی به میزان 42 درصد نسبت به حالت بدون جسم شناور می شود ولی با افزایش طول نسبی جسم شناور از میزان تاثیر آن بر عمق آب شستگی کاسته و به مقدار 17 درصد نسبت به حالت بدون جسم شناور می رسد. مقایسه نتایج نشان داد با افزایش تراز کارگذاری فونداسیون، حداکثر عمق آب شستگی در شرایط حضور جسم شناور بیش تر می شود.
    کلیدواژگان: آب شستگی موضعی، اجسام شناور، رقوم کارگذاری فونداسیون، گروه پایه پل
  • توحید آقازاده سوره، محمد همتی * صفحات 53-68
    دینامیک جریان در محل تلاقی رودخانه ها با شش ناحیه اصلی قابل تشخیص است: ناحیه رکود جریان، انحراف جریان، جدایی جریان، حداکثر سرعت، بازیافت جریان و لایه های برشی. زاویه تلاقی، نسبت دبی بین دو شاخه، اختلاف رقوم و غیره از جمله پارامترهای تاثیرگذار بر ابعاد این نواحی هستند. توجه بیشتر مطالعات قبلی بر تلاقی کانال های همکف معطوف بوده است؛ و در زمینه تلاقی های غیرهمکف مطالعات اندک است. این تحقیق به ارزیابی اثر زاویه تلاقی دو کانال بر دینامیک جریان (ناحیه جداشدگی، الگوی جریان و تراز آب)، با استفاده از شبیه سازی سه بعدی Flow-3D در تلاقی های همکف و غیرهمکف می پردازد. فاکتورهای مهم بررسی شده در این تحقیق، چهار نسبت دبی (نسبت دبی شاخه فرعی به دبی کل برابر با 2/0، 33/0، 5/0 و 67/0)، سه زاویه (45، 60 و 90 درجه) و اختلاف رقوم های متغیر هستند. پیش بینی های شبیه سازی عددی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که بین دینامیک جریان در تلاقی های همکف و غیرهمکف تفاوت زیاد است و زاویه اتصال نقشی مهم در تلاقی رودخانه ها، به ویژه در تلاقی های همکف بازی می کند. با افزایش زاویه، ابعاد ناحیه جداشدگی جریان افزایش می یابد به طوری که طول ناحیه جداشدگی در زاویه 90 درجه 3/2 برابر طول ناحیه جداشدگی در زاویه 45 درجه برای تلاقی های همکف است. این مقدار در تلاقی های غیرهمکف با اختلاف رقوم های نسبی برابر با 1/0، 2/0 و 3/0 به ترتیب برابر با 5/4، 3 و 1/2 است.
    کلیدواژگان: الگوی جریان، تلاقی های غیرهمکف، جداشدگی جریان، زاویه تلاقی، شبیه سازی عددی
  • نادر عباسی*، رضا بهراملو صفحات 69-84
    این پژوهش به منظور بررسی علل ترک خوردگی و تخریب پوشش بتنی کانال اصلی انتقال آب دشت شبانکاره انجام گرفته است. بدین منظور ابتدا در چند نوبت از محل پروژه بازدید ، با حفر چال های شناسائی از عمق های مختلف نمونه برداری گردیدند. نمونه های اخذ شده مورد آزمایش های شناسایی ، تعیین پتانسیل واگرایی و تعیین میزان گچ قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان داد تخریب های صورت گرفته به واسطه نشست بستر کانال بوده است. این موضوع مشکل آفرین بودن خاک بستر را به اثبات رساند.نتایج آزمایش های واگرایی نشان داد در برخی از نمونه های خاک منطقه پتانسیل واگرایی فیزیکی وجود دارد ولی از آنجائیکه این نوع خاک ها بصورت رگه های با ضخامت کم در نقاط مختلف بدون الگوی خاصی پراکنده اند، نمی تواند عامل اصلی تخریب ها محسوب شود. نتایج آزمایشهای مختلف فیزیکی، شیمیائی و به ویژه مقدار گچ خاک، نشان داد اغلب نمونه ها حاوی مقادیر قابل توجهی گچ از حدود یک تا نزدیک 70 درصد بوده و تخریب ها نیز در مناطقی که میزان گچ در آنها زیاد بوده رخ داده است.بدین ترتیب عوامل ژئوتکنیکی، یعنی وجود توده های گچی و فراهم شدن شرایط انحلال در اثر جریان آب، عامل ایجاد ترک خوردگی و تخریب در کانال انتقال آب شبانکاره شناخته شد.
    کلیدواژگان: خاک مشکل افرین، تخریب پوشش بتنی، کانال آبیاری، شبانکاره
  • حسن سعدی، سیدمحسن سجادی * صفحات 85-98
    حوضچه های آرامش به عنوان یک سازه هیدرولیکی موثر برای استهلاک انرژی جنبشی جریان فوق بحرانی در پایین دست سرریز قرار می گیرد و در بعضی موارد برای دستیابی به یک طرح اقتصادی از اجزایی مانند بلوک های کف، آستانه انتهایی و... استفاده می کنند. بنابراین برای تثبیت و کاهش طول پرش هیدرولیکی،احداث یک دیواره کوتاه در حوضچه آرامش به صورت یک آبپایه پیوسته می تواند موثر باشد. در این پژوهش آزمایشگاهی اثر روزنه دار بودن آستانه پلکانی بر خصوصیات پرش در پایین دست سرریز اوجی مورد بررسی قرارگرفت. آزمایش ها برای چهار درصد بازشدگی 12% ، 25% ،50% و70% در سه فاصله نسبی 10.8، 14.6و18.75انجام شد. نتایج نشان می دهد که استفاده از آستانه پلکانی روزنه دار در حوضچه آرامش اثری مثبت بر کنترل وتثبیت موقعیت پرش هیدرولیکی دارد و آستانه با بازشدگی 25 درصد در فاصله نسبی 10.4 بیشترین اثر را در کاهش طول پرش نسبت به سایر آستانه ها از خود نشان داده و طول پرش را بطور متوسط 40.88درصد نسبت به پرش کلاسیک کاهش می دهد.همچنین بهترین موقعیت قرارگیری آستانه با 12درصد بازشدگی بر مبنای کاهش طول پرش هیدرولیکی در فاصله نسبی بیشتر از 14.6 می باشد.
    کلیدواژگان: آستانه پلکانی روزنه دار، پرش هیدرولیکی، استهلاک انرژی، حوضچه آرامش
  • نادر قلی ابراهیمی*، محمد تاج بخش صفحات 99-112
    در مناطق خشک و نیمه خشک کمبود بارندگی، و در دسترس نبودن منابع آب های سطحی به صورت پایه و دائمی، استفاده بهینه از منابع آب های زیرزمینی را موجب می شود. در سازه های ذخیره آب که سد زیرزمینی نیز از آن مستثنی نیست میزان ضریب آبگذری از مهم ترین مولفه های موثر در عملکرد می باشد. در برخی موارد به علت عدم وجود منابع قرضه و یا فاصله زیاد بین خواستگاه سد و منابع قرضه هزینه احداث سد افزایش می یابد، در این موارد ترکبیی از مصالح موجود و بنتونیت می تواند معیارهای مورد نیاز را تامین کند. در این تحقیق با ساخت مدل فیزیکی مقطعی از سد زیرزمینی تاثیر افزودن بنتونیت در کاهش ضریب آبگذری اشباع افقی در خاک غیر چسبنده بررسی می شود. برای این منظور یک نمونه خاک غیر چسبنده انتخاب و بنتونیت به میزان 2، 4 و 6 درصد ورن خاک خشک به آن اضافه شد و پس از تراکم در مدل فیزیکی مورد آزمایش نفوذپذیری قرار گرفت. نتایج نشان داد افزودن بنتونیت به علت سطح مخصوص بالا و تورم پذیری زیاد ضریب آبگذری را کاهش می دهد. هدایت هیدرولیکی با افزایش بنتونیت تا 4 درصد با شیب تندی کاهش یافته و در محتوای بالاتر بنتونیت، شدت کاهش هدایت هیدرولیکی کندتر می شود بگونه ای که می توان گفت نمودار لگاریتم هدایت هیدرولیکی اشباع در برابر محتوای بنتونیت تابعی خطی است. بر اساس این تابع مقدار بنتوتیت مورد نیاز برای کاهش آبگذری اشباع افقی خاک غیر چسبنده مورد آزمایش به مقدار آبگذری نمونه خاک استفاده شده در هسته سد زبرزمینی سنگانه در یک تراکم نسبی مشابه 6/4 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: بنتونیت، سد زیرزمینی، ضریب آبگذری اشباع، مدل آزمایشگاهی
  • کیومرث روشنگر*، مهدی ماجدی اصل، محمد تقی اعلمی، جلال شیری صفحات 113-126
    سرریزهای کلید پیانویی (PKWs) جزء سرریزهای غیرخطی هستند که می توانند دبی را برای عرض مشخص و بدون افزایش بار آبی افزایش دهند. در شرایطی که سطح تماس سازه با سرریز یا فونداسیون محدود باشد، سرریزهای کلیدپیانویی با افزایش طول تاج سرریز در بالادست و پایین دست پایه، می توانند جایگزین مناسبی برای سرریزهای کنگره ای باشند. در این تحقیق، برای بررسی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای کلیدپیانویی در شرایط جریان آزاد و جریان مستغرق، در مجموع 554 آزمایش روی 11 مدل فیزیکی اجرا شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که در شرایط جریان آزاد و در نسبتبار آبی 0/1 سرریز کلیدپیانویی با نسبت عرض دهانه های ورودی به عرض دهانه های خروجی1/2، کارایی هیدرولیکی بیشتری نسبت به سایر سرریزها دارند. ضریب دبی این سرریزها با ثابت بودن نسبت عرض دهانه ها و با تغییر شیب دهانه ها از 5/1:1 به منحنی (ربع دایره) حدود 3 درصد افزایش می یابد. در شرایط جریان مستغرق، با کاهش نسبتبارآبی ((Ho/P، نسبت بار آبی مستغرق به بار آبی آزاد بالادست (H*/Ho) افزایش می یابد. در سرریز کلیدپیانویی، با نسبت عرض دهانه های برابر 1 و در مقادیر نسبت های استغراق کوچک تر از 0/48(0/48>S ) عمق پایین دست تاثیری بر عمق بالادست سرریز ندارد و H*=Ho است. اصلاح سرریزهای کلیدپیانویی با نسبت عرض دهانه ها برابر 1 باعث می شود که در این سرریز شروع استغراق زودتر و استغراق کامل دیرتر به وجود آید و اصلاح سرریزهای کلیدپیانویی با شیب های منحنی شکل و نسبت عرض دهانه ها برابر 1 باعث می شود که استغراق در این سرریز دیرتر شروع شود و حد استغراق کامل آنها تغییری نکند.
    کلیدواژگان: جریان آزاد و مستغرق، نسبت استغراق، سرریز کلید پیانویی، سرریز کنگره ای
  • محمدعلی شاهرخ نیا*، عبدالمطلب علیان غیاثی صفحات 127-142
    در این پژوهش با هدف ارزیابی تحویل آب در شبکه آبیاری و زهکشی درودزن ، شاخص عملکرد شبکه شامل کفایت تحویل آب، بازده تحویل آب، عدالت توزیع آب، اعتمادپذیری تحویل آب و نسبت عملکرد تحویل آب محاسبه گردید. این شاخص ها در دو نوبت آبیاری و در 12 کانال درجه 3 اندازه گیری و بررسی شد. بررسی ها با دو رویکرد از لحاظ آب مورد نیاز شبکه بر اساس طراحی اولیه و در شرایط فعلی در کشت گندم انجام شد. از پارامترهای آماری خطای استندارد، خطای میانگین و آزمون مربع کای برای تحلیل های آماری استفاده شد. نتایج نشان داد که شاخص عدالت و اعتمادپذیری توزیع آب در شبکه بترتیب برابر با 0/31و 0/12بوده که با توجه به استنداردهای موجود بترتیب در حد ضعیف و متوسط قرار می گیرد. میانگین شاخص عملکرد تحویل آب در شبکه بر اساس دو رویکرد طراحی اولیه و شرایط فعلی بترتیب 1/41 و 0/61بوده که نشان داد بر اساس طراحی اولیه 41% آب بیش از اندازه و در شرایط فعلی، 39% آب کمتر از نیاز تحویل شده است. شاخص بازده تحویل آب بر اساس دو رویکرد مورد بررسی بترتیب 0/79و 0/97و شاخص کفایت تحویل آب بترتیب 0/93و 0/56بود. به طور کلی تفاوت بین شاخص های کفایت تحویل آب، بازده تحویل آب و عملکرد تحویل آب در دو نیاز آبی مختلف قابل توجه است که باید بجای هیدرومدول اولیه، هیدرومدول بر اساس روش پنمن مانتیث ملاک عمل مدیریت شبکه آبیاری درودزن قرار گیرد.
    کلیدواژگان: اعتمادپذیری، بازده، عدالت توزیع آب، کفایت آبیاری، نسبت عملکرد تحویل آب
  • بابک محمودی*، جواد فرهودی صفحات 143-158
    دریچه های آویخته، سازه های اندازه گیری در کانال های آبیاری و از موارد مهندسی هیدرولیک هستند که به دلیل ناکافی بودن مطالعات در زمینه هیدرولیک حاکم بر آنها و همچنین نوع دریچه ها، نیاز به بررسی و مطالعه دارند تا بتوان آنها را به عنوان سازه اندازه گیری جریان توصیه کرد. این سازه ها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه اند و بدون نیاز به هزینه زیاد یا فناوری پیچیده می توان آنها را ساخت، نصب کرد، به سادگی به کار برد، و از آنها بهره برداری کرد. در این تحقیق، برای تخمین بده عبوری از دریچه های آویخته تحت جریان آزاد و مستغرق در کانال های مستطیلی، با استفاده از روش های رگرسیونی و تحلیلی، معادلاتی توسعه داده شده اند که شامل روش ساده تجربی و ترکیبی از معادلات انرژی و مومنتم است. معادلات استخراج شده با استفاده از داده های آزمایشگاهی واسنجی شدند که متوسط خطای نسبی معادلات ارائه شده در تخمین بده برای رژیم جریان آزاد بین 1/58 تا 1/91درصد و برای رژیم جریان مستغرق از3/5 تا 3/79 درصد است. همچنین، با استفاده از روش تحلیلی انرژی و مومنتم، نمودار های عمومی برای تخمین ضریب بده برای هر دو شرایط جریان ارائه شده اند.
    کلیدواژگان: تخمین بده جریان، دریچه آویخته، کانال مستطیلی، جریان آزاد، جریان مستغرق
|
  • S. M. Hashemi *, Mahdi Orojloo Pages 1-16
    Roodasht irrigation network is placed at downstream of Zayanderood River. A recent problems in the operation of the network is inflow fluctuations in the main canal because of flow variations at upstream of the river. Thus, enhancing utilization of operational condition of the main canal becomes essential. In this study, the operational performance of the LAT proportional weirs under inflow fluctuations was investigated and compared with the Nyrpic Module Off-takes for a realistic operational period of time. To achieve the mentioned objectives, mathematical models of the both systems were developed and their operational performance was evaluated within equity, adequacy, and efficiency of water delivery point of views. With regards to the obtained results, both systems showed a more or less same performance from of adequacy and efficiency in upstream and downstream off-takes. Comparing the calculated equity performance index revealed that employing the LAT system leads to 19% decreasing of fairly water deliveries along the canal. In conclusion it can be suggested that no advantageous are gained by replacing the existing Nyrpic Module Off-takes employed with the LAT system.
    Keywords: Inflow fluctuations, LAT Proportional Weirs, Nyrpic Off-take, Roodasht Irrigation Network
  • Ramin Mansouri, Hasan Torabi * Pages 17-34
    Since the distribution of water resources and rainfall in the country is not proportionate. Inter-basin water transfer in the form of water projects for the collection, transmission and creation of appropriate quality for development of human activity is necessary. On the other hand, this type of plan according to the upstream reservoir and downstream water transfer tunnel has combination of problems hydrology (water level of the reservoir) and hydraulic (hydraulic pipe or tunnel). The hydrology and hydraulic analysis to obtain the desired conditions should be simultaneous. In this studied four dams (Yalan, Pashanedegan, Gokan and Zayanehroud) and three tunnels to transfer water from the Yalan dam to Pashandegan dam have been used. In order to simulate and optimize this project, two algorithms associated with each other and connected to EPANET dynamically for solving water resources and hydraulic model and differential evolution algorithm. Since the water in the tunnels is under pressure for the entire study for water transfer efficiency of 95 percent is defined, by increasing the height of each of the dams should reduce the tunnel diameter. The results showed that weighting factor of 0.5 and crossover constant of 0.5 and population and generation of 1000 and 1500 respectively has provided an optimal solution in DE algorithm. Optimal cost by 95% transfer efficiency is equal to 14014.5 Billion riyals.
    Keywords: Differential Evolution Algorithm, Hydraulic, Optimization, Simulation, Water Resources, Water Transfer
  • Mehdi Esmaeilei * Pages 35-52
    One of the most important issues in scour depth at bridge piers is effect of debris raft which convened by flood and by blocking all or a part of the bridge opening, changes the flow pattern and increases the maximum scour depth around bridge pier considerably. In this paper, the effect of debris dimensions on a maximum scour depth around vertical bridge pier groups was investigated. The studied bridge piers consisted of two rectangular piers with 2.5×3.5 cm dimensions, which installed on the foundation with 10cm × 16cm width and length, respectively. The experiments performed consisted of relative depth (the depth to width pier ratio) 3.7, 5.2 and 6.6, debris relative width (the debris width to pier width ratio), 6, the relative length (debris length in flow direction to pier width), 2 and 3, the relative thickness (debris thickness to pier width), 0.5 and 1 and different levels of foundation. All experiment conducted under clear water condition. Comparison of results indicated that increase of flow depth did not considerably affect the local scour depth. By increasing debris relative thickness, the maximum scour depth increased about 42% in comparison with no debris raft. Furthermore,with increase of relative debris length, the effect reduced and increase of the maximum scour depth reached up to 17%. As compared to without debris raft condition. Comparison of results indicated that by increasing the level of foundation, increase of the maximum scour depth was more in presence of debris raft.
    Keywords: Debris, foundation level, Local scour, vertical bridge pier groups
  • Tohid Aghazade, Mohammad Hemati * Pages 53-68
    Flow dynamics at river confluences can be characterized by six major regions of flow stagnation, flow deflection, flow separation, maximum velocity, flow recovery and distinct shear layers. The junction angle, discharge ratio channels and bed elevation differences are the parameters that affect the magnitude of these regions. Most of previous studies have paid attention to the concordance canal confluences, but few studies have been conducted on the bed discordance confluences. This study investigates the effect of junction angles on flow dynamics (separation zone, flow patternsand water level) in concordance and discordance bed levels of confluences by using a 3-D numerical model (Flow-3D). Important factors that are considered in this study are the four discharge ratios (ratio of tributary channel discharge to total discharge equal to 0.2, 0.33, 0.5 and 0.67), three angles (45, 60 and 90 degree) and variable river bed levels. The numerical simulation results showed good agreement with the experimental results. The results indicated that there are a lot of differences between dynamic of confluences with concordance and discordance bed levels and the junction angle plays an important role at the river confluences, especially in bed concordance junctions. Also as the angle increases, the flow separation zone dimensions increases; in such a way the separation zone length at 90 degree angle was 2.3 times of 45 degree in concordance bed level. Finally the value in case of relative bed discordance levels of 0.1, 0.2 and 0.33 were found to be 4.5, 3 and 2.1, respectively.
    Keywords: Flow pattern, unequal deb junctions, flow separation, junction angle, Numerical simulation
  • Nader Abbasi *, Reza Bahramloo Pages 69-84
    In this research, the reasons of failures in concrete linings in Shabankareh irrigation project were studied. In this context, a detailed field survey was performed and all concerning technical reports were studied. In the second stage, several test pits were dug along the canal embankment and soil samples were taken from different depths. All samples were tested for their chemical, physical and mechanical properties. The results of grain size analysis and Atterberg Limits tests showed that most samples werer coarse grained soils with classification of GP, GM, GP-GM and SM according to USCS standards. The results of Pin Hole tests showed that some samples were of medium to highly dispersive type. The results of the chemical tests indicated that the gypsum content of the soils varied from 2 to 70 percent. Based on the overall results of the field and laboratory investigations, the main causes of the damages to the lining were related to geotechnical properties of the foundation soil. Also, it was concluded that the existence of gypsum particles in the bed materials was mainly responsible for the failures. Finally it was observed that Gypsiferrous soil layers under the lining were easily dissolved and eroded by seepage flow and surface runoff and cavities were formed extensively, which in turn caused lack of support of the concrete slabs, and general failure of the lining.
    Keywords: Canal lining, Problematic soils, Irrigation networks, Lining Failure, Shabankareh
  • Hasan Saadi, Mohsen Sadjadi * Pages 85-98
    Stilling basin as an efficiently hydraulic structure to dissipate the kinetic energy of supercritical flow generated at the downstream of a spillway and in some cases to get an economic design use baffle blocks, end sill is used in stilling basin. For control of and reducing the length of hydraulic jump, build a short sill in a stilling basin as a continuous sill can be effective. The present study focuses on the effects of a perforated stepped sill on the characteristics of hydraulic jump in ogee spillway stilling basin was. Experiments were performed for four ratios of opening of holes equal to 12, 25, 50 and 70% at three relative distance equal to10.4, 14.6 and 18.75. The results showed that using Perforated stepped sill in a stilling basin has a positive effect on control and would fix the position of hydraulic jump in a stilling basin, and that the sill with ratio of opening equal to 25% at relative distance equal to10.4 showed a maximum effect on reduction of the length of hydraulic jump compared to other sills and length of hydraulic jump reduction of 40.8% on an average in case of classical hydraulic jump. Also the best position for the sill with ratio of opening equal to 12%, based on reduction of the length of hydraulic jump is the relative distance more than 14.6.also decrease the ratio of opening and the relative distance have a positive effect on the relative energy dissipation, so that the sill with ratio of opening equal to 12% at relative distance of equal to10.4, increased the relative energy dissipation of 11% on an average as compared to the classical hydraulic jump.
    Keywords: Perforated stepped sill, hydraulic jump, Energy dissipation, stilling basin
  • Nadergholi Ebrahimi *, Mohammad Tajbakhsh Pages 99-112
    In arid and semi-arid regions, due to shortage of permanent surface water resources the optimal use of groundwater becomes important. In this regard, the storage of sub-surface flow within alluvial reservoirs of underground dams appears to be economical, and cost-effective. In some cases, because of the lack of construction materials at the site, the cost increases. In this case a combination of available construction materials and bentonite can meet the required criteria. In this research, by constructing a physical model of underground dam the effect of adding bentonite on decreasing horizontal saturated hydraulic conductivity in non-cohesive soil was investigated. For this purpose, 2, 4 and 6% (by weight of dry soil) of bentonite was added to the soil and after compaction by using a model, hydraulic permeability was measured. The results indicated that the hydraulic conductivity decreases with increase in the bentonite content due to the high specific surface area and high swelling potential of bentonite. Also hydraulic conductivity was reduced because of steep slope (up to 4% of bentonite) and with further increase in hydraulic conductivity the reduction rate was slowed down so it can be said that the relationship between the logarithmic graph of hydraulic conductivity and the bentonite content can be represented by a linear model. Based on this model, 4.6 percent of bentonite is required to reduce the saturated hydraulic conductivity of a noncohesive soil equal to the saturated hydraulic conductivity of the soil used in the core of the Sanganeh underground dam (in a similar relative compaction).
    Keywords: Bentonite, Laboratory Model, Saturated Hydraulic Conductivity, Underground Dam
  • Qiumars Roushangar*, Mahdi Majedi Asl, Mohammad Taghi Alami, Jalal Shiri Pages 113-126
    The piano key weirs (PKWѕ) are type of nonlinear weirs which can increase the discharge for a given width without the increase in head water .In piano key the length of weir crest in both upstream and downstream can be incresead and therefore can be considered to be a suitable substitution for the labyrinth weirs, with a relatively small footprint In this study, in order to evaluate the Hydraulic performance of PKWs of free & submerged flow, totally 554 experiments are conducted on 11 physical models. Results showed that in the free flow the PK₁.₄ (inlet over outlet key width; wi /w₀=1.4) in the head water ratio of 0.5≤H₀/P≤1 and the PK1.25 in H₀/P≥0.1 as compared with other weirs, has higher Hydraulic performance. In the case of constant values for the wi/w₀ ratio and changing of the floor slope from 1:1.5 to the curve (a quarter of the circle; PKC) the discharge coefficient of these weirs increased about 3 percent. In the condition of submerged flow the value of the submerged upstream head over the free flow of upstream head (H*/H₀) increased by decreasing the submerged upstream head ratio (H₀/P). For the PK1 weir and in the submergence values lower than 0.48, the downstream depth had no effect on upstream depth of weir, and H*=H₀. The modifying of PK₁ causes a decrease the modular submergence range in this weir and occurrence of the full submergence with a little delay. Modifying of PKC₁, lead to an increase in the modular submergence range and no change in the full submergence.
    Keywords: free, submergence flow, Labyrinth weir, Piano Key Weir, submergence ratio
  • Mohammad Ali Shahrokhnia *, Abdolmotalleb Olyan Ghiasi Pages 127-142
    he subject of this study was to evaluate the water delivery and find solution for increasing water productivity in Doroodzan irrigation and drainage network. Five water delivery indices such as water delivery adequacy, water delivery efficiency, water delivery equity, water delivery dependability, and delivery performance ratio were measured. The indices were measured in 12 selected third grade tertiary canals for at two irrigation intervals during spring season. Evaluations were accomplished for two water requirement scenarios based on the primary design condition (based on hydromedol) and current condition (based on Penman Montieth evapotranspiration model and efficiencies). Statistical analysis was performed using Chi-squared test and standard and average errors. Results showed that the water delivery equity and water delivery dependability values were equal to 0.31 and 0.12, which can be categorized as poor and fair, respectively, based on the standard values. The average of water delivery performance ratio based on the primary and current condition approaches were 1.41 and 0.61, which indicates that the exess and deficit delivered water were about 41% and 39%, respectively. Water delivery efficiency index for the two approached were about 0.79 and 0.97, while the water delivery adequacy were about 0.93 and 0.56, respectively. Generally, the differences between the water delivery adequacy, water delivery efficiency and delivery performance ratio in the two studied water requirement approaches were considerable. Therefore, the approach based on Penman Montieth evapotranspiration model and efficiencies should be considered instead of hydromedol approach for water requirement assessment in Doroodzan irrigation network.
    Keywords: Water delivery equity, efficiency, irrigation adequacy, dependability, delivery performance ratio
  • Babak Mahmoudi *, Javad Farhoudi Pages 143-158
    Flap gates are used to measure the flow in canal and are considered as a hydraulic engineering topic, which lacks enough attention so far. Use of flap gate as a measuring tool requires extended studies in order to be recommends as a measuring device for different types of gates. The structures could provide an acceptable economic condition in flow measurement applications where, low costs of manufacturing, installation, and operation could be achieved. This paper presents the discharge estimation from flap gates in rectangular canals under free and submerged flow conditions by using regression and analytical techniques. The derived discharge equations are resulted from the combination of energy and momentum equations. The suggested equations were validated by means of experimental observations, which showed an average error of 1.06% to 1.91% at free flow and 2.28% to 5.26% for submerged flow conditions. The paper also presents some diagrams for estimating the discharge coefficient of flap gates in both flow conditions.
    Keywords: Discharge estimation, Flap gate, Rectangular canal, Free flow, Submerged flow