فهرست مطالب

هیدرولیک - سال دوم شماره 2 (تابستان 1386)

مجله هیدرولیک
سال دوم شماره 2 (تابستان 1386)

  • تاریخ انتشار: 1386/06/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امیراحمد دهقانی، مسعود قدسیان *، سید علی اکبر صالحی نیشابوری، مهدی شفیعی فر صفحات 1-16

    در این تحقیق، تغییرات بستر در کانال قوسی مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشهایی در شرایط مختلف هیدرولیکی در کانال مستطیلی با قوس 180 درجه و انحنای نسبی (33/4  B rc) و با بستر متحرک از جنس ماسه یکنواخت انجام و در هر آزمایش، تراز بستر در مقاطع مختلف کانال اندازهگیری شده است. نتایج نشان داد که در تمامی آزمایشها در نیمه اول قوس، یک تپه رسوبی در قوس داخلی و یک چاله فرسایشی روبروی این تپه رسوبی شکل میگیرد. همچنین در نیمه دوم قوس تپه رسوبی در قوس داخلی و چندین ناحیه فرسایشی در قوس خارجی شکل گرفت که محل چاله های فرسایشی، تابعی از شرایط هیدرولیکی جریان بوده و با افزایش عدد فرود، به سمت راس قوس منتقل میشود. مقایسه نتایج پروفیل عرضی بستر در شرایط مختلف هیدرولیکی نیز نشان داد که با افزایش عدد فرود، شیب عرضی جریان در محل حداکثر رسوبگذاری و فرسایش، افزایش مییابد. در این تحقیق رابطهای برای تخمین پروفیل عرضی بستر ارایه شده است . توزیع سرعت در مقطع عرضی در محل حداکثر رسوبگذاری نیز نشان دهنده وجود جریان ثانویه، فقط در قسمتی از مقطع عرضی است که علت آن تعادل مولفه عرضی نیروی وزن ناشی از وجود بار رسوبی با نیروی بالابرنده ناشی از جریان ثانویه است. رفتار موجی بستر در نیمه دوم قوس، نیز نشان دهنده رفتار نوسانی مولفه عرضی سرعت در این نواحی است.

    *فرمول ها به درستی نمایش داده نمی شوند.

    کلیدواژگان: کانال قوسی، جریان ثانویه، تغییرات بستر، چاله فرسایشی، بستر متحرک
  • علی حیدری، بهرام ثقفیان*، رضا مکنون صفحات 17-32

    در این بخش از مقاله، روش عمومی تخمین عدم قطعیت تشابهات به عنوان روش جدید بهنگام سازی پارامترهای مدل بارش-رواناب در زمان واقعی در زیرحوزه قره سو-کرخه، مورد آزمون قرار میگیرد. برای این منظور ابتدا در دو گزینه مختلف، دبیهای مشاهده ای دوره های پیوسته از زمان شروع سیل و دوره های مجزا در طول هیدروگراف سیل، مبنای اصلاح پارامترها و بهنگام سازی پیشبینی قرار گرفتند که روش پیوسته نتایج بهتری را در پی داشت. بنابراین با تعمیم روش پیوسته به بهنگام سازی زمان واقعی در هر گام زمانی، زمان پیش هشدار و خطاهای پیش بینی تعیین شد. در این رابطه فرض گردید که بارش در گامهای زمانی آتی قطع میشود و در هر گام زمانی، شدت بارش در حال وقوع و دبی مشاهده ای برای بهنگام سازی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج این بهنگام سازی حاکی از کارآیی و انعطاف پذیری روش GLUE در جبران خطاهای ناشی از عدم پیش بینی بارش است. زمان پیش هشدار به عنوان فاصله زمانی بین زمان پایدار شدن توزیع دبی اوج و زمان واقعی وقوع دبی اوج در نظر گرفته شد. در دو سیلاب مورد آزمون در حوزه آبریز قره سو با زمان تمرکز 20 ساعت، زمان پیش هشدار حدود 8 ساعت بدست آمد. خطای پیش بینی پس از پایدار شدن توزیع احتمالاتی دبی اوج در زمان واقعی ثابت میماند. این خطا در دو سیلاب مورد نظر به ترتیب 21 -%و 16 +% محاسبه شد که منشاء آن عدم قطعیت ساختار مدل و داده های ورودی است.

    کلیدواژگان: GLUE، مونت کارلو، تئوری بیز، عدم قطعیت، پیش بینی سیل، بهنگام سازی زمان واقعی، حوزه قره سو
  • علی اصغر منتظر *، عبدالحسین هورفر صفحات 33-49

    تحلیل حساسیت، شیوه نوینی است که از اواخر دهه 90 میلادی به منظور مطالعه جریان در شبکه های آبیاری مطرح شده و در حال حاضر مراحل توسعه خود را طی میکند. در این مقاله ضمن تعریف و تدوین سه شاخص حساسیت هیدرولیکی برای بازه های کانال, الگوریتم تحلیل فرایند تنظیم و توزیع جریان درکانالهای آبیاری با استفاده از این شاخصها ارایه میشود. بررسی و ارزیابی کارایی شاخصهای حساسیت و ارایه الگوریتم, در قالب مطالعه یک کانال واقعی انجام شده است. بدین منظور، کانال با استفاده از مدل هیدرودینامیک سوبک (Sobek) شبیه سازی شد و با استفاده از نتایج شبیه سازی دو گزینه بهره برداری از کانال مطالعه و مقادیر کمی شاخصهای حساسیت محاسبه و بر اساس آن، جریان تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که شاخصهای حساسیت، کارایی مناسبی برای تحلیل و پیش بینی وضعیت جریان در کانالهای آبیاری دارند. با محاسبه مقادیر کمی شاخصهای حساسیت، امکان ارزیابی پتانسیل پاسخگویی سیستم به اختلالات هیدرولیکی فراهم شده که بدین ترتیب، زمینه دستیابی به بهره برداری مطلوب و کارامد از شبکه های آبیاری نیز فراهم میشود. از اینرو بهکارگیری شاخصها و الگوریتم پیشنهادی- علاوه بر طراحی شبکه های آبیاری- در مطالعه جریانهای غیردایمی ناشی از تغییر نیاز در دوره بهره برداری این سیستمها نیز امکان پذیر است.

    کلیدواژگان: آبگیر، اختلال هیدرولیکی، سازه های آبیاری، شاخص حساسیت، کانال، مدل هیدرودینامیک
  • سعید رضا صباغ یزدی * صفحات 51-63

    در تنداب سرریزها به منظور کم کردن تیغه آب در بالادست تنداب و تطبیق دادن عرض و عمق جریان تنداب با آب در رودخانه پایین دست، معمولا عرض ابتدای تنداب بیشتر از عرض انتهای آن در نظر گرفته میشود. لذا دیوارهای تنداب به طرف محور آن همگرا شده و بر اثر این تنگ شدگی، امواج ایستا در سطح آب جریان فوق بحرانی به وجود می آید. تحلیل عددی دقیق عمق و سرعت درجریانهای فوق بحرانی با ناپیوستگیهای مذکور، در کانالها با دیوارهای تنگ شونده، پیچیدگی و دشواریهای خاص خود را دارد. در این مقاله، معادلات مورد استفاده، معادلات آبهای کم عمق است که با استفاده از روش ریوس سلول حجم محدود همپوشان، به شکل گسسته در آمده اند. در این مقاله برای پایدارسازی روند حل صریح عددی، شیوهای جهت دار برای محاسبه شارهای انتقالی در مرزهای حجم کنترل شبکه بی ساختار مثلثی معرفی و در کنار آن از گام محاسباتی چند مرحله ای استفاده شده است. برای سنجش صحت جوابهای به دست آمده از مدل عددی تهیه شده توسط نویسنده مقاله، با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی دو آزمون جریان فوق بحرانی دایمی افقی مقایسه شده اند. کارایی مدل نیز با رسم نمودارهای همگرایی پارامترهای حل عددی و گزارش زمان صرف شده برای پردازشگر مرکزی دستگاه رایانه برای همگرایی حل به وضعیت دایمی نمایش داده شده است.

    کلیدواژگان: امواج ایستا، تنداب تنگ شونده، معادلات آبهای کم عمق، مدل عددی جهت دار، روش حجم محدود، شبکه بی ساختار مثلثی
  • اسماعیل کردی، میر خالق ضیاتبار احمدی، سید علی ایوب زاده*، علیرضا ظهیری صفحات 65-72

    برای تخمین تعداد و مقدار اعماق بحرانی در مقاطع مرکب روش های مختلفی ارایه شده است که به تعریفی از عدد فرود منجر میشوند. این مدلها عبارتند از: روش های مقطع واحد، مقطع واحد اصلاح شده، روش انرژی مبتنی بر اصلاح ضریب تصحیح انرژی، روش مومنتم مبتنی بر خطوط مشخصه و روش عدد فرود وزنی. محققان تلاش کرده اند که روشی را بر اساس عدد فرود ارایه نمایند که بتواند نقاط تغییر رژیم جریان را در منحنی انرژی مخصوص بدرستی تعیین کند. در تحقیقات پیشین چنین بیان شده است که در میان روابط موجود، فقط تعاریفی از عدد فرود -که بر مبنای روش های مومنتم و انرژی باشند- توانایی خوبی در برآورد اعماق بحرانی در مقاطع مرکب داشته و قابل اعتمادند. لیکن بررسی صحت برآورد تعداد و مقدار اعماق بحرانی در این مقاطع با استفاده از روش های تعریف عدد فرود -در مقایسه با استفاده مستقیم از معادله انرژی مخصوص- نشان میدهد که روابط ارایه شده هنوز این توانایی را ندارند. این بررسی نشان میدهد که در مقاطع مرکب غیر همگن با زبری نسبی بالا و نیز مقاطع مرکب با دشت سیلابی عریض، تعداد اعماق بحرانی پبش بینی شده با استفاده از این دو روش بیش از تعداد نقاط تغییر رژیم جریان در منحنی انرژی مخصوص است. لذا استفاده از این دو روش نیز در تمامی شرایط توصیه نمیشود.

    کلیدواژگان: مقطع مرکب، عدد فرود، عمق بحرانی، انرژی مخصوص
  • میراحمد لشته نشایی*، عطاالله غبرایی، محمد پیروی چشناسر صفحات 73-77

    پدیده آبشستگی امروز یکی از موضوعهای مهم در علم مهندسی سواحل و رودخانه به شمار میرود. احداث سازه های حفاظتی بندری در مسیر امواج و جریانهای ساحلی با پدیده آبشستگی در پای این سازه ها همراه است و تخمین میزان آبشستگی در مجاورت این سازه ها یکی از عوامل مهم در طراحی پی آنها محسوب میشود. در مقاله حاضر ابتدا عمق آبشستگی در پای سازه های ساحلی توسط مدلی ریاضی که ادامه تحقیقات قبلی مولفان است تخمین زده شده و سپس نتایج با داده های محلی در شرایط واقعی در سواحل دریای خزر مقایسه شده است. هدف اصلی این مطالعات تخمین میزان آبشستگی در پای سازه های ساحلی دریای خزر و بررسی انطباق آن بر تئوریهای موجود در این زمینه است که نهایتا در طراحی اینگونه سازه ها به کار خواهد رفت. در مدل ریاضی ارائه شده در این مقاله، تاثیر پدیده انعکاس امواج در روابط آبشستگی در نظر گرفته شده و معادلات حاکم طوری تصحیح شده اند که اثر ناشی از انعکاس امواج در مجاورت سازه های ساحلی نیز در نظر گرفته شود. نتایج مطالعات حاضر نشان میدهند که ترکیب امواج برخورد کننده و منعکس شده از سازه ساحلی که باعث تشکیل امواج ایستا میشود و جریانهای ناشی از آن که دقیقا تابعی از ضریب انعکاس سازه است، میتواند تاثیر عمدهای بر میزان آبشستگی در مجاورت چنین سازه هایی داشته باشد. همچنین با مقایسه میزان آبشستگی در سواحل طبیعی و محافظت شده، درجه تاثیر احداث سازه ساحلی بر مقدار آبشستگی مشخص شده است.

    کلیدواژگان: آبشستگی، جریانهای ساحلی، فرسایش، سازه های حفاظتی، دیوار ساحلی
|
  • A.A. Dehghani, M. Ghodsian, S.A.A. Salehi Neyshabouri, M. Shafeifar Pages 1-16

    In this paper the bed evolution in channel bend under different hydraulic conditions is presented. Experimental tests were conducted in 180 channel bend with movable bed. In each test the bed level at various sections were measured. Experimental results showed that in all experiments, the point bar was formed in the first half of the inner bank and scour hole was formed in front of the point bar. At the outer bank, in the second half of the bend, the point bar was formed in the inner bank and some scour holes were formed in the outer bank. The position of these scour holes was found to be dependent on Froude number. By increasing the Froude number, these positions are shifted toward the apex of the bend. Verification of bed level in cross sections shows that the slope of bed increases as the Froude number increases. In this study, a relationship is presented that predicts the transverse bed profile.Also, the velocity measured in section with maximum deposition show the existence of secondary flow only in some parts of channel cross section due to the lateral balance between the upslope force induced by the helical circulation and the down slope gravitational force in the lateral direction. The oscillatory manner of the bed evolution result from oscillatory manner of depth averaged velocity across the channel.

  • A. Heydari, B. Saghafian*, R. Maknoun Pages 17-32

    In this paper, the generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) method is evaluated for updating rainfall-runoff model parameters in Gharehsoo-Karkheh sub basin. In two scenarios, observed discharges in continuous (from the beginning of the flood hydrograph) and discrete periods were used to change the parameters and update the forecasts in each time step. The continuous scenario showed better performance. Therefore, lead time and forecast error were computed in the continuous scenario. It was assumed that precipitation ends in the next time step while rainfall intensity and observed discharge in the current time step were used for updating. The results showed that GLUE was capable and flexible in correcting the forecast discharge error due to no forecast of rainfall. Lead time was represented by the difference in the time at which the peak discharge distribution becomes stable and the actual observed time to peak discharge. A lead time of 8 hours was achieved for two floods in Gharehsoo sub-basin with some 20 hours of time of concentration. The forecast error remains the same after the time when the peak discharge distribution becomes stable. The error in the simulation of the peak discharges of two floods were 21 and 16 percent which are caused by the uncertainty in the model structure and input data.

  • A. Montazar *, A. Hourfar Pages 33-49

    Sensitivity analysis approach should be regarded as a new means which was introduced recently for flow assessment of irrigation systems. In this paper, three hydraulic sensitivity indices for channel reach were developed, and the algorithm for analyzing flow based on these indices was presented. For evaluating the efficiency of indices and the proposed algorithm, a real case was simulated by SOBEK model. Using the results of two alternative operational scenarios, i.e. the minimum and maximum operated discharge values of the canal, the quantified values of indices were calculated. The results show a successful application of the reach sensitivity indices in analyzing and predicting flow conditions in the system. A proper evaluation of the system response to hydraulic perturbations, which was achieved by using the proposed convenient means, could improve the network operation, and increase the overall water use efficiency. The proposed indices and algorithm could be applied in design process and also in operational period of irrigation systems.

  • S.R. Sabagh Yazdi * Pages 51-63

    In order to adapt the hydraulic conditions of super critical flow in the chute spillways, variable width may be designed by designers. For most of the cases, the design of contracting chutes would help reducing water depth at upstream of the chute which reduces the dam height and increasing water depth at downstream of the chute may provide better smaller stilling basin for hydraulic jump. Super critical flow in the chute canals with contracting width may associate with the oblique steady shock waves. There are some difficulties in accurate numerical solution of water surface and velocity discontinuities due to shock waves. In this paper a novel algorithm for Overlapping-Cell-Vertex Unstructured-Finite- Volume solution of shallow water equations is used in which the numerical fluxes on the boundary edges of each Control-Volume are computed using an Upwind-Flux-Averaging formulation. Using this formulation in combination with Multi-Stage Runge-Kutta Time-Stepping provides accurate and oscillation free explicit solution of super critical flow with sharp shock waves. The accuracy of the computed result for analytical and experimental steady horizontal test cases is compared with reported data. The efficiency of the solution algorithm for the test cases is presented in terms of convergence history plots and CPU time consumption for the convergence of the solution to the steady state.

  • E. Kordi, M.KH. Ziatabar Ahmadi, S.A. Ayyoubzadeh *, A.A.R. Zahiri Pages 65-72

    Different approaches have been proposed for estimation of the number and the correct amount of critical depths in compound cross sections and these ideas resulted in the definition of the Froude Number. These models include unit cross section, modified unit cross section, energy method based on energy correction coefficient; momentum method based on characteristics lines and weighted Froude Number method. The researchers have tried to present a method based on the Froude number that is able to determine the points of changes in flow regimes of specific energy curve correctly. It has been stated in the previous researches that among existing methods, only momentum and energy methods have high capability in estimation of critical depths in compound cross sections, and therefore are reliable. However, an investigation of correctness of estimation of the number and the amounts of critical depths in these cross sections using all Froude Number methods in comparison to specific energy methods shows that the proposed relationships do not have the capability yet. This study shows that in non-homogenous compound cross sections with high relative roughness and also in compound cross sections with wide flood plain, the number of estimated critical depths with these two methods is more than the number of points of changes in flow regime of specific energy curve. Therefore, use of these two methods is not recommended under all conditions.

  • M.A. Lashteh Neshaei*, A. Ghabraei, M. Peyrovi Cheshnasar Pages 73-77

    Scouring phenomena is one of the most important issues in coastal and river engineering. Construction of protective structures such as sea walls on shoreline can cause scouring and determination of scouring depth in front of such structures is one of the important problems in the design of their foundation. Effects of destructive erosion under coastal structure induced by wave reflection and the problem of stability of these structures are important too. Using Caspian sea coasts data, the potential of scouring at different points in front of sea walls and in case of natural coast without protective structure are estimated and compared. This can be useful in coastal engineering studies used in the design and management of coastal defense projects.