mohammadhosein omid
-
تعیین ضرایب مقاومت و کاهش عدم قطعیت در انتخاب این پارامتر یکی از مهمترین عوامل دستیابی به مشخصات جریان در رودخانه ها و مجاری روباز است. از این رو، انتخاب مطلوب ضریب زبری در شرایط مختلف مانند وجود پوشش گیاهی از جمله موضوعات موردتوجه پژوهشگران بوده است. در این پژوهش، ابتدا ضریب زبری مانینگ در یک فلوم آزمایشگاهی با حضور آرایشهای مختلف پوشش گیاهی تعیین شد. سپس توانایی پنج مدل هوشمند شامل GMDH، ANN-RBF،RT ، ANFIS و ANFIS-PSO در پیش بینی ضریب زبری مانینگ ارزیابی شد. مدل ها در محیط نرم افزار MATLAB کدنویسی شد. با توجه به ایجاد جریان متغیر تدریجی در کانال آزمایشگاهی، نیمرخ سطح آب به دست آمده از طریق حل به روش اویلر، با مقادیر اندازه گیری شده در آزمایشگاه مقایسه شد. نتایج نشان داد که تطابق قابل قبول بین پروفیل سطح آب آزمایشگاهی و برآوردهای انجام شده با روش اویلر وجود دارد. ارزیابی نتایج مدل ها بر اساس تحلیل آماری به کاررفته نشان داد که مدل ANFIS - PSO عملکرد بهتری نسبت به سایر مدل ها در پیش بینی ضریب مانینگ دارد، به طوری که نتایج این مدل RMSE=0.0096، R2=0.9984 و KGE=0.9922 در مرحله آموزش و RMSE=0.0099، R2=0.9982 و KGE=0.9873 در مرحله آزمون است. در مراتب بعد، از لحاظ دقت به ترتیب مدل های ANN-RBF، GMDH، ANFIS و RT قرار می-گیرند. با ارزیابی نتایج ترکیب های مختلف در مدل سازی مشخص شد، سه پارامتر تراکم پوشش گیاهی (D)، آرایش پوشش گیاهی (N) و عدد رینولدز (Re) به ترتیب تاثیر بیشتری در ارائه نتایج درست داشتند.
کلید واژگان: یادگیری ماشین, بررسی آزمایشگاهی, مدلسازی, جریان متغیر تدریجی, زبریDetermining the resistance coefficients and reducing the uncertainty in selecting this parameter is one of the most essential factors in achieving the flow characteristics in rivers and open channels. Therefore, the appropriate selection of roughness coefficient in different conditions, such as vegetation, has been one of the important research topics. This research first determined the Manning’s roughness coefficient in a laboratory flume with different vegetation arrangements. Then, the ability of five intelligent models, including GMDH, ANN-RBF, RT, ANFIS, and ANFIS-PSO, to predict the Manning’s roughness coefficient was evaluated. The models were coded in the MATLAB software. Due to the creation of a gradually varied flow in the laboratory flume, the water level profile obtained through Euler's method was compared with the experimental values. The results showed an acceptable agreement between the experimental water level profiles and the estimates made by Euler's method. The evaluation of the results based on the statistics showed that the ANFIS-PSO model performs better than other models in predicting the Manning’s coefficient. Hence, the results of this model are RMSE=0.0096, R2=0.9984 and KGE=0.9922 in the training phase and RMSE=0.0099, R2= 0.9982 and KGE=0.9873 in the test phase. The ANN-RBF, GMDH, ANFIS, and RT models are in the next ranks. By evaluating the results of different combinations in modeling, it was found that three parameters of vegetation density (D), vegetation arrangement (N) and Reynolds number (Re) had, respectively, significant effect in estimating the correct results.
Keywords: Machine Learning, Laboratory Investigation, Modeling, Gradually Varied Flow, Roughness -
مدل سازی یکی از موثرترین روش ها در مدیریت کیفیت آب رودخانه ها، برنامه ریزی کاهش ورود آلاینده ها و کنترل آسیب های زیست محیطی است. در مقاله حاضر کیفیت آب رودخانه بابلرود با استفاده از مدل Qual2kwو مدل فراابتکاری ماشین بردارپشتیبان و الگوریتم ژنتیکSVM-GA با رویکرد شبیه سازی شش پارامتر کیفیت آب شامل دما، قلیائیت، هدایت الکتریکی، نیتروژن کل، اکسیژن محلول و اکسیژن خواهی بیوشیمیایی در چهار دوره زمانی از سال 1397 مورد بررسی قرار گرفت. الگوریتم ژنتیک برای شبیه سازی و بهینه سازی به کار می رود، که هیبرید این مدل با ماشین بردار پشتیبان باعث بهبود عملکرد شبیه سازی شده است. جهت مقایسه داده های مشاهداتی و شبیه سازی شده از ضریب تبیین R^2 متوسط خطای مطلق MAE و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شدهNRMSE استفاده شد. نتایج نشان داد که بهترین شبیه سازی SVM-GA برای پارامتر نیتروژن کل در بهمن ماه با MAE 0.15 و NRMSE 1.97 می باشد. همچنین نتایج مدل عددی Qual2kw نشان داد بهترین شبیه سازی برای اردیبهشت ماه با MAE 0.14 و NRMSE 1.2 می باشد. کیفیت آب رودخانه بابلرود با استفاده از شاخص NSFWQI ارزیابی شد. بر این اساس بهترین کیفیت آب در ماه بهمن با شاخص 56 در بازه متوسط تا خوب و بدترین کیفیت در ماه اردیبهشت با شاخص 49 در بازه بد می باشد.
کلید واژگان: شاخص کیفیت, مدل شبیه ساز, واسنجی, Qual2kwModeling is one of the most effective methods in river water quality management, planning to reduce the entry of pollutants and control environmental damage. In this article, the water quality of Babolrood river using the Qual2kw model and meta-heuristic model of support vector machine and SVM-GA genetic algorithm with the approach of simulating six water quality parameters including temperature, alkalinity, electrical conductivity, total nitrogen, dissolved oxygen and biochemical oxygen demand in four time periods from 2018 was investigated. Genetic algorithm is used for simulation and optimization, and the hybrid of this model with support vector machine has improved the simulation performance. In order to compare the observed and simulated data, the explanation was used coefficient R2 of the average absolute error MAE and the root mean square of the normalized error NRMSE. The results showed that the best SVM-GA simulation for total nitrogen parameter in February is with MAE 0.15 and NRMSE 1.97. Also, the results of Qual2kw numerical model showed that the best simulation for May is with MAE 0.14 and NRMSE 1.2. The water quality of Babolrood River was evaluated using the NSFWQI index. Based on this, the best water quality is in the month of Bahman with an index of 56 in the medium to good range and the worst quality is in the month of May with an index of 49 in the bad range.
Keywords: Calibration, Qual2kw, Quality Index, Simulation Models -
تبادل جریان های سطحی و زیرسطحی در بستر رودخانهها در اثر شکل طبیعی رودخانه و سازههای مختلف در مسیر جریان، بدلیل توجه روز افزون به محیط زیست در سالهای اخیر، مورد توجه محققین قرار گرفته است. از آنجایی که سازه های مسیر جریان نقش کنترل شده و اثرگذارتری نسبت به ریخت شناسی رودخانه ها در شکل گیری این تبادلات دارند، در این پژوهش تاثیر عمق نفوذ این سازه ها در بستر متخلخل بر خصوصیات جریان های تبادلی از طریق آزمایش و شبیه سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در یک کانال آزمایشگاهی به طول 10 متر، عرض 20 سانتی متر، عمق 30 سانتی متر و شیب 01/0، برای سه عمق نفوذ 9، 11 و 13 سانتی متر انجام و برای مسیریابی جریان از ردیاب پتاسیم پرمنگنات استفاده شد. همچنین برای بدست آوردن مشخصات جریان تبادلی و الگوی جریان تبادلی با روش ردیابی ذرات، توسط نرم افزار Flow 3D شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که در دامنه رینولدز 1020 تا 3450، افزایش عمق نفوذ سازه از 9 به 13 سانتی متر، موجب افزایش زمان ماند و کاهش نرخ تبادل می شود. افزایش دبی جریان موجب کاهش نرخ تبادل و افزایش زمان ماند می شود. بنابراین می توان بکارگیری پلکان با عمق نفوذ بیشتر را برای بدست آوردن زمان ماند بیشتر و پلکان با عمق نفوذ کم تر را برای بوجود آوردن نرخ تبادل بیش تر توصیه کرد.
کلید واژگان: جریان تبادلی, سازه های در مسیر جریان, نرم افزار FLOW 3D, ردیابی ذراتFrom environmental aspects, the exchange of surface and subsurface flows in riverbeds due to river morphology and in stream structures is very important. The flow path structures especially control structures have a more effective role than the river morphology in the formation of these exchanges. In this study, the effect of penetration depth of such structures in the porous bed on the characteristics of exchange flows was investigated both experimentally and numerically. The experiments were performed in a flume with a length of 10 m, width of 20 cm, depth of 30 cm and a slope of 0.01, at three penetration depths of 9, 11 and 13 cm respectively. Potassium permanganate tracer was used for tracking the flow. In addition, to obtain the characteristics of the exchange flow; the mainstream and the exchange pattern were simulated by particle tracking method using Flow 3D software. The results showed that in the Reynolds range of 1020 to 3450, increasing the penetration depth of the structure from 9 to 13 cm, would increase the residence time but decreases the exchange rate. However, increasing the flow rate would decrease the exchange rate and increase the retention time. Accordingly, the use of a step with a higher penetration depth is recommended to create a longer residence time. However, a step with a smaller penetration depth may be used to produce a higher exchange rate.
Keywords: Hyporheic exchanges, in-stream structures, FLOW 3D Software, Particle tracking -
یکی از موضوعاتی که در طراحی سد های مخزنی اهمیت زیادی داشته و همواره مورد توجه محققین است، کاهش انرژی جنبشی جریان عبوری از سرریز آن ها به منظور کنترل سرعت، کاهش انرژی مخرب ناشی از آن و نیز کاستن از عمق آب شستگی در پایین دست سرریزها می باشد. تندآب های پلکانی و پرتاب کننده های جامی شکل متداول ترین سازه های مستهلک کننده انرژی در سرریز های اضطراری در سد ها هستند. با توجه به تاثیری که عمق آب شستگی در پایین دست این سازه ها بر ایمنی و پایداری آن ها دارد، در تحقیق حاضر تاثیر پارامترهای هیدرولیکی و هندسی بر تغییرات مشخصات آب شستگی در پایین دست تندآب های ساده و پلکانی همراه با پرتا ب کننده جامی شکل به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های این تحقیق در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه گیلان در سال 1399-1400 برای نسبت عمق بحرانی به ارتفاع پله (yc/h) در دامنه 53/0 تا 97/0، زاویه های جت خروجی 15 و 30 درجه پرتاب کننده جامی شکل، نسبت عمق پایاب به عمق بحرانی (ht/yc) در دامنه 5/1 تا 2، نسبت ارتفاع ریزش به ارتفاع پله (HF/h) در دامنه 2 تا 4 و شیب تندآب 1:2 انجام گردید. مقایسه نتایج به دست آمده نشان می دهد که با ایجاد پلکان بر روی نیمرخ تندآب، حد اکثرعمق آب شستگی در پرتاب کننده جامی شکل با زاویه های جت خروجی 15 و 30 درجه نسبت به تندآب ساده برای عمق بحرانی نسبی حداقل به ترتیب به میزان 22 و 35 درصد و در عمق بحرانی نسبی حداکثر به ترتیب به میزان 13 و 20 درصد کاهش می یابد. همچنین با افزایش زاویه جت خروجی پرتاب کننده جامی شکل از 15 به 30 درجه، حداکثر عمق آب شستگی به طور متوسط برای دو عمق پایاب حداقل و حداکثر در تندآب ساده به ترتیب 18 و 11 درصد و برای تندآب پلکانی به ترتیب 19 و 17 درصد کاهش می یابد. علاوه براین رابطه رگرسیونی برای تخمین حداکثر عمق آب شستگی برای تندآب پلکانی همراه با پرتاب کننده جامی شکل ارایه شد.کلید واژگان: پرتاب کننده جامی شکل, تندآب پلکانی, زاویه جت خروجی, کاهش آب شستگی, مستهلک کننده انرژیOne of the issues that researchers have always considered in the design of storage dams is reducing the kinetic energy of flow passing through the spillways to control the velocity, reduce the destructive energy, and scour depth downstream of spillways. Stepped chutes and flip buckets are the most common energy dissipator structures in emergency spillways at dams. Regarding the effect of scour depth at downstream of these structures on their stability and safety, in the present study, the effect of hydraulic and geometric parameters on variations of scour characteristics downstream of smooth and stepped chutes was investigated experimentally. Experiments were conducted at a hydraulic lab at the University of Guilan in 2020-2021 with a ratio of critical flow depth and step height (yc/h) of 0.53-0.97, bucket exit angles of 15° and 30°, the ratio of tailwater and critical flow depth (ht/yc) ranging from 1.5–2, the ratio of height falling and step height (HF/h) varied in the range of 2-4, and a spillway slope of 1:2 (V: H). The comparison of results demonstrated that implementing steps over a smooth chute profile reduced maximum downstream scour depth of the flip bucket by 15° and 30° exit angles in comparison with a smooth chute for the minimum relative critical flow depth by 22 and 41 percent, respectively, and for the maximum relative critical flow depth, by 14 and 20 percent, respectively. Also, with an increase in the exit angle from 15° to 30°, the maximum scour depth decreases for the minimum and maximum tailwater depths by an average of 18 and 11 percent, respectively, for a smooth chute and by an average of 19 and 17 percent, respectively, for a stepped chute. Furthermore, a regression relationship was derived for predicting the scour depth at downstream of stepped chutes with the flip bucket.Keywords: bucket exit angle, Energy dissipator, Flip buckets, Scour reduction, Stepped Spillway
-
در رودخانه هایی با مقطع مرکب معمولا وجود زبری نسبتا زیاد سیلاب دشت ها در مقایسه با کانال اصلی، باعث اختلاف سرعت در کانال اصلی و سیلاب دشت ها می شود. اختلاف سرعت نیز لایه های برشی در محل اتصال جریان کانال اصلی و سیلاب دشت را تولید می کند و تشکیل لایه های برشی نیز باعث تولید آشفتگی هایی در صفحه مشترک کانال اصلی و سیلاب دشت می شود. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تاثیر زوایای مختلف واگرایی سیلاب دشت ها با زبری های متفاوت بر هیدرولیک جریان و میزان انتقال رسوبات بار بستر پرداخته می شود. آزمایش های این تحقیق در یک کانال بتنی با مقطع مرکب مستطیلی متقارن انجام شده است. درمجموع 36 آزمایش (9 آزمایش در حالت منشوری و 27 آزمایش در حالت غیرمنشوری) انجام شده است برای اندازه گیری سرعت در مقاطع مختلف طولی برای آزمایش هایی که با اعماق نسبی 0/15 و 0/25 بودند از میکرومولینه و برای آزمایش های با عمق نسبی 0/35 از سرعت سنج سه بعدی(ADV) با فرکانس 200 هرتز و مدت زمان یک دقیقه برای هر 20 میلی متر از عمق جریان و در فواصل عرضی مشخص استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که افزایش هر سه عامل نسبت زبری، زاویه واگرایی و عمق نسبی باعث تغییرات چشمگیری در هیدرولیک جریان و میزان انتقال رسوب خواهد شد.کلید واژگان: انتقال رسوب, سیلاب دشت, کانال مرکب, مقطع غیرمنشوریIn rivers with a compound section, typically the relatively high roughness of floodplains, as compared with the main channel, grounds the speed difference in these two ( main channel and floodplains). The velocity dissimilarity also creates shear layers at the interface point of the main channel and the floodplain. The development of shear layers will also cause turbulence in the mutual plane of the main channel and the floodplain. In such conditions, the average flow speed cannot be applied to compute parameters such as shear stress, bed-load discharge, and so forth. Laboratory experiments was carried out to investigate the effects of floodplain divergence on flow hydraulic and the rate of sediment transport through roughness and different divergent angles. This research 36 tests were done at a concrete flume with compound channel cross section (9 and 27 tests with prismatic and Non-prismatic cross section respectively). By using a micro-propeller and ADV (with 200 Hz frequency) in different sections the velocity were measured. For depth ratio of 0.15 0.25 was used the micro-propeller and depth ratio 0.35 was used the ADV. The results reveal that the increase in all three factors of roughness, divergence angle, and relative depth cause dramatic changes in hydraulic of flow and sediment transport.Keywords: Sediment transport, Flood plain, Compound channel, Non- prismatic cross section
-
در این پژوهش، یک مطالعه آزمایشگاهی به منظور توسعه روابطی جدید و با دقت مناسب برای برآورد مشخصات پرش هیدرولیکی مستغرق انجام شده است. آزمایش ها در یک فلوم آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی با طول 9 متر، عرض 5/0 متر و عمق 45/0 متر انجام شده است. این آزمایش ها در محدوده اعداد فرود بین 5/3 تا 5/11 و همچنین نسبت های استغراق های 1/0 تا 4 تنظیم شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، نیمرخ سطح آب در اعداد فرود و در نسبت استغراق های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین روابطی با دقت مناسب برای برآورد مشخصاتی همچون طول پرش مستغرق، عمق استغراق روی دریچه و همچنین افت انرژی نسبی توسعه یافته است. نتایج نشان داد که در یک عدد فرود معین، طول پرش هیدرولیکی مستغرق و افت انرژی نسبی پرش مستغرق به ترتیب بیشتر و کمتر از این مشخصات برای پرش هیدرولیکی آزاد است. به علاوه اینکه برای پرش مستغرق، در یک عدد فرود معین با افزایش نسبت استغراق، طول پرش و عمق استغراق روی دریچه افزایش و افت انرژی نسبی آن کاهش می یابد. در پایان نیز با انجام تحلیل حساسیت روابط توسعه یافته، میزان تاثیر پارامترهای حاکم بر تغییرات عمق استغراق روی دریچه و افت انرژی نسبی تعیین گردید.کلید واژگان: پرش هیدرولیکی مستغرق, نیمرخ سطح آب, عمق استغراق روی دریچه, افت انرژی نسبی, تحلیل حساسیتIn this research, in order to develop new relationships with reasonable accuracy for estimation of the ýsubmerged hydraulic jump characteristics, a study has been conducted experimentally. Experiments have ýbeen done in a rectangular channel with a length of 9 m, a width of 0.5 m and a depth of 0.45 m. Froude ýnumbers in these tests range from 3.5 to 11.5 and between submergence ratios of 0.1 to 4. According to the results, the water surfaces profiles have been obtained in different Froude numbers and submergence ýratios. Also, some relationships with high accuracy to estimate such characteristics as jump length, ýsubmerged depth on the gate, and the relative energy loss have been developed. The results also showed ýthat, in a given Froude number, length and relative energy loss for submerged hydraulic jump are, respectively, more and less than those for free hydraulic jumps. In addition, for submerged hydraulic jump, ýat a given Froude number, by increasing the submergence ratio, the jump length and submergence depth on the gate increases and relative energy loss decreases. Finally, using sensitivity analysis technique, the ýeffectiveness of dominant parameters on the developed expressions on the changes in submergence depth ýon the gate parameters and relative energy loss has been determined.Keywords: Submerged Hydraulic jump, Water surface profile, Submergence depth on the gate, Relative energy loss, Sensitivity analysis
-
مجله تحقیقات آب و خاک ایران، سال چهل و هفتم شماره 1 (پیاپی 24، فروردین و اردیبهشت 1395)، صص 119 -128در این تحقیق اثر یک ماده شیمیایی افزودنی با نام تجاری CBRPLUS در بهسازی یک خاک رسی جنگلی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های آزمایشگاهی شامل حدود آتربرگ، تراکم استاندارد، CBR (نسبت باربری کالیفرنیا)، تورم آزاد و فشار تورمی روی نمونه خاک طبیعی و خاک حاوی درصدهای وزنی مختلف از ماده افزودنی صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که افزودن ماده مذکور بیش از %05/0 به خاک موجب تغییرات قابل ملاحظه ای در خواص فیزیکی و مکانیکی خاک بهسازی شده شامل کاهش حداقل 6% در حد روانی، 9% در اندکس خمیری، 27% در تورم و 45% در فشار تورمی می شود و نیز موجب افزایش حداقل 53% در ظرفیت باربری خاک می گردد، بطوریکه این بهبود خواص تابعی از درصد وزنی ماده CBRPLUS می باشد. علاوه بر آن نتایج آزمایشگاهی مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت و معادلات رگرسیونی چندگانه مناسب جهت مدلسازی و پیش بینی منحنی های CBR، تورم آزاد و فشار تورمی با دقت مناسب و به صورت تابعی از درصد وزنی ماده CBRPLUS، نشانه خمیری و وزن واحد حجم خشک ماکزیمم خاک بهسازی شده ارائه و به تحلیل حساسیت متغیر های موثر در مقدار CBR، تورم آزاد نهایی و فشار تورمی پرداخته شد.کلید واژگان: بهسازی خاک, ظرفیت باربری, تورم آزاد, فشار تورمی, مدل های رگرسیونیThis paper presents the results of an experimental program developed to investigate the effect of an additive agent branded CBRPLUS on the mechanical behavior of a forest soil with high plasticity. Various experiments consisting of Atterberg limits, standard compaction, California bearing ratio (CBR), swelling potential and swelling pressure were conducted on natural soil and soil stabilized with various percentages of CBRPLUS. The results indicated that the addition of this material (at the rate of 0.05%), significantly changes the physical and mechanical properties of rehabilitated soil, including, reduction of the liquid limit (at least 6%), plasticity index (at least 9%), swelling potential (at least 27%), and swelling pressure (at least 45%), and also increasing the bearing capacity of soil (at least 53%); hence, the improvement of soil properties is a function of mass percentage of CBRPLUS. Furthermore multiple regression models were developed for CBR, swelling potential and swelling pressure as a function of additive agent percentage, plasticity index and maximum dry unit weight with accuracy and a high degree of agreement between experimental and predicted values. In addition a sensitivity analysis was also performed to investigate the effect of various parameters on CBR, swelling potential and swelling pressure values.Keywords: Soil stabilization, Bearing capacity, Swelling potential, Swelling pressure, Regression models
-
تاکنون سه رویکرد شامل آزمایش های ردیابی، انتگرال گیری از پروفیل سرعت و کاربرد رابطه های تجربی به عنوان روش های متداول به منظور برآورد ضریب پخش طولی در رودخانه ها و انهار به کار رفته است. در مقاله حاضر معادله جدید ضریب پخش طولی بر مبنای داده های برداشت شده از آزمایش های ردیابی با استفاده از ردیاب نمک و کاربرد دو گروه مختلف از روابط بنیادی تجربی این ضریب تعیین و ارزیابی شده است. برای این منظور طولی معادل 500 متر از کانال بتنی برای اجرای آزمایش های ردیابی، در سه طول اختلاط متفاوت برابر با 45، 75 و 100 متر، در بهمن ماه 1393 به کار برده شد. نتایج نشان می دهد که اختلاف بین میانگین، واریانس و غلظت ماکزیمم بین داده های اندازه گیری شده و برآوردشده با استفاده از بهترین رابطه تجربی موجود به ترتیب 79، 6 و 99 و در رابطه استخراجی از مقاله حاضر 66، 1- و 44 میلی گرم بر لیتر است.کلید واژگان: رابطه تجربی, ردیاب, طول اختلاط, مشخصه های هیدرولیکیLongitudinal dispersion coefficient is normally affected by many hydraulic parameters. So far three approaches namely, integral method, dye tracing filed measurements and empirical formulae have been widely used to estimate the above mentioned coefficient, in rivers and streams. In this paper a new equation of the longitudinal dispersion coefficient is determined and evaluated using an environmentally safe tracer and the basic empirical equations. To achieve this aim, a length of 500 meters of a mankind concrete canal was chosen, to carry out the tracer tests. A set of experiments was conducted in three different mixing lengths, including 45, 75 and 100 meters in Feb. 2015. The results show that differences of average, variance and maximum concentration between measured and estimated data using the past equation are equal to 79, 6, and 99 mg/lit and using the equation in present study equal to 66, -1 and 44 mg/lit, respectively.Keywords: Empirical Equation, Hydraulic Parameters, Mixing Length, Tracer
-
ملاحظات زیست محیطی موجب شده است که در طراحی سازه های کنترل در مسیر رودخانه ها، استفاده از سازه های نفوذپذیر به طور گسترده ای مورد استقبال مهندسین رودخانه قرار گیرد.سازه های نفوذپذیر نظیر سدهای پاره سنگی می توانند با فراهم نمودن امکان عبور رسوبات از داخل بدنه خود، شرایط هیدرولیکی مناسب تری برای عبور جریان در پایین دست خود ایجاد نموده در نتیجه تغییرات زیست محیطی ناشی از احداث این سازه ها به حداقل می رسد. علیرغم انجام مطالعات وسیع در خصوص هیدرولیک جریان عبوری از داخل محیط های متخلخل ریزدانه، مطالعات انجام شده در خصوص محیط های متخلخل درشت دانه به مراتب کمتر بوده و در این میان مطالعات بسیار کمی در خصوص عبور بار بستر از داخل منافذ سدهای پاره سنگی انجام شده است. در این تحقیق به منظور فراهم آوردن شرایط مناسب برای عبور بار بستر از داخل بدنه سدهای پاره سنگی، تاثیر تعبیه یک لایه در کف رودخانه که نسبت به لایه های بالایی دارای دانه بندی درشت تری می باشد مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفت. با استفاده از تحلیل ابعادی و بر اساس نتایج آزمایشگاهی حاصله، رابطه ای برای تخمین بار بستر عبوری از داخل مصالح درشت دانه ارائه شد. از آنجا که برخی از روابط موجود قادر به پیش بینی مقدار بار بستر عبوری از مصالح درشت دانه نمی باشند، ضمن ایجاد تغییراتی در فرم روابط، کارایی آنها در خصوص تخمین بار بستر عبوری از این نوع مصالح بررسی شد. میانگین خطای نسبی رابطه جدید ارائه شده بر مبنای تحلیل ابعادی 7/64 درصد و میانگین خطای نسبی رابطه میر-پیتر و مولر توسعه داده شده 101درصد بود. هم چنین مشاهده شد که ایجاد لایه بندی در سد پاره سنگی در دامنه آزمایش های انجام شده در شرایط آزمایشگاهی موجود دبی بار بستر را به طور معنی داری افزایش نداده و لازم است تمهیدات دیگری نظیر تعبیه لایه میانی در نظر گرفته شود.کلید واژگان: سد پاره سنگی, بار بستر, لایه بندیDue to environmental considerations, using permeable control structures in rivers have been widely welcomed by engineers working on different aspects of rivers. Impermeable structures such as rockfill dams could provide more suitable hydraulic conditions for flow discharge within rivers by allowing sediments pass through their body so that the environmental impacts at structures downstream may be reduced to its lowest rate. Although there are a large number of researches carried out on the hydraulics behavior of the flow passing through fine and coarse materials, there is, however, a few studies on passing bed load through dam body of rockfill structures. In this experimental research, to provide suitable condition for bed load to pass through dam body, a coarser layer of materials has been used at the bottom of the dam. Using dimensional analysis and data provided from laboratory tests, a relationship to estimate the amount of bed load passing from coarse materials has been introduced, and in this regard, the available equations to estimate bed loads, are modified as well. The mean relative error of the new equation was estimated as 64.7% while it is estimated as 101% for Meyer- Peter and Muler modified relationship. Furthermore, it is found that at the range of the experiments carried out in this research, using coarser materials at the bottom of rockfill dams has no significant effects on the amount of bed load passing through dam body.Keywords: Rockfill dam, Bed, load, Stratification
-
برآورد دقیق ضریب هوادهی، با توجه به تاثیر آن بر اکسیژن محلول رودخانه، از گام های مهم و ابتدایی مدل سازی برای مدیریت کیفی منابع آب مربوطه است. هدف اصلی مقاله حاضر، ارزیابی میزان تاثیرپذیری اکسیژن محلول رودخانه دیناچال از ضریب هوادهی است. برای این منظور، نمونه های کیفیت آب در بازه ای به طول 2 کیلومتر از رودخانه، در شهریور 1391 برداشت شد. پارامترهای اصلی کیفیت آب اندازه گیری شده در نمونه ها عبارت اند از: هدایت الکتریکی، اسیدیته، اکسیژن محلول، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی، نیترات و فسفات. در این تحقیق، رابطه مشهور و متداول استریتر- فلپس با افزودن فرایندهای انتقال، پخش و زوال، بهبود می یابد. سپس به موازات آن، با کاربرد چهار روش عددی اف تی سی اس، کوئیکست، آپ استریم و لکس- وندروف، غلظت اکسیژن محلول در رودخانه دیناچال شبیه سازی و نتایج روش های عددی و مدل استریتر- فلپس نسبت به داده های اندازه گیری شده مقایسه می شود. ضریب هوادهی رودخانه دیناچال نیز با کاربرد چهار رابطه تجربی اکونر و دوبینز، لانگبین و دیورام، بولتون و لینگ و همکاران، برآورد و این روابط اعتبارسنجی شدند. نتایج نشان داد که روش عددی آپ استریم با استفاده از ضریب هوادهی بولتون، بهترین جواب را در مقایسه با سایر روش ها ارائه کرده است. مقادیر ضریب هم بستگی پیرسون و میانگین قدرمطلق خطا در این روش، به ترتیب 995/0 و 033/0 است.
کلید واژگان: اکسیژن خواهی بیوشیمیایی, روش های عددی, ضریب هم بستگی پیرسون, مدل استریتر, فلپس, کیفیت آبThe accurate estimation of reaeration rate coefficient، because of its effects on dissolved oxygen in rivers، is one of the most important initial steps of water quality management. The main goal of this paper is to evaluate the effects of reaeration coefficient on the river water dissolved oxygen، case study Dinachal River، Iran. To achive these aim، water quality samples were collected along a reach of 2 kilometers of the river in September 2013. Electrical Conductivity، pH، Dissolve Oxygen، Biochemical Oxygen Demand، Nitrate and Phosphorus are the main quality parameters which were measured in laboratory، using the above mentioned collected water samples. Streeter-Pheps model has been used to simulate dissolved oxygen in the river analyticaly and to improve the output of the model; advection، disspesion and decay rate terms were included to the basic form of the Streeter-Phepls equation. In addition، dissolved oxygen concentration in the river has been simulated involving FTCS، QUICKEST، Upstream and Lax-Wendroff numerical methods. The reaeration coefficient has been estimated using four empirical equations including; Oconnor-Dobbins، Langbein-Durum، Boulton and Ling et al.. The results show that Up-stream numerical method containing Boulton reaeration Coefficient equation has the most accurate results، whith the amounts of Pearson correlation coefficient and Mean Absulate Errors equal to 0. 995 and 0. 033، respectively.Keywords: Biochemical Oxygen Demand, Numerical Methods, Pearson Correlation Coefficient, Streeter, Phepls Model, Water Quality -
رگاب، که گاهی بر اثر نشت جریان آب در زیر سازه های آبی به وجود می آید، در اثر تداوم می تواند منجر به آسیب پذیری سازه ها و گاه تخریب کامل آن ها شود. در این تحقیق اثر مسلح سازی تصادفی یک خاک در تغییر شیب هیدرولیکی بحرانی و نیروی مقاوم به رگاب بررسی شد. آزمایش های یک بعدی رگاب بر نمونه های متراکم شده یک خاک ماسه سیلتی به روش استاتیکی در دستگاه ویژه طراحی شده صورت پذیرفت. نتایج نشان داد مسلح سازی خاک موجب افزایش شیب هیدرولیکی بحرانی و افزایش نیروی مقاوم به رگاب می شود؛ طوری که مسلح سازی نمونه با 5/0، 75/0، 1، و 25/1 و طول های 5، 25، 35، و50 میلی متر در بهترین حالت به ترتیب سبب افزایش شیب هیدرولیکی بحرانی و نیروی مقاوم به رگاب به مقدار 8/35، 5/41، 51، و 7/51 درصد می شود. مقایسه نتایج نمونه های خاک طبیعی و مسلح شده نشان داد مسلح کردن خاک موجب افزایش شیب هیدرولیکی و نیروی مقاوم در مقابل رگاب می شود. این افزایش تابعی از درصدوزنی و طول الیاف است. بنابراین افزایش شیب هیدرولیکی بحرانی و نیروی مقاوم به رگاب تابعی از درصدهای وزنی و طول الیاف است.
کلید واژگان: رگاب, سرعت نشت, شیب هیدرولیکی بحرانی, مسلح سازی خاکPiping sometimes is occurred due to seepage of water in hydraulic structures. The continuty of this phenomenon decreases the safety or caused the failure of a structure. In this work، experimental tests were carried out on statically compacted natural and randomly reinforced silt sandy soil samples. The randomly reinforced samples were prepared with different lengths and percentages of an artificial fiber. The tests were done in special designed and made apparatus. During the tests، seepage velocity، hydraulic gradient، permeability and seepage force were measured and calculated in different samples and compared with natural soil. The results showed that in the case of randomly reinforced soil، the resistance of soil against piping was increased. in addition، the increasing of the length and percentage of fiber also have important role in improvement of soil.Keywords: critical hydraulic gradient, seepage velocity, soil reinforced, piping -
در این تحقیق تاثیر یک تیغه عمودی مستغرق بر راندمان تلهاندازی و طول ناحیه رسوبگذاری در حوضچه رسوبگیر مستطیلی با استفاده از مدل آزمایشگاهی و مدل ریاضی مطالعه شده است. برای انجام آزمایشها از کانال مستطیلی با کف پرسپکس و جداره های شیشهای به طول 6 و عرض و ارتفاع 5/0 متر استفاده شده است. مدل ریاضی به کار رفته در این تحقیق، مدل اولری-لاگرانژی است که در آن برای حل میدان جریان، از معادلات متوسطگیری شده رینولدز، مدل k استاندارد برای تحلیل آشفتگی و مدل لاگرانژی برای روندیابی ذرات رسوبی استفاده میشود. نتایج نشان میدهند که زمانی که تبدیل بهکار رفته بین حوضچه رسوبگیر و کانال بالادست، جریان را بدون ایجاد آشفتگی اضافی به داخل حوضچه منتقل میکند, تیغه تاثیری در افزایش راندمان حوضچه و کم کردن طول ناحیه رسوبگذاری ندارد. اما زمانی که جت وارد شده از کانال بالادست، تغییرات شدید عرضی سرعت را در حوضچه بهوجود میآورد, نصب تیغه در عمق استغراق 15 ،% افزایش راندمان به میزان حداکثر 5/8 %را نشان میدهد.
کلید واژگان: حوضچه رسوب گیر, تیغه هدایت کننده, مدل عددی اولری- لاگرانژی, راندمان تله اندازیThe effect of a submerged normal flat plate on the trap efficiency and sedimentation length of a settling basin was experimentally investigated in this study and compared with the results of a numerical model. The implemented numerical model is an Eulerian-Lagrangian model that solves The Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations with k¾e turbulence model for the continuous phase and sediment particles are tracked with a lagrangian method. The results indicate that, when the linear transition transmits the flow with high momentum from the upstream canal into the basin with no extra turbulence and a parallel 2D flow is established in the basin, the baffle has no positive effect on the trap efficiency and the sedimentation length.However, in 3D conditions in which the incoming jet travels a considerable distance and causes large variations of transverse velocity in the basin, installing the baffle in a relative submergence of 15% can increase the trap efficiency of the settling basin by up to 8.5%. This may be attributed to the role of the baffle in decaying the kinetic energy of the impinging jet and spreading the sediment particles in the width of the settling basin.
-
در مجاری روباز سازه های مسیر جریان، تغییر شرایط مرزی و یا تغییر شیب و سطح مقطع در طول کانال، موجب بروزحالتهای مختلفی از جریان غیرماندگار میشوند. یکی از این شرایط، وقوع جریان دوگانه است که در آن، هر دو رژیم زیربحرانی و فوقبحرانی وجود دارد. مثال بارز این نوع جریان، پرش هیدرولیکی متحرک است. تحلیل عددی این جریان از پیچیدگیهای خاصی برخوردار است و از نظر آزمایشگاهی نیز، داده های انتشاریافته چندانی در باره آن وجود ندارد. از اینرو مطالعه آزمایشگاهی و تعیین ویژگیهای هیدرولیکی آن مدنظر قرار گرفت. آزمایشها در فلوم مستطیلی انجام شد که در بالادست، به دریچهای کشویی محدود بود. هیدروگراف دبی با رژیم فوق بحرانی از زیر دریچه خارج میشد و به این ترتیب جهش هیدرولیکی متحرک شکل میگرفت که پروفیل آن در هر لحظه ثبت میشد. بر مبنای برداشتها، پارامترهای جریان دوگانه در زمانهای مختلف بهدست آمد و روند تغییرات آنها با درنظرگرفتن غیرماندگاری جریان تحلیل شد. نتایج، تغییر پارامترها را نسبت به تغییرات دبی یا انرژی و همینطور وضعیت فشار در مقطع زیربحرانی جریان دوگانه را، مستقل از زمان و تابع روابط معینی نشان میدهد. بنابراین با معلوم بودن تغییرات شرط مرزی بالادست، میتوان روابط مناسبی را برای پیشبینی وضعیت جریان دوگانه و تدوین الگوریتم بهرهبرداری ارایه داد.
کلید واژگان: : جریان دوگانه, جریان غیرماندگار, شرایط مرزی, پرش هیدرولیکی متحرکThe occurrence of transcriticalor mixed flow, i.e., supercritical and sub critical flow regimes, is considered as a special case of unsteady flow in a channel reach, which can clearly be exemplified by a moving hydraulic jump. Some complexity is inherent in the numerical analysis of transcritical flow and published experimental data regarding this kind of flow are rarely available. In this research an experimental setup was prepared to compile the hydraulic characteristics of transcritical flow in a rectangular flume. The flume was equipped with a sluice gate at the upstream boundary. Each inflow hydro graph generated unsteady supercritical flow regime at the downstream side of the sluice gate and formed a moving hydraulic jump along the channel. During each run, the water surface profile was continuously recorded using a pressure transducer. Based on the recorded data, some flow parameters such as flow depth, pressure head and energy head were determined. The result reveals specific relations between the discharge and moving hydraulic jump parameters. Also, by applying proper assumptions and employing steady state momentum and energy equations simple yet reasonable (and time independent) relations were obtained, that determines the pressure head in subcritical region of unsteady mixed flow. Consequently, having the discharge variation as a boundary condition, one may reliably determine the unsteady transcritical flow parameter based on time independent relations.
- 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.