به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

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

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

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Numerical Simulation » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «Numerical Simulation» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • نازیلا کاردان*، مهدی کماسی، سارا ثمین فر
    سرریزهای کنگره ای به علت افزایش ظرفیت عبوری از طریق افزایش عرض، نسبت به سرریزهای خطی همواره مورد توجه ویژه ای قرارگرفته اند. علاوه بر اهمیت گذردهی جریان در سرریزهای کنگره ای، آبشستگی و فرسایش بستر در پایین دست این نوع سرریزها جهت کنترل و حفاظت ازاین گونه سازه ها در برابر خرابی ها نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است؛ در پژوهش حاضر مدل عددی سرریزهای کنگره ای با پلان مثلثی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. تعداد 23 مدل با استفاده از نرم افزار Flow-3D جهت بررسی میزان اثرگذاری عوامل مختلف نظیر تغییر در ارتفاع بدنه سد، تغییر در ارتفاع کنگره ها (ارتفاع سرریز)، میزان دبی عبوری از روی سرریز، و زوایای مختلف کنگره ها در پلان بر میزان فرسایش بستر در پایین دست سرریزهای کنگره ای مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده می توان بیان کرد با افزایش ارتفاع کنگره های سرریز و افزایش ارتفاع بدنه سد، سرعت و تداخل تیغه های جریان به هنگام عبور از روی سرریز به طور هم زمان افزایش می یابد. لیکن افزایش سرعت جریان در پای سد، وقوع پرش هیدرولیکی و برشگت جریان به سمت بالادست موجب کاهش قابل توجه عمق آبشستگی در بستر پایین دست سرریزهای کنگره ای می گردد. این کاهش در سرریز با زاویه راس 60 درجه بیشتر از سایر مدل ها بوده و عمق آبشستگی از 31 تا حدود 90 درصد کاهش می یابد. همچنین میزان گذردهی جریان در این نوع سرریز نیز نسبت به سایر مدل ها بیشتر بوده که موجب شده است در بررسی توام دو پارامتر راندمان سرریز و عمق آبشستگی، سرریز با زاویه 60 درجه به عنوان بهینه ترین سرریز نسبت به مدل های خطی، 45 و 90 معرفی گردد.
    کلید واژگان: سرریز کنگره ای, مدل عددی, آبشستگی, راندمان هیدرولیکی, نرم افزار Flow-3D}
    Nazila Kardan *, Mahdi Komasi, Sara Samin Far
    Labyrinth weirs have always received special attention compared to linear weirs due to the increase in flow capacity through the increase in width. The number of 23 models was simulated using Flow-3D software to investigate the effect of various factors such as changing in the height of the dam body, changing the height of the weir apexes (weir height), the discharge passing over the weir, and the effects of different angles of the weir apex in the plan on the amount of bed erosion in the downstream of Labyrinth weir was studied. Validation of the numerical simulation results with the experimental model indicated a very good agreement between the numerical simulation and the experimental values. This reduction in the weir with an apex angle of 60 degrees is more than other models and the scour depth is reduced from 31 to about 90%. Also, the amount of flow traversability in this type of weir is more than other models, which made the weir with an angle of 60 degrees to be introduced as the most optimal weir in investigating the efficiency of the weir and the reduction of scouring compared to linear models, 45 and 90.
    Keywords: Triangular Labyrinth Weir, Scouring, Numerical Simulation, Flow-3D}
  • محمد نقوی*، میرعلی محمدی
    سیلاب دشت رودخانه ها نقش به‏ سزایی در انتقال دبی سیلاب دارند. در این پژوهش توزیع قائم سرعت های طولی و عرضی جریان و میزان دبی گذرا از مقاطع مختلف کانال اصلی در پیچان رودهای سیلابی تحت اثر تغییر عرض سیلاب دشت و عمق نسبی بررسی شد. باتوجه ‏به اینکه عرض سیلاب دشت در طول مسیر رودخانه دائما در حال تغییر است، در این پژوهش از چهار کانال مرکب پیچان با عرض سیلاب دشت 3/3، 4/31، 5/32 و 6/33 متر و سه عمق نسبی 0/26، 0/35 و 0/45 استفاده شد. نتایج به‏ دست آمده از شبیه سازی عددی نشان داد با افزایش عرض سیلاب دشت از مقدار سرعت های عرضی و طولی جریان کاسته می شود. تغییرات در سرعت های عرضی و طولی جریان باتوجه‏به تغییر عرض سیلاب دشت در مقاطع میانی و بالای عمق لبریز کانال اصلی محسوس تر است به‏ طوری که با افزایش 92 درصدی عرض سیلاب دشت، مقدار حداکثر سرعت عرضی و طولی جریان در مقطع میانی، به ترتیب 21 و 25 درصد کاهش می یابد. همچنین براساس نتایج این پژوهش، با افزایش 92 درصدی عرض سیلاب دشت، مقدار سرعت متوسط جریان و دبی عبوری از مقاطع مختلف کانال اصلی به ترتیب 24 و 33 درصد کاهش می یابد.
    کلید واژگان: کانال مرکب پیچان, سرعت طولی, سرعت عرضی, تغییر عرض سیلاب دشت, شبیه‏ سازی عددی}
    Mohammad Naghavi *, Mirali Mohammadi
    Flood plains of rivers play a significant role in the transfer of flood discharge. In this research, the vertical distribution of the longitudinal and transverse flow velocities and the amount of discharge passing through different sections of the main channel in flooded meandering rivers under the effect of the change in floodplain width and relative depth were investigated. Because the fact that the width of the floodplain is constantly changing along the river's path, in this article, from the four meandering compound channels with floodplain widths of 3.3, 4.31, 5.32, and 6.33 meters and three relative depths of 0.26, 0.35 and 0.45 were used. The results of the numerical simulation showed that with the increase in the width of the floodplain, the value of longitudinal and transverse flow velocities decreases and these changes in the transverse and longitudinal flow velocities are more noticeable due to the change in the width of the floodplain in the middle sections and above the overflow depth of the main channel, so that with the increase 92% of the width of the floodplain, the value of the maximum transverse and longitudinal flow velocity in the middle section decreases by 21% and 25%, respectively. Also, according to the results of this research, with a 92% increase in the width of the floodplain, the average flow velocity and discharge through different sections of the main channel will decrease by 24% and 33%, respectively.
    Keywords: Meandering Compound Channel, Longitudinal Velocity, Transverse Velocity, Floodplain Width Change, Numerical Simulation}
  • حسین منتصری*، حسین ساریخانی، رضا خلیلی

    فرسایش و رسوب گذاری در قوس رودخانه ها باعث ایجاد مشکلاتی در سازه های رودخانه ای می شود. ازاین رو، الگوی جریان و انتقال رسوبات در کانال های روباز پیچان رودی نگاه مهندسین رودخانه را به خود جلب کرده است. ازآنجایی که میدان جریان در خم رودخانه ها به صورت سه بعدی است، لذا در چند دهه اخیر پیش بینی تغییرات تراز بستر و تغییر مکان سواحل به کمک برنامه های کامپیوتری بیش ازپیش موردتوجه قرارگرفته است. در این مطالعه با استفاده از نرم افزار SSIIM به مدل سازی تغییرات توپوگرافی بستر کانال های پیچان رودی با مولد سینوسی و بستر متحرک پرداخته شده است و تغییرات تراز بستر در آن تحت شرایط مختلف موردمطالعه قرار گرفته است. جهت حل میدان جریان از مدل آشفتگی ، جهت برآورد بار رسوبات از روش فاین راین و برای محاسبه فشار از روش SIMPLE استفاده شده است. پس از صحت سنجی و واسنجی مدل، الگوی تنش برشی در حالت بستر صلب، با الگوی فرسایش و رسوب گذاری در حالت بستر متحرک مقایسه شده است. بررسی ها نشان می دهد مدل به خوبی توانسته تغییرات تراز بستر را پیش بینی نماید. درنهایت با تغییر در پارامترهای موثر بر فیزیک مسئله مانند انتخاب گام زمانی، شبکه بندی میدان، الگوی انفصال ترم جابه جایی معادلات حاکم، عدد فرود، نسبت عرض به عمق، زاویه پیچان رودی و منحنی دانه بندی تاثیر این عوامل بر نتایج حاصل از شبیه سازی عددی موردبررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد با افزایش عدد فرود و نسبت عرض به عمق، چاله فرسایشی و پشته رسوبی ایجادشده در کانال به تدریج به سمت پایین دست کانال مهاجرت می کند. این در حالی است که با افزایش زاویه پیچان رودی پشته رسوبی و چاله فرسایشی به سمت بالادست کانال انتقال می یابد.

    کلید واژگان: بستر متحرک, رسوب گذاری, شبیه سازی عددی, فرسایش}
    Hossien Montaseri *, Hossein Sarikhani, Reza Khalili

    Erosion and sedimentation in river arches cause problems in river structures. Therefore, the pattern of flow and transport of sediments in the open channels of meandering River has attracted the attention of river engineers. Since the flow field in the bends of rivers is three-dimensional, therefore, in the last few decades, the prediction of changes in bed level and changes in the location of banks with the help of computer programs has been given more attention.In this study, using SSIIM software, topographical changes of meandering channels with sinus generator and moving bed have been modeled, and bed level changes have been studied under different conditions. For this purpose, solid beaches Natural rivers are principal resources of water and energy. Design and operational management of natural rivers needs a complete knowledgement of mechanics of flow pattern and sediment transport. The complex three-dimensional flow characteristics inriver bends reveals the necessity of using a three-dimensional numerical model.The numerical model used in the present study is called SSIIM, an acronym for Sediment Simulation in Intakes with Multi block option. In this study, in the first step, SSIIM is applied to investigate the characteristics of turbulent flow in a Sine-Generated channel with 70-degree angle, the rectangular cross section of width B =40cm and fixed bed. In addition, a comparision has been also made between the turbulence models, the flow characteristics such as Longitudinal and transverse velocity, Water level and bed Shear stress has been considered. The results have been validated with laboratory data. The results show that SST-k-ω model has better consistency with experimental data than k-ε model. Also distribution of bed shear stress depends on Froude number although secondary flow is independent. Furthermore, distribution of bed shear stress and secondary flow is dependent on the width to depth ratio. For b/h<8, another circulation cell occurs near the outer bank.In the second step, to investigate the variation of channel bed subjected to steady flow, Channel with movable bed has been employed. Comparison of results show good agreement between computed and measured bed topography. Finally, the effective parameters including interval time step, grid size, Froude number, width to depth ratio and meandering angle has been investigated. Results show that by increasing the Froude number and the ratio of width to depth point bar and point pool gradually migrate downstream channel. Whereas by increasing meandering angle, point bar and point pool moving Upstream.

    Keywords: bed topography, sedimentation, Numerical simulation, erosion}
  • ناهید پورعبدالله*، منوچهر حیدرپور، جهانگیر عابدی کوپایی

    پرش هیدرولیکی برای از بین بردن انرژی در پایین دست سازه های هیدرولیکی از جمله سرریزها، تندآب ها و دریچه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش نتایج حاصل از اندازه گیری های آزمایشگاهی و همچنین شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی آزاد با استفاده از نرم افزار Flow 3D در 6 حالت مختلف شیب معکوس، بستر زبر و پله انتهایی با هم مقایسه شد. گفتنی است، برای شبیه سازی عددی از دو مدل آشفتگی k-ε و RNG استفاده شد. بر اساس نتایج، دقت شبیه سازی با کاربرد مدل RNG بیشتر از مدل k-ε بود. شاخص های آماری NRMSE، ME، NS و R2 برای مقایسه نتایج پروفیل سطح آب حاصل از کاربرد مدل RNG به ترتیب 4/34، 0/0052، 0/995 و 0/983 بدست آمد. همچنین مقدار این شاخص ها برای نتایج پروفیل سرعت با استفاده از مدل مذکور به ترتیب 14/92، 0/127، 0/982 و 0/962 محاسبه شد. بطور کلی میزان خطای حاصل از شبیه سازی پروفیل سطح آب و سرعت به ترتیب برابر 5/31 و 12/4 درصد بدست آمد. همچنین بیشینه خطای نتایج شبیه سازی عددی D2/D1، Lj/D2 و Lr/D1 به ترتیب برابر 12± ، 12± و 16± درصد بود. بنابراین استفاده از نرم افزار Flow-3D همراه با کاربرد مدل آشفتگی RNG برای شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی در شرایط مختلف پیشنهاد می شود.

    کلید واژگان: پرش هیدرولیکی, شبیه سازی عددی, پروفیل سطح آب, پروفیل سرعت, مدل های آشفتگی}
    N. Pourabdollah*, M. Heidarpour, Jahangir Abedi-Koupai

    Hydraulic jump is used for dissipation of kinetic energy downstream of hydraulic structures such as spillways, chutes, and gates. In the present study, the experimental measurements and numerical simulation of the free hydraulic jump by applying Flow-3D software in six different conditions of adverse slope, roughness, and positive step were compared. It should be noted that two turbulence models including k-ε and RNG were used for numerical simulation. Based on the results, simulation accuracy using the RNG model was more than the k-ε model. The statistical indices of NRMSE, ME, NS, and R2 for comparing the water surface profile were obtained at 34.3, 0.0052, 0.995, and 983 for the application of the RNG model, respectively. Also, using the RNG model, the values of these indices for the velocity profile were obtained at 14.92, 0.127, 0.9982, and 962, respectively. In general, the error of the simulated water surface and velocity profile were obtained at 5.31 and 12.4 percent, respectively. Moreover, the maximum error of the numerical simulation results of D2/D1, Lj/D2, and Lr/D1 was ±12, ±12, and 16%, respectively. Therefore, the use of Flow-3D software with the application of the RNG turbulence model is recommended for numerical simulation of the hydraulic jump in different situations.

    Keywords: Hydraulic jump, Numerical simulation, Water surface profile, Velocity profile, Turbulence models}
  • فاطمه یوسفوند، جمال محمدولی سامانی*، حسین محمد ولی سامانی، مهدی مظاهری
    با توجه به افزایش جمعیت و نیاز به تامین آب، حفظ و حراست از منابع آب سطحی و زیرزمینی موردتوجه دولت ها قرار گرفته است. یکی از منابع آلاینده رودخانه ها، ورود شوری از منابع آب زیرزمینی به رودخانه است که در این پژوهش به عنوان منابعی گسترده درنظر گرفته شده است. هدف پژوهش، یافتن شدت شوری، مکان و طول منابع با استفاده از توزیع زمانی غلظت در یک نقطه شاهد است. بدین منظور حل معکوس معادله جابه جایی- پراکندگی در رودخانه با رویکرد شبیه سازی- بهینه سازی انجام شد. برای شبیه سازی جریان و انتقال شوری از نرم افزار MIKE11 و برای بهینه سازی مجهولات مساله از الگوریتم ژنتیک استفاده گردید. استفاده از یک نقطه شاهد در بازیابی چند منبع، مجهول بودن مکان و طول منابع علاوه بر شدت و تعیین حداقل داده لازم از نمودار برای بازیابی مجهولات مساله، از مهم ترین نقاط قوت این پژوهش هستند. صحت سنجی مدل توسط مثال های فرضی، بازه 40 کیلومتری از رودخانه کارون و نیز اعمال سطوح پنج و 15 درصد خطا به داده های مشاهداتی انجام شد. نتایج موید توانایی مدل در بازیابی مشخصات چند منبع با استفاده از تنها یک نقطه شاهد می باشد. در صورت وجود سطح خطای پنج درصد در داده های مشاهداتی، بازیابی هر سه مشخصه منابع با دقت مطلوبی انجام می شود. درحالی که در سطح خطای 15 درصد، دقت مدل در بازیابی مکان و طول منابع کاهش می یابد. هم چنین برای بازیابی مشخصات هر منبع، تنها سه داده در قسمت صعودی نمودار که تحت تاثیر منبع موردنظر باشد کفایت می کند.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, شبیه سازی عددی, مدل مستقیم, مدل معکوس, معادله جابه جایی- پراکندگی, نرم افزار MIKE11}
    Fatemeh Yousofvand, Jamal Mohammad Vali Samani *, Hossein Mohammad Vali Samani, Mehdi Mazaheri
    Due to the increase in population and the need for water supply, preservation and protection of surface water and groundwater resources has been considered by governments. One of the pollutant sources in rivers is entering salinity from groundwater into the river, that in this research is considered as distributed (non-point) sources. The goal is to identify the salinity intensity, location and length of sources by measuring the temporal distribution of concentration in one observation point. For this purpose, the inverse solution of advection-dispersion equation in the river was employed using the simulation-optimization approach. MIKE11 numerical model was used to simulate flow and transfer of salinity in the river, and genetic algorithm was employed for optimization. In the proposed model, considering only one observation point with some measured intensity data for recovering several sources, unknown location and length of the sources, in addition to their intensities is the most significant advantage of the present study. The model verified by using hypothetical examples, 40 km section of the Karun River and also by applying five and 15 percent noise to the observation data. The results confirm the ability of the model to recover the specifications of several distributed sources using only one observation point. With five percent of noise in the observation data, all three specifications of sources can be recovered with the desired accuracy. While at 15 percent of noise, the accuracy of the model in recovering the location and length of sources was decreased. Also, to recover the specifications of each source, employing only three points of the measured data in the ascending part are sufficient.
    Keywords: Advection-Dispersion Equation, Backward Model, Forward Model, Genetic Algorithm, MIKE11 Software, Numerical simulation}
  • میثم زرین فر*
    در این مقاله توانایی و عملکرد دو مدل رفتاری خاک غیراشباع مقایسه شده است. یک مدل رفتاری در چارچوب پلاستیسته کلاسیک و مدل رفتاری دیگر در چارچوب پلاستیسته تعمیم یافته قرار دارند. مدل های انتخاب شده تاثیر منحنی نگهداشت آب را بر رفتار خاک غیراشباع در نظر می گیرند. ابتدا برای هر مدل رفتاری برنامه ای در قالب زبان فرترن نوشته شد. در مرحله بعدی برنامه نوشته شده به وسیله داده های آزمایشگاهی صحت سنجی شد. در انتها، 8 مسیر تنشی- مکشی متفاوت مدل سازی شد تا نقاط ضعف و قوت مدل های رفتاری مشخص گردد. نتایج نشان داد که هر دو مدل توانایی مدل سازی بارگذاری در مکش ثابت، افزایش تنش تسلیم و کاهش تغییر شکل خاک با افزایش مکش را دارا هستند. در سیکل های خشک شدگی-ترشدگی، تغییرات تنش تسلیم در مدل Sun et al., 2007 نسبت به مدل EBSZ انطباق کمتری با داده های آزمایشگاهی دارد و مدل Sun et al., 2007 توانایی مدل کردن بعضی ویژگی های مهم خاک غیراشباع را ندارد. مدل EBSZ نمی تواند کاهش حجم ناگهانی (گسیختگی) خاک غیراشباع را در زمان کاهش مکش شبیه سازی نماید. استفاده از مدل EBSZ در تحلیل های تغییر شکل خاک غیراشباع ممکن است در جهت اطمینان نباشد.
    کلید واژگان: مدل رفتاری, خاک غیراشباع, مدل سازی عددی, پلاستیسیته}
    Meysam Zarinfar *
    In this paper, the ability and performance of two unsaturated soil constitutive models are compared. One constitutive model is in the context of classical plasticity, and the other constitutive model is in the context of generalized plasticity. The selected models consider the effect of water retention curve on the unsaturated soil behavior. First, a program in FORTRAN language is written for each constitutive model. In the next step, the written program is validated with the experimental results. Finally, eight different suction-stress paths are modeled to identify the strengths and weaknesses of the constitutive models. The results showed that both models could simulate the loading at constant suction, increasing the yield stress and decreasing the soil deformation with an increase of suction. In drying–wetting cycles, the variation of the yield stress of the Sun et al., 2007 model is less consistent with experimental data than the variation of the yield stress of the EBSZ model, and Sun et al., 2007 Model cannot simulate some important properties of unsaturated soils. The EBSZ model cannot simulate a sudden volume reduction (failure) under decreasing suction in unsaturated soils. Using the EBSZ model in the deformation analysis of unsaturated soil may not be reliable.
    Keywords: Constitutive model, Unsaturated soil, Numerical simulation, Plasticity}
  • مهری صادقی، سید تقی امید نائینی، فواد کیلانه ئی، مجید گلوئی*

    یکی از اجزا مهم در هیدرولیک سدها، سرریزها هستند. مبنای طراحی سرریزهای اوجی، پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه تیز است. چنانچه پروفیل سرریز اوجی در حالت دبی حداکثر از پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه تیز تبعیت نماید، فشار وارده به کف سرریز برابر با صفر می شود. بنابراین، در این مقاله به طراحی سرریز اوجی براساس پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه تیز مستطیلی حاصل از شبیه سازی عددی در حالت دو بعدی قایم و سه بعدی و مقایسه آن با پروفیل استاندارد سرریز اوجی پرداخته شده است. نتایج نشان داد که پروفیل استاندارد سرریز اوجی و پروفیل زیرین به دست آمده از حالت دو بعدی کاملا بر یکدیگر منطبق شدند ولی در مقایسه با پروفیل سه بعدی تفاوت هایی مشاهده شد، که این مهم به عدم در نظر گرفتن دیوار هدایت ها در داخل مخزن سد مرتبط بود. با توجه به تحلیل ها، درصورتی که جریان ورودی به سرریز به صورت موازی با محور آن باشد پروفیل زیرین سرریز لبه تیز در تطابق کامل با پروفیل استاندارد خواهد بود. از آنجا که هندسه دیوار هدایت سرریزها معمولا بوسیله ساخت مدل فیزیکی در آزمایشگاه بوده و این عمل نیز اغلب بصورت سعی و خطا و با هزینه زیاد انجام می شود، در این مقاله بر اساس مطالعه موردی سرریز سد کارون 3، سعی شده است با استفاده از مدل سازی عددی نزدیکترین هندسه به هندسه دیوار هدایت سرریز که کمترین اختلاف را در سرعت-های عرضی ایجاد نماید، به دست آید. این روش باعث خواهد شد تا روند طراحی و مدل سازی فیزیکی سرریز نیز از نظر زمانی و اقتصادی بهینه تر و سریعتر انجام شود.

    کلید واژگان: سرریز اوجی, پروفیل استاندارد, سرریز لبه تیز, دیوار هدایت, شبیه سازی عددی}
    M. Sadeghi, T.O. Naeeni, F. Kilanehei, M. Galoie*

    One of the most important hydraulic structures in a dam is the spillway. The design of the ogee spillway crest is based on the lower profile of the free-flow jet passing through the sharp-crested weir. When the downstream ogee spillway profile for the design discharge conforms to the lower profile of the free-jet passing through the sharp-crested weir, the pressure on that surface of the spillway becomes zero. In this study, the design of the ogee spillway was performed initially based on both two- and three-dimensional numerical modeling and then compared to the USBR standard method. The comparison of the final numerical and analytical results showed that although the vertical two-dimensional outputs were completely in agreement with the USBR standard profile, the three-dimensional profiles were different because in this model, guide walls were not considered. According to the analysis, if the flow entering the spillway is parallel to its axis, the lower profile of the sharp-edge spillway will be in complete agreement with the standard profile. Since, the design of guide wall geometry for ogee spillways is carried out using physical modeling which iteratively revises during a high-cost trial and error procedure, this research based on the case study of the spillway of Karun-3 dam has been tried using numerical modeling. The closest geometry to the geometry of the overflow guide wall was obtained which creates the least difference in transverse velocities. In this way, the design of guide walls can be done with more accuracy and low cost in comparison to physical modeling.

    Keywords: Ogee spillway, USBR standard profile, Sharp crested weir, Guide wall, Numerical simulation}
  • سارا غفاری، سید حسین قریشی نجف آبادی*، محمدرضا مجدزاده طباطبایی

    ویژگی های هندسی و ریخت شناسی هر رودخانه از مشخصه های اصلی آن به شمار می آید که به وسیله آن برنامه ریزی مدیریتی حوضه و حفظ منابع طبیعی پیرامون آن انجام می پذیرد. مصب ها در دهانه رودخانه ها در یک منطقه مرزی بین دریا و خشکی تشکیل می شوند. تغییر شکل مصب ها بر اثر رسوب گذاری و فرسایش، باعث تغییر الگوی جریان رودخانه می شود. در این پژوهش از مدل هیدرودینامیک (HD) برای محاسبه مقادیر دبی و سرعت و از مدل انتقال رسوب (ST) برای محاسبه بار معلق و تراز بستر استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل هیدرودینامیک نشان داد که حداکثر سرعت در 17 کیلومتری ایستگاه شلمان (ابتدای بازه سوم) تقریبا 7/4 متر بر ثانیه است. این مقدار با نزدیک شدن به انتهای مصب تا حدود 5/1 متر بر ثانیه کاهش می یابد. به دلیل اهمیت نقش سیلاب ها در تغییرات بستر، مدل با استفاده از دبی سیلاب 25 ساله رودخانه شلمانرود (355 مترمکعب بر ثانیه) برای بازه یک ساله اجرا شد. پس از آن مسیر رودخانه به سه قسمت تقسیم شد و رفتار رودخانه شلمانرود با توجه به تغییر شکل ایجادشده در مقاطع هر قسمت بررسی شد. بیش ترین مقدار رسوب گذاری در قسمت اول در حالت غیرسیلابی 41/0 متر و در حالت سیلابی 1/1 متر است. در قسمت دوم رسوب گذاری افزایش می یابد و در حالت غیرسیلابی به 8/0 متر و در حالت سیلابی به 2 متر می رسد. در قسمت سوم مقدار رسوب گذاری بیش تراز قسمت های اول و دوم خواهد بود. بیش ترین مقدار رسوب گذاری در این قسمت در حالت غیرسیلابی 53/0 متر و در حالت سیلابی 4/1 متر می باشد.

    کلید واژگان: تغییرات بستر, شبیه سازی عددی, مدل انتقال رسوب, مدل هیدرودینامیک, مصب, مورفولوژی, نرم افزار MIKE21}
    Sara Ghaffari, Seyed Hossein Ghoreishi Najaf Abadi *, MohamadReza Majdzadeh Tatatabaei

    Geometric and morphological characteristics of each river are its main characteristics by which the management planning of the basin and the conservation of natural resources around it is done. Estuaries are formed at the mouth of rivers in a border area between sea and land. Deformation of estuaries due to sedimentation and erosion changes the pattern of river flow. In this research, the hydrodynamic model (HD) is used to calculate the flow rates and velocity and the sediment transport model (ST) is used to calculate the suspended load and bed level. The results of the hydrodynamic model showed that the maximum speed at 17 km of Shalmaneh station (beginning of the third interval) is approximately 4.7 m /s. This value decreases to about 1.5 meters per second as we approach the end of the estuary. Due to the importance of the role of floods in bed changes, the model was implemented using the 25-year flood discharge of Shalmanrood River (355 cubic meters per second) for a period of one year. After that, the river route was divided into three parts and the behavior of Shalmanrud river was studied according to the deformation created in the sections of each part. The maximum amount of sediment in the first part is 0.41 m in non-flood condition and 1.1 m in flood condition. In the second part, sedimentation increases and in non-flood state reaches 0.8 meters and in flood state reaches 2 meters. In the third part, the amount of sediment will be more than the first and second parts. The maximum amount of sediment in this part is 0.53 m in non-flood condition and 1.4 m in flood condition.

    Keywords: Bed changes, estuary, hydrodynamic model, MIKE21 software, Morphology, Numerical simulation, sediment transport model}
  • میرعلی محمدی*، حمزه ابراهیم نژادیان، محسن عسگرخان مسکن، ونوس وزیری

    بررسی آمار خسارت سالانه ناشی از وقوع سیلاب ها در ایران و جهان بیانگر گستردگی صدمات ناشی از سیلاب به منابع طبیعی و انسانی مناطق مختلف است. تعیین پهنه سیلابی رودخانه ها در راستای صیانت از منابع ملی و کاهش خسارات سیل، امکان حفاظت رودخانه در مقابل دست اندازی و احداث هرگونه تاسیسات غیرمجاز در آن را فراهم می سازد. از این رو در تحقیق حاضر به منظور ارزیابی قابلیت مدل های عددی در شبیه سازی پهنه سیلابی رودخانه ها بازه ای از رودخانه قوشقرای آذرشهر با استفاده از مدل هیدرولیکی دوبعدیHEC-RAS 5.0.7 و مدل یک بعدی HEC-RAS شبیه سازی و مقایسه شد. تغییرات مشخصه های هیدرولیکی جریان سیلابی شامل عمق، سرعت در مقاطع عرضی مختلف در مدل ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نتایج تراز سطح آب (عمق جریان) مدل دوبعدی HEC-RAS نسبت به مدل یک بعدی، کمترین خطا را در مقایسه با سایر پارامترهای هیدرولیکی جریان سیلابی دارد. مدل دوبعدی HEC-RAS، بیشترین میزان خطا را در پارامتر سرعت جریان با مدل یک بعدی نشان داد. به علاوه مدل دوبعدی HEC-RAS 5.0.7، سطح پهنه سیل گیر را 12/46 درصد بیشتر از مدل یک بعدی HEC-RAS نشان می دهد که تطبیق پهنه های حاصل روی وضع موجود رودخانه و مقایسه با عکس هوایی سال 1346 رودخانه، گویای دقت بالاتر مدل دوبعدی HEC-RAS در تخمین پهنه سیلابی رودخانه است.

    کلید واژگان: سیلاب, شبیه سازی عددی, نرم افزار HEC-RAS, پهنه سیل}
    M.A. Mohammadi*, H. Ebrahimnezhadian, M. Asgarkhan Maskan, V. Vaziri

    The study of annual damage statistics due to floods in Iran and the world shows the extent of flood damage to natural and human resources in different regions. Determining the flood zone of rivers in order to protect national resources and reduce flood damage provides the possibility of protecting the river from encroachment and the construction of any unauthorized facilities in it. Therefore, in the present study, the capability of numerical models in simulating the flood zone of rivers was evaluated in the range of Azarshahr Qushqura river and the two-dimensional hydraulic model HEC-RAS 5.0.7 and one-dimensional HEC-RAS model were compared. Changes in the hydraulic characteristics of the flood flow including depth and velocity of the flow at different cross sections of the models were evaluated. The results showed that the water surface level (flow depth) of the two-dimensional model HEC-RAS compared to the one-dimensional model had the lowest error as compared to other hydraulic parameters of flood flow. The two-dimensional HEC-RAS model showed the highest error rate in the flow velocity parameter in comparison to the one-dimensional model. The results indicated that two-dimensional HEC-RAS model V5.0.7 determined the surface of the flood zone 12.46 % more than the one-dimensional HEC-RAS model. The confirmation of the resulting zones on the current state of the river and comparison with the river aerial photo of 1346 indicated the higher accuracy of the two-dimensional HEC-RAS model in estimating the flood zone of the river.

    Keywords: Flood, Numerical simulation, HEC-RAS software, Flood zone}
  • زینب طالبی، خلیل اژدری*، سید حسین حسینی

    در تقاطع های راست گوشه سه شاخه یا چهار شاخه کانال های روباز، مطالعه جدایی جریان بسیار حایز اهمیت می باشد. برخی پارامترهای موثر در این زمینه نسبت دبی ورودی و عمق جریان می باشد که در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی و نسبت ارتفاع سرریزها (عمق جریان) در الگوی جریان و ابعاد ناحیه جداشدگی به صورت عددی شبیه سازی شده است. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد که مدل k-ω بیشترین مطابقت را با نتایج آزمایشگاهی دارد، به طوریکه میزان خطای شبیه سازی کمتر از 20% بود. ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال های اصلی و فرعی با نسبت دبی ورودی رابطه مستقیم داشت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریزهای خروجی، عمق جریان افزایش یافت و منجر به کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی شد. مطابق نتایج عددی، ابعاد ناحیه جداشدگی در راستای قایم از کف کانال به سطح آب افزایش یافت، به طوری که برای نسبت دبی 6/0 و نسبت ارتفاع سرریز 377/0، طول ناحیه جداشدگی در کف کانال، فاصله 1/0 متر از کف و در سطح آب به ترتیب در حدود 60 سانتیمتر، 75 سانتیمتر و 85 سانتیمتر بود. بنابراین از سطح آب به سمت کف کانال طول ناحیه جداشدگی در حدود 29% کاهش یافت.

    کلید واژگان: تقاطع چهار شاخه, شبیه سازی عددی, ناحیه جداشدگی, نسبت ارتفاع سرریزهای خروجی, نسبت دبی ورودی}
    Zeynab Talebi, Khalil Azhdary, Hossien Hossieni

    Study of separation zone is so important in right-angled three-branch or four-branch open channel junctions. Some effective parameters in this case are inlet discharge ratio and flow depth which in this research the effect of inlet discharge ratio and weir height ratios (flow depth) on flow pattern and dimensions of separation zone has been simulated numerically. Investigation of numerical results showed that k-ω model well validated with experimental results and had good agreement, so that simulation error was less than 20%. Dimensions of separation zone in main and side channels were directly proportional with the inlet discharge ratio. Also as increases of height ratio of outlet weirs, flow depth increases and separation zone dimensions decreased. According to the analysis of numerical results, dimensions of separation zone in vertical direction, of the channel bed to water surface increased, so that for discharge ratio 0.6 and height ratio of outlet weirs 0.377, length of separation zone at the channel bed, 0.1 m up the bed and water surface was about 60 cm, 75 cm and 85 cm, respectively. So of the water surface towards the channel bed, length of separation zone decreased about %29.

    Keywords: Four-branch junction, Height ratio of outlet weirs, inlet discharge ratio, numerical simulation, Separation Zone}
  • حمیدرضا سماع، معصومه رستم آبادی*، امیر خسروجردی، مجتبی مهرآیین

    انرژی جنبشی زیاد جریان فوق بحرانی خروجی از سرریزها، مجراهای میانی و تحتانی در بدنه سدها که اغلب بصورت جت طراحی می شوند، در تعامل با بستر فرسایش پذیر می توانند پایداری سازه های واقع شده در مسیر آنها را به مخاطره اندازند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی مکانیزم جریان و آبشستگی ناشی از عملکرد همزمان جت های ریزشی و دیواره است. بدین منظور الگوی جریان و آبشستگی ایجاد شده ناشی از برخورد جت ها با استفاده از مدل عددی Flow3D شبیه سازی شده است. پس از صحت سنجی نتایج مدل عددی با داده های آزمایشگاهی، بردارهای سرعت، جریان های ثانویه ناشی از برخورد جت ها، پارامترهای هندسه آبشستگی شامل عمق و طول حفره آبشستگی و نیز ارتفاع برآمدگی، از شروع آبشستگی تا زمان تعادل بستر در زمان های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل الگوی جریان نشان داد با برخورد دو جت، یک جریان گردابی ساعتگرد در محل برخورد جت ها تشکیل می شود که منجر به فرسایش بستر رسوبی می شود. با گذشت زمان و تجمع رسوبات در پایین دست چاله آبشستگی، جدایش جریان در بالای برآمدگی اتفاق می افتد و یک جریان گردابی پادساعتگرد در بالادست برآمدگی بوجود می آید. بررسی مکانیزم آبشستگی نشان داد بیشترین نرخ فرسایش در مراحل اولیه فرآیند آبشستگی اتفاق می افتند، به طوریکه در 15 درصد ابتدایی زمان تعادل شبیه سازی، به ترتیب 80، 67 و 76 درصد بیشینه طول، عمق و عرض آبشستگی رخ داده است. نتایج بدست آمده از مدل عددی به ترتیب با خطای 86/1، 7/7 و 31 درصد پارامترهای بیشینه عمق، طول و ارتفاع برآمدگی را در مقایسه با مقادیر آزمایشگاهی پیش بینی نمودند.

    کلید واژگان: شبیه سازی عددی, مکانیزم جریان و آبشستگی, برخورد جت ها, عمق آبشستگی, ارتفاع برآمدگی}
    Hamidreza Samma, Masoumeh Rostam-Abadi *, Amir Khosrojerdi, Mojtaba Mehraein

    High kinetic energy of supercritical flow formed from spillways as well as middle and bottom outlets of the dam body are commonly considered a water jet. This flow type in interaction with the erodible bed can endanger the stability of structures located in its path. The main purpose of this study is to assess the mechanisms of flow and scour due to simultaneous operations of wall and impinging jets. To this end, the flow pattern and the scouring process has been simulated by Flow3D. First, the numerical model results are validated against experimental data. Then the velocity vectors, secondary currents due to the collision of water jets, and the geometric parameters of scour (e.g., scour depth, scour length, and ridge height) are investigated at various stages from the beginning of the scouring process to the equilibrium. The results of the flow pattern analysis indicated that by the collision of water jets, a single clockwise rotating vortex is formed at intersection of the jets. The latter vortex leads to further erosion of a sediment bed. Flow separation occurs at the top of the ridge due to the accumulation of the eroded sediments at the downstream of the scour hole over time. A counter-clockwise vortex is generated at the upstream of the ridge as a result of the flow separation. Investigation of the scour mechanism demonstrated that the highest scouring propagation rate occurs during the early stages of the scouring process.

    Keywords: Numerical simulation, mechanisms of flow, scour, intersection of jets, Scour depth, ridge height}
  • مجید حیدری *، سعید شعبانلو، بابک سان احمدی

    در این مطالعه، میدان جریان آشفته درون کانال‌های مستطیلی دارای سرریز جانبی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D شبیه سازی می‌شود. برای صحت سنجی نتایج مدل‌سازی از اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی هاگر (1982) استفاده می‌شود. همچنین برای شبیه سازی آشفتگی جریان از مدل‌های آشفتگی k-ε استاندارد و RNG k-ε بهره برده می‌شود. نتایج مدل سازی عددی نشان می‌دهد که مدل آشفتگی RNG k-ε از دقت بیشتری برخوردار است. بر اساس نتایج مدل‌سازی، مقدار RMSE و R2 برای مدل آشفتگی k-ε استاندارد به ترتیب برابر 005/0 و 969/0 محاسبه گردیده است. این در حالی است که مقادیر مذکور برای مدل آشفتگی RNG k-ε به ترتیب مساوی 004/0 و 971/0 تخمین زده شده است. همچنین تجزیه و تحلیل نتایج عددی حاکی از دقت مناسب مدل عددی در پیش‌بینی نتایج آزمایشگاهی است. به عنوان مثال مقادیر RMSE و ضریب همبستگی برای مدل مذکور به ترتیب برابر مساوی 004/0 و 971/0 محاسبه گردیده است. در ادامه تاثیرات طول دهانه سرریز جانبی بر روی الگوی جریان مورد بررسی قرار می‌گیرد. به همین منظور سه مدل عددی مختلف با سرریزهای به طول یک، 7/0 و 5/0 متر تعریف می‌شود. بر اساس نتایج مدل سازی، با کاهش طول دهانه سرریز جانبی مقدار عدد فرود جانبی در امتداد سرریز جانبی کاهش می‌یابد. در مقابل با کاهش طول دهانه سرریز جانبی، حداکثر مقدار فشار میدان جریان برای مدل با طول دهانه 5/0 متر پیش‌بینی شد. به عبارت دیگر حداکثر مقادیر فشار برای مدل‌های با سرریز به طول 1، 75/0 و 5/0 متر به ترتیب برابر 271، 286 و 317 پاسکال محاسبه گردید.

    کلید واژگان: طول دهانه, سرریز جانبی, کانال مستطیلی, شبیه سازی عددی, مدل FLOW-3D}
    Majeid Heydari *, saeid shabanlou, Babak Sanahmadi

    In this study, the turbulent flow field in rectangular channels with side weir is simulated using the FLOW-3D software. To verify the modeling results, the experimental measurements obtained by Hager (1982) are used. Also, for simulating the flow turbulence the standard k-ε and RNG k-ε turbulence models are used. The numerical modeling results show that the RNG k-ε turbulence model has more accuracy. According to the modeling results, the RMSE and R2 values for the standard k-ε turbulence model are calculated 0.005 and 0.969, respectively. Meanwhile, these values for the RNG k-ε turbulence model are estimated 0.004 and 0.971, respectively. Also, analysis of the numerical results indicates the acceptable accuracy of the numerical model in predicting the experimental results. For example, the RMSE and correlation coefficient values for the mentioned model are calculated 0.004 and 0.971, respectively. Subsequently, the effects of the side weir inlet length on the flow pattern are investigated. For this purpose, three different numerical models with weirs with lengths of 1m, 0.7m and 0.5m are defined. According to the modeling results, by decreasing the inlet length the side Froude number value along the side weir decreases. In contrast, by decreasing the side weir inlet length the maximum value of the flow field pressure for the model with a inlet length of 0.5m is predicted. In other words, the maximum pressure values for the models with side weirs with lengths of 1m, 0.75m and 0.5m are calculated 271pa, 286pa and 317pa, respectively.

    Keywords: Inlet Length, Side weir, Rectangular Channel, Numerical simulation, Flow-3D model}
  • فاطمه زهرا اسدی، رامین فضل اولی*، علیرضا عمادی

    بررسی و شناخت مسایل مربوط به تغییرات رودخانه ها یکی از عوامل مهم در علوم هیدرولیک رسوب و مهندسی رودخانه است. این مطالعات می تواند به کمک مدل های فیزیکی، ریاضی و یا هردو انجام گیرد، ولی به دلیل محدویت های مالی و زمانی، مدل های ریاضی عمومی تر بوده و اغلب مورد استفاده قرار می گیرند. در پژوهش حاضر از مدل ریاضی GSTARS به منظور مطالعه فرسایش و رسوبگذاری و انتخاب مناسب ترین تابع در بازه ای به طول 12/5 کیلومتر از رودخانه تالار در استان مازندران استفاده شد. شبیه سازی مدل بر اساس داده های هندسی 55 مقطع عرضی سال 1385، دبی روزانه ایستگاه هیدرومتری شیرگاه واقع در ابتدای بازه و مشخصات رسوب انجام شد. صحت سنجی مدل با استفاده از مقاطع عرضی نقشه برداری شده در سال 1390 نشان داد معادله انتقال رسوب یانگ، بیشترین تطابق را با واقعیت داشته و می تواند برای پیش بینی روند تغییرات بستر رودخانه مورد استفاده قرار گیرد. میزان رسوب خارج شده از بازه با استفاده از رابطه یانگ، معادل 8590 تن در سال برآورد شد. همچنین بررسی پروفیل طولی رودخانه با توابع انتقال رسوب مختلف نشان داد بازه مطالعاتی در محدوده انتهایی دارای روند فرسایشی بوده و قابلیت برداشت شن و ماسه را ندارد.

    کلید واژگان: تغییرات بستر, رودخانه تالار, شبیه سازی عددی, فرسایش و رسوبگذاری, واسنجی رسوبی}
    F.Z. Asadi, R. Fazloula*, A. Emadi

    Investigating and understanding river change issues is one of the important factors in sediment hydraulic sciences and river engineering. These studies can be done with the help of physical, mathematical models, or both, but due to financial and time constraints, mathematical models are more general and often used. In this study, the GSTARS model was used to investigate erosion and sedimentation and select the most appropriate function in 12.5 km in length from the Talar river in Mazandaran Province. Simulation using the 55 sections taken in 2006, the daily flow data of the hydrometric station of the Shirgah, located at the beginning of the rich and characteristics of the river sediment, was done. The calibration and validation of the model with cross sections taken in 2012 showed that Yang's sediment transport equation has the highest correlation with reality and can be used to predict river change. The amount of sediment depleted from the case study using the Yang equation is estimated at 8590 tons per year. Also, the study of longitudinal profiles of the river with different sediment transfer functions showed that the study reach at the end range has an erosion trend and is not capable of sand and gravel mining.

    Keywords: Bed changes, Talar river, Numerical simulation, Erosion, sedimentation, Sediment calibration}
  • سید محمدهادی مشکاتی*، سید علی اکبر صالحی نیشابوری

    در این تحقیق مدل عددی سه بعدی برای شبیه سازی الگوی جریان در آبگیری از کانال قوسی شکل توسعه داده شده است. با توجه به انحنای مرزهای جریان و شبکه محاسباتی، معادلات سه بعدی ناویراستوکس در مختصات منحنی الخط غیرمتعامد و جابجانشده حل شده و با عنایت به پیچیدگی حاکم بر شرایط جریان، برای حل ترم های آشفتگی از مدل  برای اعداد رینولدز پایین استفاده شده است. انفصال معادلات با استفاده از روش حجم محدود صورت پذیرفته است و جهت گسسته سازی ترم های پخش و انتقال به ترتیب از طرح های اختلاف مرکزی و قاعده توانی و برای جفت نمودن میدان جریان و فشار از طرح نیمه ضمنی پایدار استفاده شده است. همچنین جهت افزایش راندمان مدل از یک بلوک با دامنه متغیر برای شبیه سازی هر دو کانال قوسی شکل و آبگیر استفاده شده است. مدل توسعه داده شده ابتدا در دو آزمون جریان در قوس 180 درجه و آبگیری از کانال مستقیم صحت سنجی گردید. سپس الگوی جریان در آبگیری از قوس 180 درجه برای زاویه استقرار 40 درجه و تحت زاویه آبگیری 45 درجه شبیه سازی و با داده های آزمایشگاهی موجود مقایسه گردید. متوسط خطای مدل سازی در کانال اصلی و آبگیر به ترتیب در حدود 3/7 و 7/19 درصد بوده است که در مقایسه با نتایج سایر مدل های تجاری در حد قابل قبول می باشد.

    کلید واژگان: شبیه سازی عددی, مدل سه بعدی, آبگیر, قوس 180 درجه}
    S.M. Hadi Meshkati *, S. AliAkbar Salehi

    In this research, a three-dimensional numerical model has been developed to simulate the flow pattern at lateral intake in 180-degree bend. Due to the curvature of flow boundaries and computational grid, the three-dimensional Navier-Stokes equations are solved in nonorthogonal and nonstaggered curvilinear coordinates, and given the complexity of the flow conditions, the k-ω model for low Reynolds numbers is used to solve turbulence terms. The equations are discretised by the finite volume method and the central difference and power law algorithm are used to discretise the diffusion and convection terms, and the stable semi-implicit (SIMPLEC) is used to couple the flow and pressure field. Also, to increase the efficiency of the model, one block with variable domain has been used to simulate both channels (main and intake). The developed model was first validated in two tests of flow in 180-degree bend and the lateral intake in a straight flume. Then flow pattern at the lateral intake in 180-degree bend for 45-degree diversion angle in the establishment angle of 40-degree was simulated and compared with the available laboratory data. The average modeling error in the main channel and intake was about 7.3% and 19.7%, respectively, which is acceptable compared to the results of other commercial models.

    Keywords: Numerical simulation, 3D model, Intake, 180-degree bend}
  • مهدی ملک محمودی*، علی احمدی بادجانی، طاهر رجایی، محمد جوادی راد

    هدف از این پژوهش شناخت رفتار آبخوان دامنه نسبت به تنش های مختلف آبی و ارایه رابطه ای برای برداشت بهینه آب زیرزمینی از این آبخوان می باشد. ابتدا از سامانه اطلاعات جغرافیایی برای پردازش داده های زمین شناسی، هیدرولوژیکی و هیدروژیولوژیکی و سپس کد MODFLOW-2000 برای شبیه سازی جریان استفاده شده است. پس از شبیه سازی اولیه، پارامتر هدایت هیدرولیکی در حالت پایدار (فروردین 1384) و در حالت ناپایدار (1383-1384) پارامتر هدایت هیدرولیکی و ضریب آبدهی ویژه واسنجی گردید. سپس برای یک دوره 18 ماهه، با داده های سال 91-92 و برای پارامترهای بهینه شده آزمون صحت سنجی انجام شد. برای پیش بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی و تاثیر پمپاژ آب از آبخوان دامنه، دو سناریو مدیریتی متفاوت برای یک بازه زمانی 102 ماهه، تعریف شد. نتایج تحلیل مدل عددی مبین این است که اگر با وضعیت فعلی از آبخوان بهره برداری شود افت شدید آب در آبخوان و خشک شدن تدریجی آبخوان در آینده ادامه پیدا خواهد-کرد بطوری که حداکثر افت در محدود چاه مشاهداتی 5 به میزان 20/12 متر و حداقل مقدار افت در محدود چاه مشاهده ای 3 به میزان 70/1 متر می باشد. البته کاهش دبی پمپاژ باعث بهبود نسبی این وضعیت می شود. پس با توجه به اینکه آبخوان دامنه کاملا توسعه یافته است، نمودار تغذیه-پمپاژ استخراج گردید. نتایج نشان می دهد که با استفاده از نمودار تغذیه-پمپاژ می توان سطح آب را با در نظر گرفتن مسایل اقتصادی و زیست محیطی در یک حد مشخصی کنترل کرد و محدوده هایی از آبخوان که نزدیک مرز آبخوان (مرز های تراوا) هستند تحت تاثیر این مرزها قرار گرفته و چاه های بهره برداری در این محدوده کمترین اثر را روی افت سطح آب دارند.

    کلید واژگان: شبیه سازی عددی, مدل آب های زیرزمینی, آبخوان دامنه, نوسانات سطح آب, MODFLOW}
    Mehdi Malekmahmoudi *, Ali Ahmadi Badejani, Taher Rajaee, Mohammad Javadi Rad

    In this study, an Analytical program has been conducted to identify the behavior of of amplitude aquifer to different water turbulence and find a relationship for optimal groundwater abstraction of this aquifer. The geographic information system is first used to process geological, hydrological, and hydrogeological data, and then the MODFLOW-2000 code is used to simulate the flow. After the initial simulation, the hydraulic conductivity parameter in a stabilized steady situation (April 2005) and in a unstable situation (2004-2005) The hydraulic conductivity parameter and the discharge coefficient, in particular, were measured. Then, for a period of 18 months, with the data of 2012-2013 and for the optimized parameters, the validation test was performed. Two different management scenarios for a 102-month period were defined to predict groundwater level fluctuations and the effect of water pumping from the domain aquifer. The results of the numerical model analysis show that if the aquifer is operate with the current situation, the sharp drop in water in the aquifer and the gradual drying of the aquifer will continue in the future, so that the maximum and minimum drop limit of observation wells number 5 und 3 is respectively 12/20 meters and 1.70 meters. Of course, lowering the discharge pumping rate will improve this situation. Therefore, considering that the range amplifier is fully developed, the power supply-pumping diagram was drawn. The results show that by using the nutrition-pumping diagram, the water level can be controlled to a certain extent by considering economic and environmental issues and the areas of aquifer that are close to the aquifer (trava boundaries) are affected and the wells operating in this area have the least effect on the drop in water level.

    Keywords: numerical simulation, Groundwaters modelling, Damanh Aquifer, Water level fluctuations, MODFLOW2000}
  • یوسف حسن زاده، نازیلا کاردان*، علی تمیزی
    یکی از عوامل کاهش هزینه ساخت پل ها، استفاده از پایه های مجاور می باشد. در پایه های مجاور تاثیر جریان های متلاطم پیرامون پایه ها بر یکدیگر، فاصله پایه ها و میزان آبشستگی حایز اهمیت می باشند. در این پژوهش با تحقیق در مورد نحوه قرارگیری پایه های مجاور با دو مقطع هندسی و با فواصل متفاوت و بررسی تاثیر آن بر مقدار آبشستگی موضعی پایه ها و الگوی فرسایش بستر، سعی در ارایه ترکیب مناسب و کارآمد از پایه های مجاور در راستای کاهش میزان آبشستگی شده است. مدل سازی عددی توسط نرم افزار Flow3D انجام شده است. مدل های طراحی شده در دو مقطع هندسی دایره ای و مرکب و در دو حالت چیدمان پایه های مجاور عمود بر جهت جریان و موازی جهت جریان در شش فاصله متغیر برای هر حالت می باشد که در کل تعداد 26 مدل شبیه سازی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. با بررسی تغییرات در فاصله بین پایه ها در دو حالت مشخص شد که با کاهش فاصله، به دلیل ایجاد مانع وسیع تر در برابر جریان و ایجاد جت آب در میان پایه ها، آبشستگی به طور چشمگیری افزایش می یابد. با افزایش فاصله، این عمق کاهش یافته و در فاصله S=4D و بیشتر پایه های مجاور، تاثیری بر میزان و الگوی آبشستگی نداشته و مناسب ترین فاصله S=2.75Dبه دست آمد. در حالت پایه های موازی جریان، مشخص شد که فاصله تاثیری بر میزان آبشستگی پایه بالادست نداشته و فقط بخش میانی با افزایش فاصله دچار تغییرات کمی می شود که با کاهش فاصله این تاثیر کم و با افزایش فاصله مشهود می باشد. در پایه مرکب، تمام موارد ذکرشده صادق بوده ولی میزان آبشستگی ها با کاهش همراه است.
    کلید واژگان: آبشستگی, پایه پل, پایه های مجاور, شبیه سازی عددی, نرم افزار FLOW3D}
    Yousef Hassanzadeh, Nazila Kardan *, Ali Tamizi
    Utilizing adjacent piers is one of the cost reduction factors in bridge construction. The impact of turbulent flow around piers on each other, piers distance and the amount of scouring in the adjacent piers are of great importance. In this research, it is tried to present a convenient and efficient combination of adjacent piers in order to reduce the amount of scour by analyzing the placement of these piers in two different shapes and various distances from each other and its impact on the amount of local scouring and the bed erosion pattern. Numerical simulation is done by FLOW3D software. Designed models for two cylindrical and combined shapes of piers in two specific placements, side by side and tandem, and in 6 different distance between the two piers for each state, totally 26 simulation models were simulated and investigated. It is found that the scouring depth increases significantly by decreasing distance between piers which creates a wider obstacle against the flow and water jet between the piers. The flow depth is decreased by increasing this distance and the adjacent piers have no impact on the amount and pattern of scouring in S=4D and higher distances away from each other and the most suitable distance was obtained at S=2.75D. In the tandem cases, it was found that the piers distance does not have any impact on the amount of scouring at the upstream and just the middle part experiences quantitative changes in the bed level; this impact is low by decreasing the distance and obvious by increasing the distance. All the mentioned items are correct in the combined pier, but the amount of scouring shows reduction.
    Keywords: Scouring, Bridge Pier, Adjacent piers, Numerical simulation, FLOW3D software}
  • مجید حیدری*، سعید شعبانلو

    سرریزهای جانبی بر روی دیواره جانبی کانال های اصلی تعبیه می شوند. با رسیدن جریان به سرریز جانبی، جریان اضافی از روی تاج سرریز جانبی ریزش کرده و به سمت کانال جانبی هدایت می شود. جریان درون کانال های دارای سرریز جانبی جزء جریان های متغیر مکانی محسوب می شود. در این مطالعه، جریان سه بعدی درون کانال های مستطیلی دارای سرریز جانبی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D شبیه سازی شد. برای شبیه سازی آشفتگی جریان از مدل های آشفتگی k-ε استاندارد و RNG k-ε استفاده شد. بر اساس نتایج مدل سازی عددی، دقت مدل آشفتگی k-ε RNG بیشتر از مدل آشفتگی k-ε استاندارد بود. همچنین برای تخمین تغییرات سطح آزاد جریان از روش حجم سیال استفاده شد. در این مطالعه، سرعت با دقت قابل قبولی پیش بینی شد. به عبارت دیگر، مقادیر میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE)برای مولفه های طولی، ضخامت و قایم به ترتیب برابر 480/0، 468/0 و 519/3 درصد محاسبه شد. سپس تاثیر عرض سرریزهای جانبی لبه تیز و لبه پهن بر روی مشخصات میدان جریان درون کانال اصلی در امتداد سرریز جانبی برای سه مدل مختلف با ضخامت؜های 01/0، 05/0 و 15/0 متر مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج حل عددی، با افزایش مقدار ضخامت تاج سرریز جانبی، مقدار تنش برشی در مجاورت تاج سرریز جانبی به شکل قابل ملاحظه ای افزایش یافت.

    کلید واژگان: الگوی جریان, سرریز جانبی لبه تیز و لبه پهن, شبیه سازی عددی, کانال مستطیلی}
    M Heydari *, S Shabanlou

    Side weirs are installed on the side wall of main channels. By reaching the flow to the side weir, the exceeded flow falls from the side weir crest and is directs to the side channel. The flow within the channels with side weirs is considered as spatially varied flow. In this study, the three-dimensional flow in a rectangular channel with side weir was simulated by the FLOW-3D software. For simulating the turbulence of the flow, the standard and RNG turbulence models were used. According to the modeling results, the accuracy of the RNG turbulence model was higher than that of the standard model. Furthermore, the Volume of Fluid (VOF) model was used for estimating the variations of the flow free surface. In the study, the velocity was predicted with an acceptable accuracy. Also, the MARE values for the longitudinal, transverse and vertical components were estimated 0.480, 0.468 and 3.519 percent, respectively. Then, the effects of sharp and broad crested weirs on the characteristics of the flow field in the main channel along the side weir for three different models with width of 0.01, 0.05 and 0.15 m were investigated. According to the numerical modeling results, by increasing the width of the side weir crest the shear stress value in the vicinity of the side weir crest increase significantly.

    Keywords: Flow pattern, Numerical simulation, Rectangular Channel, Sharp-crested, broad-crested side weir}
  • سید محمدهادی مشکاتی*، سید علی اکبر صالحی نیشابوری

    در این پژوهش به وسیله یک مدل عددی سه بعدی، فرآیند آبگیری از کانال مستقیم شبیه سازی شد. این مدل معادلات ناویر استوکس را در سه بعد به طور کامل و با روش حجم محدود حل نموده و از مدل  استاندارد برای حل معادلات آشفتگی استفاده می نماید. جهت شبیه سازی کانال اصلی و انحرافی تنها از یک بلوک محاسباتی به تغییر دادن تعداد سلول ها در جهت عرضی استفاده شده است. معادلات در شبکه منحنی الخط غیرمتعامد و جابجا نشده، منفصل شده اند. طرح انفصال توانی برای گسسته سازی پارامترهای مختلف معادلات و الگوریتم نیمه ضمنی جهت حل هم زمان میدان جریان و فشار به کار گرفته شده است. مدل حاضر با شبیه سازی الگوی پیچیده جریان در فرآیند آبگیری از کانال مستقیم مورد ارزیابی و صحت سنجی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که مدل حاضر الگوی جریان را از منظر کیفی و نواحی جداشدگی و برگشتی به طور مناسبی شبیه سازی نموده است. همچنین خطای مدل سازی پروفیل های سرعت طولی در قیاس با داده های آزمایشگاهی در کانال اصلی به ترتیب در نواحی مجاور آبگیر و پایین دست آن در حدود 3/6 و 9/10 درصد و در کانال آبگیر و در خارج از محدوده افتادگی جریان در ابتدای آن به میزان 5/14درصد بوده است. این نتایج در مقایسه با نتایج مدل عددی مشابه توسط سایر محققین، بیانگر همخوانی قابل قبول بین نتایج به دست آمده از مدل حاضر با نتایج آزمایشگاهی بوده و نشان می دهد مدل حاضر قادر است بدون نیاز به برخی الزامات مربوط به روش های چندبلوکی، الگوی جریان در چنین جریان های پیچیده ای را با دقت قابل قبولی شبیه سازی نماید.

    کلید واژگان: شبیه سازی عددی, مدل سه بعدی, آبگیری از کانال مستقیم}
    S.M. Hadi Meshkati *, S. Aliakbar Salehi

    In this paper, using a 3D numerical model, the flow pattern at lateral intake was simulated. A three-dimensional finite volume model with standard  was developed to solve turbulence equations. In order to simulate the main and diversion channels, only one block with varied domain arrays was used. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations are solved in a curvilinear non-orthogonal coordinate system with collocated grid. Pressure correction algorithm of SIMPLE and convection schemes of Power Law are applied to the model. In addition, for velocity-pressure coupling; the Rhie and Chow method were used. Experimental data obtained from laboratory study is utilized to verify the model computations. The flow pattern at lateral intake with one-block numerical method was modeled. The numerically modeled results show acceptable agreement with the measured data and demonstrate the capability of the developed numerical model.

    Keywords: Numerical simulation, 3D model, lateral intake}
  • رسول قبادیان*، حامد شکری

    چگونگی تغییرات غلظت رسوب معلق در طول مسیر رودخانه و بررسی عوامل تاثیرگذار بر آن همواره مورد توجه مهندسین علم هیدرولیک و محیط زیست می باشد. عدم وجود ایستگاه های اندازه گیری کافی و مشکلات نمونه برداری رسوب معلق، تهیه مدل هایی که به درستی رسوب معلق را در طول مسیر رودخانه روندیابی نمایند ضروری می نماید. در طبیعت رسوب بصورت نامتعادل انتقال می یابد در حالی که خیلی مدل های تجاری حالت ظرفیت حمل یا متعادل را در نظر می گیرند. از این رو در تحقیق حاضر مدلی عددی تهیه شده با حل عددی معادله تک بعدی انتقال و پخش غیرماندگار روندیابی رسوب معلق در یک بازه رودخانه ای را در شرایط عدم تعادل انجام می دهد. پس از صحت سنجی مدل، تاثیر ده روش عددی منفصل سازی، پنج معادله انتقال رسوب، هشت رابطه ضریب پخشیدگی و هشت رابطه سرعت سقوط ذره بر تغییرات بار رسوب معلق در طول بازه مورد مطالعه بررسی شد. نتایج تحقیق نشان داد استفاده از رابطه تجربی وایف مقدار رسوب معلق بیشتری را نسبت به سایر روابط دیگر برآورد می کند. در میان روابط سرعت سقوط ذره رابطه استوکس سرعت سقوط بیشتری را برآورد می کند که باعث می شود احتمال معلق شدن ذرات رسوب کمتر و در نتیجه غلظت آن نسبت به سایر روش ها کمتر باشد. همچنین در بین روش های منفصل سازی روش وان لییر خطای کمتری را دارا است. از طرفی رابطه الدر کمترین و رابطه کاشفی پور– فالکونر بیشترین مقدار پخشیدگی را در هیدروگراف غلظت از خود بجا می گذارند. علاوه بر این نتایج تحقیق حاضر نشان داد غلظت رسوب برآورد شده در حالت عدم تعادل حدود 7/11 درصد بیشتر از ظرفیت حمل بار معلق محاسبه شده توسط روابط تجربی می باشد.

    کلید واژگان: روندیابی رسوب معلق, سرعت سقوط, شبیه سازی عددی, ضریب پخشیدگی, معادله انتقال و پخش}
    rasool ghobadian*, hamed shekari
    Introduction

     The concentration changes of suspended load along the river reach and the contributing factors are of importance for hydraulic and environmental engineers. The first step to calculate the concentration of suspended sediment load is determining the flow hydraulic characteristics along a river reach. Although most of flow in nature are unsteady, the quasi-steady flow condition was considered to be simple in this study and the water surface profile along the river reach with irregular cross sections was calculated by standard step-by-step method. In order to calculate suspended sediment load under non-equilibrium condition, the advection-diffusion equation with source term was numerically solved. In the present sediment model, ten discretization methods, five relations for calculating capacity of suspended sediment load, eight relations for diffusion coefficients and eight relations to calculate particle fall velocity were used and their effects on suspended sediment distribution along 18480 m of Gharasoo river were investigated.

    Results and Discussion

     The HEC-RAS model output was used to calibrate the present hydraulic model. The models were run with the conditions as same as Manning roughness coefficient and river geometry conditions. The results showed that the calculated water surface profile along the river reach by two models are completely overlapped each other. In other words, the present model has a very good accuracy to predict the water surface profile in the river reach. As most commercial 1-D models (same as HEC-RAS) only consider the equilibrium condition  for sediment  transport and the bed or total load sediment, comparing the results of present sediment model with them seems not to be reasonable. Therefore, to validate the present suspended sediment model and finding the best method of discretization, an especial shape concentration hydrograph was introduced to the present model as input hydrograph and the model was run when the source term has been deleted deliberately.  The volume below the input concentration hydrograph and calculated hydrographs in different cross sections was compared to each other. Comparing the hydrographs showed that the maximum error in calculating the volume of concentration hydrograph with the input hydrograph was 0.029% implying that the model satisfies the conservation laws as well as reliable programing. Among ten discretization methods, the best method for discretization of the advection-diffusion equation was Van Leer's method with the least error compared to other methods. After validating the model, effect of five relations for calculating capacity of suspended sediment load was investigated. The results showed that using the Wife equation estimated the amount of suspended sediment higher than other equations. The Toffaletti equation also estimated suspended sediment load lower than other equation. Among eight particle fall velocity formulas, Stokes relationship estimated the fall velocity larger than other equations. Hence, the Stokes equation application decreases the possibility of suspending the sediment particles. However, employing Van Rijn and Zanke relationships resulted in a greater suspended sediment load distribution along the river reach. Among eight relationships for diffusion coefficients, Elder and the Kashifipour - Falconer equations exhibited the lowest and the highest amount of diffusion in the concentration hydrograph, respectively. Furthermore, the calculated suspended sediment concentration under non-equilibrium conditions was 11.7 % higher than that under equilibrium conditions along the river reach.

    Conclusion

     Most 1-D numerical models only simulate the bed and total loads sediment transport under equilibrium condition while sediments are transported under non-equilibrium conditions in nature. Sediment transport under non- equilibrium conditions may be greater or lower than the equilibrium condition known as the capacity of sediment transport. In this research, a numerical model was developed to simulate the suspended sediment transport in a river reach under non-equilibrium conditions. The amount of suspended sediment concentration was calculated for each sediment grain size. The results showed that the distribution of suspended load along the river reach is not significantly sensitive to the fall velocity relations while the type of sediment transport equation affected the suspended sediment transport concentration. The concentration of suspended sediments for non-equilibrium conditions was also 11.7% higher than the concentration of sediments in equilibrium condition.

    Keywords: Gharasoo River, Kermanshah, None-equilibrium condition, Numerical simulation, Suspended sediment}
  • مجید حیدری *، سعید شعبانلو

    معمولا آبگیرهای جانبی برای انتقال و انحراف جریان از کانال های اصلی و رودخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند. در مطالعه حاضر، با استفاده از نرم افزار FLOW-3D میدان جریان شبیه سازی گردید. همچنین برای مدل؜سازی تغییرات سطح آزاد جریان از روش جزء حجم سیال (VOF) استفاده گردید. آشفتگی میدان جریان نیز با استفاده از مدل؜های آشفتگی k-ε استاندارد و RNG k-ε تخمین زده شد. بر اساس نتایج مدل سازی، مدل آشفتگی k-ε استاندارد پارامترهای هیدرولیکی جریان را با دقت بیشتری تخمین زد. به عنوان مثال، مقدار MAE برای مدل های آشفتگی k-ε استاندارد و RNG k-ε جهت شبیه سازی پروفیل سطح آزاد آب به ترتیب مساوی 0/166 و 0/201 محاسبه گردید. نتایج مدل سازی نشان داد که مدل عددی میدان جریان را با دقت قابل قبولی شبیه سازی کرد. به عنوان مثال مقادیر RMSE، MAE و R برای شبیه سازی تغییرات سطح آب داخل کانال فرعی به ترتیب مساوی 0/164، 0/158 متر و 0/997 می باشد. سپس اثرات چهار زاویه آبگیری مختلف برابر 30، 45، 75 و 90 درجه بر روی الگوی میدان جریان مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج مدل سازی، بالاترین مقدار سرعت متوسط عمقی برای مدل با زاویه آبگیری 45 درجه بدست آمد. در بین مدل های با زاویه آبگیری 30، 45 و 75 درجه، حداکثر مقدار تنش برشی برای مدل با زاویه آبگیری 45 درجه پیش بینی گردید.

    کلید واژگان: آبگیر جانبی, الگوی جریان, زاویه آبگیری, شبیه سازی عددی, کانال مستطیلی}
    M. Heydari*, S .Shabanlou

    Generally, intakes are used for conveying and diverting the flow within main channels and rivers. In this study, a flow field was simulated using FLOW-3D software. In addition, the flow free-surface variations were predicted using the Volume of Fluid (VOF) scheme. The flow turbulence was estimated by standard k-ε and RNG k-ε turbulence models. For instance, the MAE values for standard k-ε and RNG k-ε models to simulate the free surface profile were computed 0.166 and 0.201, respectively. The modeling results showed that the numerical model simulated the flow field with an acceptable accuracy. For example, the RMSE, MAE and R values for the simulated flow free-surface variations were calculated 0.164, 0.158 and 0.997 percent, respectively. Then, the effects of four flow division angles (30, 45, 75 and 90 degrees) on flow field pattern were considered. Regarding the modeling results, the highest depth-averaged velocity was obtained for the model with 45-degree. Among the models with division angles of 30, 45 and 75 degrees, the maximum shear stress was predicted for the model with 45-degree.

    Keywords: Division angle, Flow pattern, Intake, Numerical simulation, Rectangle channel}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال