فهرست مطالب

مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز - سال پنجاه و دوم شماره 4 (پیاپی 109، زمستان 1401)

نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
سال پنجاه و دوم شماره 4 (پیاپی 109، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/11/01
  • تعداد عناوین: 18
|
  • کیومرث روشنگر*، شیما شفیع نائیبی، محمدعلی لطف الهی یقین، مهرداد رمضانیلر صفحات 1-12
    امروزه در سراسر دنیا از خطوط لوله برای انتقال سیالات از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می شود. عبور خطوط لوله از بستر رودخانه، دریا و اقیانوس ها باعث ایجاد تغییراتی در الگو جریان می شود. در نتیجه این تغییرات، تنش برشی بستر و آشفتگی جریان افزایش می یابد و خاک بستر زیر این خطوط را دچار آبشستگی کرده و گودال آبشستگی به وجود می آید. این گودال ها سبب می شوند که لوله تحت اثر نیروی وزن خود در معرض آسیب دیدگی و شکست باشد؛ که در صورت وقوع این اتفاق خسارات جبران ناپذیر محیط زیستی و مالی ایجاد می کند. از این رو بررسی عمق گودال آبشستگی و عوامل موثر در به وجود آمدن آن برای کاهش آبشستگی و خسارات ناشی از آن بسیار حایز اهمیت می باشد. در این تحقیق به تاثیر عوامل متعددی بر آبشستگی زیر خطوط لوله در جریان یکنواخت با استفاده از روش رگرسیون فرایند گاوسی (GPR) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) و مقایسه نتایج آن با روابط ارایه شده پرداخته شده است. بدین منظور داده های آزمایشگاهی متعددی مورد استفاده قرار گرفته و پس از تعریف چندین پارامتر بدون بعد، عملکرد روش های مذکور مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده به خوبی نشان می دهد که این روش ها کارایی بهتری نسبت به روابط تجربی دارند. بررسی ها نشان داد مدل ماشین بردار پشتیبان با متغییرهای ورودی h/D، D/d، Re و S0 با دارا بودن مقادیر معیارهای ارزیابی RMSE برابر 084/0، R برابر با 877/0 و NSE برابر 767/0 بهترین نتیجه و عملکرد را دارد.
    کلیدواژگان: عمق آبشستگی، خطوط لوله، جریان یکنواخت، توابع کرنل، روش رگرسیون گاوسی، ماشین بردار پشتیبان
  • محمد امیری*، رحیم زارع صفحات 13-24
    پیدایش و انحلال نمک های محلول در مخزن سدهای خاکی از مسایل مهم در طراحی مخزن سدها است که می تواند موجب تغییر رفتار در هسته رسی شود. این تغییرات رفتاری ممکن است باعث ایجاد خطرات عمده برای سازه سدهای خاکی شود. از این رو هدف پژوهش حاضر بررسی تاثیر نمک های محلول (سیال منفذی) بر رفتار ژیوتکنیکی هسته رسی سدهای خاکی با نگرش به تغییرات ضریب نفوذپذیری از منظر ریزساختاری است. در این راستا سیال منفذی سدیم کلرید (NaCl) با 8 غلظت مختلف (0، 02/0، 04/0، 08/0، 2/0، 4/0، 8/0 و 7/1 مولار) به خاک موردمطالعه افزوده شده است و مکانیزم تغییر رفتار ژیوتکنیکی هسته رسی تحت تاثیر نمک های محلول با نگرش به تغییرات حدود اتربرگ (Atterberg Limits)، تغییرات پارامترهای مقاومتی، تغییرات ضریب نفوذپذیری و بررسی احتمال پدیده واگرایی موردبررسی قرار گرفته است. همچنین برای ارزیابی تاثیر تغییر مشخصات سیال منفذی بر مشخصات ژیوتکنیکی خاک از منظر ریزساختاری، آزمون ارزیابی پراش پرتو ایکس ((XRD) X-ray Diffraaction) و تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) از نمونه ها تهیه و مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفته است. براساس نتایج پژوهش حاضر به طورکلی پیدایش و انحلال نمک های محلول در مخزن سدهای خاکی هرچند در کوتاه مدت ممکن است باعث کاهش 70% ضریب نفوذپذیری شود اما در درازمدت و با تغییر غلظت نمک موجود در مخزن ممکن است میزان ضریب نفوذپذیری تا 9 برابر افزایش یابد. در حقیقت براساس تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی و آنالیز پراش اشعه ایکس رسوب بلورهای نمک، مانند هالیت (Halite) در کوتاه مدت موجب کاهش نفوذپذیری می شود. از سوی دیگر تشکیل ساختار مجتمع و شسته شدن بلورهای نمک هالیت رسوب کرده در ساختار موجب افزایش ضریب نفوذپذیری در درازمدت شده است.
    کلیدواژگان: سیال منفذی، سدهای خاکی، نفوذپذیری، XRD، SEM
  • امیررضا رضایی، سهیل عابر*، کتایون نفوذی صفحات 25-34
    فرآیندهای زیستی به دلیل صرفه اقتصادی و بهره وری خوب برای تصفیه فاضلاب های حاوی ترکیبات آلی مورد استفاده قرار می گیرند. ترکیب فرآیندهای زیستی و اکسایش شیمیایی پیشرفته موجب افزایش راندمان فرآیند تصفیه و نیز تصفیه مواد مقاوم می شود. معمولا فرآیندهای اکسایش شیمیایی به عنوان مرحله پیش تصفیه برای تبدیل این مواد به مواد زیست تخریب پذیر مورد استفاده قرار می گیرند. در تحقیق حاضر از فرآیند زیستی هوازی (Ae-Bio) به تنهایی و نیز از ترکیب آن با فرآیند UV-H2O2 (Ae-Bio/UV-H2O2) جهت تصفیه فاضلاب مدل حاوی ترکیبات آلی آروماتیک، مواد رنگزا (متیلن بلو (Methylene blue) و قرمز اسیدی 14) و فلزات سنگین (سرب، مس، کادمیم، کروم، و روی) استفاده شد. در هر دو فرآیند ساده و ترکیبی، ابتدا میکروارگانیسم ها با فاضلاب مدل سازگار شدند و سپس فاضلاب مدل توسط میکروارگانیسم های سازگار شده تصفیه گردید. میزان حذف COD (Chemical Oxygen Demand) و رنگ متیلن بلو در فاضلاب پس از 96 ساعت در فرآیند Ae-Bio به ترتیب برابر با %75 و %82 و در فرآیند UV-H2O2/Ae-Bio به ترتیب برابر با %71 و %89 به دست آمد. این مطالعه اثبات کرد که روش زیستی هوازی و نیز ترکیب آن با روش های اکسایش پیشرفته توانایی تصفیه فاضلاب های سمی را دارا است و در شرایط مناسب، کارایی فرآیند زیستی می تواند بیش از فرآیند ترکیبی باشد.
    کلیدواژگان: متیلن بلو، لجن فعال، تصفیه ترکیبی، تصفیه فاضلاب، قرمز اسیدی 14
  • نازنین محبوبی مطلق، احمدرضا محبوبی اردکانی*، علی نورزاد صفحات 35-48
    با توجه به کاربرد فراوان نتایج حاصل از آزمایش سه محوری در درک رفتار مکانیکی انواع خاک ها، نیاز به مدل سازی عددی این آزمایش برای سهولت در پیش بینی رفتار خاک ها و صرفه جویی در زمان و هزینه انجام آزمون های آزمایشگاهی احساس می شود. رفتار خاک های دانه ای متاثر از شکل (هندسه) ذرات است. در این تحقیق، به منظور ارزیابی اثر دانه بندی و شکل ذرات روی ویژگی های میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک خاک های دانه ای، شبیه سازی های سه بعدی به روش اجزای منفصل روی نمونه های ماسه ای حاوی ذرات با اشکال نزدیک به واقعیت تحت آزمایش سه محوری انجام شد. ذرات با هندسه نامنظم به کمک رویکرد خوشه در نرم افزار PFC3D شبیه سازی شدند. تعدادی آزمایش سه محوری زهکشی شده روی نمونه های ماسه ای حاوی ذرات گردگوشه و تیزگوشه برای کالیبراسیون شبیه سازی های عددی انجام گرفت. مشاهده شد که نتایج مدل سازی ها تطابق خوبی با نتایج تجربی دارند و روش اجزای منفصل، ابزاری قدرتمند و جدید جهت شبیه سازی رفتار خاک های دانه ای حاوی ذرات با اشکال مختلف بدون تحمیل مدل های رفتاری پیچیده است. نتایج مطالعات عددی نشان می دهد که در مقیاس ماکروسکوپیک، مقاومت برشی، مقاومت پسماند و مدول مماسی اولیه با افزایش زاویه داری و کشیدگی دانه ها، افزایش می یابد. مقاومت حداکثر و پسماند در نمونه های بد دانه بندی شده بیش از نمونه های خوب دانه بندی شده به دست آمده است. در مقیاس میکروسکوپیک نیز نتیجه می شود که ساختار توده مصالح تحت تاثیر شکل ذرات است؛ به طوری که متوسط تعداد تماس ها در نمونه ها با افزایش زاویه داری و کشیدگی در هندسه ذرات، افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: آزمایش سه محوری، شبیه سازی به روش اجزای منفصل، دانه بندی، شکل ذرات
  • سارا بهشتی فر*، رومینا عبدالهی صفحات 49-58

    در سال های اخیر به دلایل مختلف از جمله محدود بودن منابع سوخت فسیلی و اثرات نامطلوب آن ها بر محیط زیست، بهره گیری از انرژی های پاک همچون انرژی خورشیدی مورد توجه قرار گرفته؛ از طرفی، با افزایش جمعیت و توسعه شهرنشینی، بلند مرتبه سازی به عنوان یکی از راهکارهای مناسب جهت توسعه شهرها مطرح گردیده است. لکن با افزایش ارتفاع ساختمان ها، ممکن است بهره گیری از انرژی خورشیدی به دلیل ایجاد سایه، محدود گردد. درحالی که این انرژی، به خصوص در فصول سرد و مناطق سردسیر، می تواند نقش مهمی در بهبود دمای ساختمان و همچنین ذوب طبیعی برف داشته باشد. هدف از این پژوهش، شبیه سازی سه بعدی سایه ها در یک محله شهری با تراکم ساختمانی بالا می باشد. برای این منظور، از داده های توپوگرافی منطقه و همچنین اطلاعات مربوط به ساختمان های یکی از محلات شهر سنندج استفاده شد و در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی، سا یه های ساختمان ها شبیه سازی گردیدند. نتایج تحقیق نشان داد که در منطقه موردمطالعه، به دلیل موقعیت جغرافیایی و وضعیت توپوگرافی منطقه و تراکم و ارتفاع ساختمان ها، واحدهای مسکونی اغلب از نور مستقیم خورشید محروم هستند؛ به طوری که در روز ابتدای زمستان، در یک ساعت به خصوص، 75 درصد از پلاک ها و در روز ابتدای تابستان، در همان ساعت، 56 درصد پلاک ها به طور کامل در سایه قرار می گیرند. در حالت کلی می توان گفت که با توجه به موقعیت و ارتفاع ساختمان ها، قابلیت نورگیری در این محله مناسب نیست. نتایج مذکور، علاوه بر ارایه اطلاعات دقیق و کمی به ساکنین در خصوص نورگیری، می تواند تاکیدی بر نیاز به تامین سوخت بیشتر در فصول سرد باشد.

    کلیدواژگان: سایه اندازی، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، تحلیل سه بعدی، طراحی شهری، محله ادب سنندج
  • علی عسگری*، شکوفه السادات علوی، علی اکبر گلشنی صفحات 59-74
    نیاز روزافزون بشر به انرژی در دهه های اخیر به ویژه انرژی های پاک و تجدیدپذیر، سبب گسترش مزارع بادی در مناطق ساحلی شده و با هدف بهره وری بیشتر به سوی مناطق فراساحلی حرکت کرده است. بسیاری از توربین های بادی روی شمع هایی با قطر بزرگ موسوم به مونوپایل (Monopile) بنا شده اند. در کشورهای اروپایی بارگذاری محیطی حاکم بر مونوپایل ها در نواحی فراساحلی بار موج و در برخی از کشورهای پیشرو در توسعه انرژی باد نظیر چین، ژاپن، هند و ایالت متحده بار زلزله است. باتوجه به وقوع رویدادهای طبیعی موج و زلزله به صورت هم زمان در دریاها، بررسی رفتار مونوپایل ها تحت اثر توام آن ها الزامی است. در این پژوهش شبیه سازی سه بعدی سیستم خاک- مونوپایل با استفاده از نرم افزار متن باز OpenSees به روش اجزای محدود انجام گرفته و تاثیر حضور موج بر پاسخ های لرزه ای مونوپایل و خاک اطرافش بررسی شده است. در مدل رفتاری غیرخطی توصیف گر خاک ماسه ای، اثرات سختی، نفوذپذیری، اتساع و پتانسیل تراکم خاک بر پاسخ های سیستم گنجانده شده است. بررسی ها حاکی از آن است که موج می تواند تاثیر قابل توجهی بر پاسخ های لرزه ای مونوپایل گذاشته و علاوه بر تشدید جابه جایی، دوران، نیروی برشی و لنگر خمشی در آن، سبب تغییر محل وقوع برش و خمش حداکثر گردد. موج می تواند تاریخچه های زمانی جابه جایی سطح زمین و فشار آب حفره ای در اعماق سطحی مجاور مونوپایل را پس از گذشت مدت زمان موثر زلزله به پیروی از الگوی خود وادارد. تاثیر موج بر پاسخ های خاک با افزایش فاصله از محور مونوپایل و افزایش عمق خاک محو می گردد. نتایج پژوهش نشان می دهد که نمی توان از اصل برهم نهی جهت برآورد پاسخ مونوپایل به اعمال توام بارهای موج و زلزله استفاده کرد.
    کلیدواژگان: تحلیل لرزه ای مونوپایل، اثر مشترک موج و زلزله، رفتار غیرخطی خاک، تحلیل لرزه ای در حوزه زمان
  • سید حسین قاسم زاده موسوی نژاد*، فرزاد جوهری مجد، اشکان سرادار صفحات 75-89
    بتن به عنوان یک ماده ساختمانی دارای مزایا و معایبی است. ازجمله معایب بتن، مقاومت و کرنش کششی بسیار کم و ترد بودن آن تحت بارگذاری خمشی یا فشاری است که این رفتار شکننده، موجب شکست ناگهانی سازه های بتنی هنگام زلزله می گردد. از سویی مقاومت کم سبک دانه ها و شکنندگی این مصالح موجب بروز عملکرد ضعیف تر بتن های سبک در مقابل شکل پذیری می شود. در همین راستا، در این تحقیق به بررسی خصوصیات مکانیکی بتن سبک سازه ای حاوی لیکا (Leca) و مقادیر مختلف الیاف بازالت (Basalt) (0 تا 5/0درصد) پرداخته شد. همچنین از مواد پوزولانی دوده سیلیس و خاکستر بادی به منظور اصلاح برخی خواص بتن در مخلوط های بتنی سبک به عنوان جایگزین بخشی از وزن سیمان استفاده شد. در مجموع 21 طرح اختلاط ساخته شده و خواص تازه و سخت شده آن در سنین مختلف 7 و 28 و 90 روزه تحت آزمایش قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان می دهد حضور الیاف بازالت موجب کاهش اسلامپ و مقاومت فشاری به ترتیب تا 37 و 13 درصد می شود. با این حال تمامی مخلوط ها دارای کیفیت در رده "خوب" و از نظر مقاومتی در گروه "بتن سازه ای" قرار گرفته اند. همچنین افزودن الیاف موجب بهبود مقاومت های کششی و خمشی و نیز جمع شدگی شد. از سویی دیگر، به منظور پیش بینی نتایج تجربی از سیستم استنتاج عصبی- فازی سازگار، ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) به عنوان روشی مطمین در ارزیابی و تخمین نتایج استفاده گردید که نتایج تحلیل عددی آن بیانگر برآورد دقیق نتایج تجربی بود.
    کلیدواژگان: بتن سبک، الیاف بازالت، دوده سیلیس، خاکستر بادی، خواص مکانیکی، سیستم استنتاج عصبی- فازی سازگار
  • مرتضی خالقی، محمدعلی روشن ضمیر* صفحات 91-100
    در سال های اخیر استفاده از روش های نوین بهسازی برای اصلاح و بهبود خواص ژیوتکنیکی خاک ها موردتوجه ویژه قرارگرفته است. در همین راستا بهسازی بیولوژیکی روشی خلاقانه می باشد که با استفاده از میکروارگانیسم های موجود در خاک و شبکه واکنش های بیوشیمیایی باعث بهبود خواص هیدرولیکی و مقاومتی خاک می گردد. در این مقاله، بهسازی خاک ماسه ای با استفاده از محیط کشت های منفرد و مختلط ارزیابی گردیده است. نتایج آزمایشات نشان داد که مقاومت تک محوری خاک بهسازی شده توسط کشت های منفرد و مختلط به ترتیب 1391 کیلوپاسکال و 3/1690 کیلوپاسکال می باشد که افزایش قابل توجهی نسبت به خاک بهسازی نشده را نشان می دهد. همچنین نتایج نشان داد که مقاومت تک محوری و مدول الاستیسیته خاک بهسازی شده در حالت کشت مختلط نسبت به کشت منفرد به ترتیب 23% و 82% افزایش یافته است. نتایج آزمایش نفوذپذیری نیز عملکرد بهتر کشت مختلط را نسبت به کشت منفرد در کاهش نفوذپذیری به میزان 34% را نشان می دهد. همچنین نفوذپذیری خاک بهسازی نشده به ترتیب نسبت به شرایط منفرد و مختلط 3/77% و 8/86% کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: بهسازی بیولوژیکی، کشت منفرد و مختلط، مقاومت تک محوری، نفوذپذیری
  • هادی سرمستی، کریم عابدی، محمدرضا چناقلو* صفحات 101-110
    در مناطق سردسیر، احتمال تشکیل یخ در اثر بارندگی و برودت هوا، روی کابل ها و دکل های انتقال نیرو وجود دارد. یخ بستن روی کابل ها و دکل ها یک بارگذاری استاتیکی است، که با انجام تحلیل استاتیکی مقدار تغییرشکل های اضافی ایجادشده در خط انتقال نیرو تعیین می شود. این بارگذاری و تغییر شکل در طراحی سازه در نظر گرفته شده و لذا از این بابت خط انتقال نیرو ایمن می باشد. در اثر عواملی نظیر افزایش دما، وزش باد و... احتمال ریزش ناگهانی یخ از روی کابل های خط انتقال نیرو وجود دارد، که باعث به هم خوردن تعادل نیروی کششی طولی در دهانه های طرفین دکل انتقال نیرو می شود. علاوه بر این، ارتعاشی که در اثر ریزش یخ، در خط انتقال رخ می دهد، بار دینامیکی شدیدی را به خط انتقال وارد می کند. درصورتی که این ارتعاش، با ارتعاش ناشی از وزش باد همراه شود، پایداری خط انتقال بیشتر تهدید می شود. در این مقاله، بررسی پایداری خط انتقال نیرو، تحت اثر ریزش ناگهانی یخ از روی کابل های خط انتقال نیرو و وزش باد موردتوجه قرار می گیرد. میزان قطر یخ روی کابل ها و سرعت باد براساس آیین نامه بارگذاری انتخاب شده است. تحلیل پایداری خط انتقال نیرو نشان می دهد، که در اثر یخ با ضخامت در نظر گرفته شده در طراحی سازه و ریزش آن در یک دهانه همراه با وزش باد، خط انتقال نیرو پایدار نخواهد بود. ناپایداری به صورت تسلیم در اعضا بالایی دکل انتقال نیرو شروع می شود و سپس به اعضا در ارتفاع میانی دکل منتقل شده و درنهایت به قسمت نسبتا بزرگی از دکل انتقال نیرو گسترش می یابد.
    کلیدواژگان: دکل انتقال نیرو، تحلیل اجزا محدود، تحلیل تاریخچه زمانی، بار باد، ریزش یخ
  • اصغر راست بود*، بابک شاهنده، مهدی محمدزاده صفحات 111-126
    تحلیل تمایل لغزش، ابزار با ارزشی جهت ارزیابی فعال شدن مجدد یک گسل و برآورد خطر لرزه ای است. انجام این تحلیل ابزار مفیدی را جهت کمی سازی پتانسیل لغزش روی یک گسل فراهم می آورد. گسل و میدان تنش تحت بررسی می تواند معلوم یا فرضی باشد. با استفاده از جهت لغزش احتمالی می توان سازوکار ژرفی را نیز تعیین نمود که با استفاده از آن امکان بررسی سازگاری مابین سازوکارهای ژرفی با ساختارهای زمین شناسی وجود دارد. انجام این آنالیز هم در مورد یک گسل و هم در مجموعه ای از گسل ها امکان پذیر است. پتانسیل لغزش به میدان تنش منطقه ای، جهت صفحه گسل و ضریب اصطکاک بستگی دارد. باتوجه به واقع شدن کلان شهر تبریز در مجاورت گسل شمال تبریز، مطالعه پتانسیل لرزه ای در این گسل از اهمیت ویژه ای جهت تحلیل خطر لرزه ای برای این شهر برخوردار است. در این تحقیق اطلاعات هندسی گسل از منابع مختلف استخراج و ثابت فرض شد. در ادامه تنش منطقه ای از منابع مختلف گردآوری شد. همچنین با استفاده از مشاهدات GPS تنش منطقه ای که بهترین انطباق را به منطقه موردمطالعه داشته باشد برآورد گردید. سپس تنش با استفاده از قانون کاوچی (Cauchy’s law) در راستای بخش های مختلف گسل و عمود بر آن ها تجزیه و پتانسیل لغزش برای آن ها با در نظرگرفتن درصد نسبت تنش برشی به نرمال محاسبه گردید. حالت های مختلف تنش نتایج متفاوتی را برای تحلیل در پی داشتند. نکته قابل توجه در نتایج، تمایل لغزش بالای 50 درصد برای شاخه گسل گذرنده از شمال کلان شهر تبریز می باشد که پتانسیل رخداد زمین لرزه را در این بخش نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تمایل لغزش، میدان تنش منطقه ای، سازوکار ژرفی، GPS، گسل شمال تبریز
  • خلیل ولیزاده کامران*، مریم صادقی، سید اسدالله حجازی صفحات 127-140
    مدل های تغییر زمین به طور فزاینده ای برای پیش بینی مناظر آینده و تاثیرگذاری بر سیاست استفاده می شوند. هدف از این پژوهش مدل سازی تغییرات کاربری جنگل با استفاده از مدل ساز تغییر زمین، بر پایه شبکه عصبی می باشد. برای تهیه نقشه کاربری اراضی سال 2010، 2015 و 2019 از تصاویر لندست (Landsat) 5 و 8 و برای ادغام تصاویر از باند پانکروماتیک لندست 8 و تصاویر استر (ASTER) و سنتینل (Sentinel) 2A استفاده شد. نقشه کاربری اراضی در پنج طبقه، جنگل، مرتع، اراضی کشاورزی، سطوح آبی و اراضی ساخته شده، با استفاده از طبقه بندی شیءگرا و روش اساین (Assign Class) کلاس طبقه بندی گردید. ضریب کاپا (Kappa)، برای سال 2010، 2015 و 2019 از راست به چپ %87، %90 و %91 به دست آمد. با توجه به نتایج در طول دوره 2010 تا 2019 مساحت جنگل از 3204 هکتار به 3070 هکتار و اراضی کشاورزی از 8515 به 9030 هکتار در 2019 کاهش یافته است. اراضی مرتعی و سطوح آبی نیز در طول دوره روند کاهشی داشته اند. همچنین اراضی ساخته شده از 1/3% از کل مساحت به %4 افزایش یافته است. برای مدل سازی از متغیرهای مکانی، شیب، جهت، مدل رقومی ارتفاع فاصله از جنگل، راه، روستا و آبراهه استفاده شد. پیش بینی تغییرات کاربری برای سال 2019 و 2025 با مدل تحلیل زنجیره مارکوف (Markov Chain) مدل سازی گردید. ارزیابی نقشه پیش بینی شده 2019 با صحت کاپا 87/0، کارایی مدل LCM را در منطقه موردمطالعه نشان می دهد؛ بنابراین، در صورت ادامه روند فعلی تغییرات، پیش بینی برای سال 2025، به صورت افزایش مساحت اراضی ساخته شده و کاهش اراضی کشاورزی کاهش خواهد بود و همچنین از تراکم جنگل ها کاسته خواهد شد.
    کلیدواژگان: زنجیره مارکوف، شیءگرا، فندقلو، مدل سازی، LCM
  • مهدی درخشان نیا، مهدی قمشی، سعید اسلامیان*، سید محمود کاشفی پور صفحات 141-150

    رسوب گذاری در مخازن به عنوان مهم ترین عامل در کاهش عمر مفید سدهای بزرگ شناخته می شود. براساس مطالعات مشخص شد که عامل اصلی در جابه جایی رسوبات جریان های غلیظ بوده، بر این اساس محققین در سال های اخیر راهکارهای گوناگونی برای کنترل این جریان ها ارایه نمودند که استفاده از موانع به عنوان یکی از موثرترین راهکارها شناخته می شود. با درک دقیق عملکرد این جریان ها و عوامل موثر بر آن ها می توان گامی موثر در جهت کنترل یا حذف آن ها برداشت. بر این اساس در این تحقیق به بررسی اثر تغییرات ارتفاع مانع گابیونی (Gabion) با قطر 7/0 سانتی متر تحت تاثیر پارامترهای مختلف پرداخته شده است. به این صورت که تغییرات ارتفاع مانع (1، 5/1 و 2 برابر بدنه جریان غلیظ)، دبی (1، 5/1 و 2 لیتر برثانیه)، غلظت (10 و 15 گرم بر لیتر)، شیب (5/1، 2 و 5/2 درصد) موردبررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر این مورد بود که سه پارامتر شیب کف فلوم (Flume Slope)، غلظت و دبی ورودی موردبررسی در این تحقیق از عوامل موثر بر مومنتم (Momentum) جریان بوده و با افزایش هر یک از این پارامترها، میزان عملکرد موانع با نسبت بی بعد ارتفاع 1 و 5/1 کاهش پیدا می کند اما در مانع با نسبت بی بعد ارتفاع 2 عملکرد مانع بهتر شده، به گونه ای که هنگام برخورد جریان با مانع اغتشاش زیاد ایجاد شده که سبب کاهش چشمگیر هد جریان غلیظ می گردد، به این صورت که نرخ متوسط کاهش فلاکس هد (Head Flux) برای موانع با نسبت ارتفاع 1، 5/1 و 2 به ترتیب 32، 45 و 92 درصد می باشد.

    کلیدواژگان: جریان های غلیظ، موانع گابیونی، فلاکس هد، مومنتم
  • محمدامین زارعی، رضا لاله زاری* صفحات 163-172

    تخصیص نامناسب آب بین مصرف کننده های مختلف از مشکلات اصلی برنامه ریزی در بخش منابع آب است. تدوین برنامه تخصیص آب یک مسیله پیچیده، چندمتغیره و دارای محدودیت های متنوع است؛ بنابراین حل این گونه مسایل نیازمند استفاده از روش های پیشرفته بهینه سازی است. روش های بهینه سازی کلاسیک با محدودیت هایی ازجمله، قرار گرفتن در نقاط بهینه محلی و عدم توانایی در پشتیبانی از متغیرهای مختلف مواجه می باشند. در این پژوهش دو روش بهینه سازی اجتماع ذرات، PSO (Particle Swarm Optimization) و الگوریتم ژنتیک چندهدفه مبتنی بر رتبه بندی نامغلوب NSGAII  (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) توسعه یافته و کارایی آن ها در بهینه سازی مسایل بهره برداری از منابع آب مقایسه شده است. با توجه به ضرورت دقت برنامه ریزی چندهدفه، دو مدل تک هدفه به صورت جداگانه با استفاده از روش PSO برای صحت سنجی نتایج NSGAII توسعه داده شد. مقایسه بین الگوریتم های NSGAII و PSO در نقاط انتهایی توابع هدف انجام شد. نتایج نشان داد مقدار پاسخ ایده آل روش NSGAII در نسبت سود به هزینه نسبت به روش PSO برتری دارد. استفاده از روش بهینه سازی چندهدفه با برقراری تعادل بین اهداف توانست به جواب بهینه معادل 4/0 تا 68/0 افزایش در کارایی مصرف آب بهینه در گیاهان الگوی کشت دشت بوشهر دست یابد.

    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، جبهه پارتو، رتبه بندی نامغلوب، بهینه‬سازی چندهدفه، تخصیص آب
  • امیر آزادمهر، محمدرضا مطهری*، هورمان غروی، محسن صفاریان صفحات 173-190

    با توجه به مشکلات اجرای آزمایش ها بخصوص در سنگ های ضعیف و هزینه بر بودن این آزمایش ها، می توان با بررسی روابط بین ویژگی های مکانیکی و فیزیکی، هزینه آزمایشات تعیین خصوصیات مکانیکی را کاهش داد. در این پژوهش آزمایش های پتروگرافی، فیزیکی و مکانیکی بر روی 62 مغزه از سنگ های شیل و مارن در ساختگاه سد گدار-خوش انجام شد. در نهایت عملکرد روش های شبکه عصبی مصنوعی (ANN) رگرسیون چند متغیره (MVRA) و رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) با تابع کرنل پایه شعاعی (RBF) جهت تخمین UCS، Es بر اساس سرعت موج تراکمی و خصوصیات فیزیکی مقایسه شد. نتایج پتروگرافی نشان داد که کانی ایلیت، فراوانترین نوع کانی رسی می-باشد. نسبت مدول الاستیسیته دینامیکی به استاتیکی نمونه ها برابر با 8.51 می باشد. همچنین نسبت پواسون دینامیکی به استاتیکی برابر با 1.41 می باشد. نتایج آنالیز آماری نشان داد که مدول الاستیسیته استاتیکی همبستگی بالایی با مدول الاستیسیته دینامیکی (R=0.91, RMSE=0.22, MAPE=0.14) و سرعت موج برشی همبستگی بالایی با سرعت موج تراکمی (R=0.98, RMSE=0.08, MAPE=0.03) دارند. نتایج رگرسیون چند متغیره نشان داد که هر دو پارامتر UCS و Es دارای همبستگی معنی داری با پارامترهای فیزیکی و سرعت موج تراکمی دارند. بطوریکه ارتباط UCS با این پارامترها بیشتر از ارتباط Es با این پارامتر ها می باشد. مقایسه عملکرد روش ها در تخمین خصوصیات استاتیک نشان داد که SVR دارای دقت بالاتری نسبت به رگرسیون چند متغیره و ANN می باشد.

    کلیدواژگان: خصوصیات استاتیکی و دینامیکی، سنگ های رسی، رگرسیون بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعی، آنالیز آماری
  • سعید غفارپور جهرمی*، یاسمن دهقان بنادکی صفحات 191-201
    امروزه گودبرداری یکی از مراحل حساس و مهم ساخت وسازهای شهری محسوب می شود که همواره مهندسان تلاش می کنند با انتخاب روش های مختلف آن را تحلیل، طراحی و اجرا نمایند. اهمیت این موضوع زمانی مشخص می شود که در محیط های شهری، تحلیل تغییرمکان و تغییر شکل های اطراف گود براساس ضوابط و مقررات ملی ساختمان الزامی است زیرا بناها و ساختمان های اطراف گود، نسبت به نشست نامتقارن حساسیت زیادی دارند. لذا مهندسان علاوه بر تحلیل پایداری گود، با استفاده از اطلاعات ژیوتکنیکی ساختگاه، هندسه گود، سربارهای اطراف گود و شبیه سازی مراحل گودبرداری، به ارزیابی و پیش بینی تغییرشکل ها و تغییرمکان های اطراف گود نیز می پردازند. تحلیل تغییرمکان و تغییرشکل به عوامل مختلفی چون هندسه گود، نوع خاک، روش پایدارسازی و نحوه مدل سازی وابسته است. در این مقاله سعی شده تحلیل تغییرمکان و پایداری گودهای با دیواره های قوسی شکل در دو پروژه با خاک مختلف (مطالعه موردی) با هدف اثر قوس زدگی خاک در حالت های مختلف مورد بررسی قرار گیرد. همچنین نتایج مدل سازی دوبعدی با حالت سه بعدی در شبیه سازی قوس زدگی مورد مقایسه گرفته است. برای تحلیل پایداری و تغییر شکل گود در این تحقیق از نرم افزارهای  FLAC3D و PLAXIS2D و GEOSLOPE استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهند ایجاد شعاع انحنا و قوس در دیواره گود می تواند ضمن افزایش پایداری، با توزیع تنش و کرنش مقدار تغییرشکل ها و محدوده اثر گود را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: گودبرداری، مدل رفتاری، تحلیل پایداری، تغییر شکل، قوس زدگی
  • نازنین شاه کرمی*، شهریار مختاری صفحات 203-213
    سدهای خاکی مغزه دار یکی از پرکاربردترین سدها می باشند که ساخت آن ها از مقبولیت بالایی در بین طراحان سد برخوردار است. در این تحقیق یک متدولوژی برای بهینه سازی مقطع عرضی سد خاکی با هسته مرکزی قایم ارایه گردیده است. به این منظور از یک نرم افزار اجزاء محدود برای کنترل پایداری شیب، یک نرم افزار آماری جهت فرموله کردن ضریب اطمینان پایداری و نهایتا یک الگوریتم فرا ابتکاری برای بهینه کردن مقطع عرضی سد خاکی استفاده شد. در ابتدا پس از صحت سنجی نرم افزار PLAXIS برای سد خاکی فرخی قاین و اطمینان از عملکرد مناسب آن، ضرایب اطمینان پایداری تحت شرط تراوش دایم برای 50 مدل فرضی سد که همه دارای پنجه وزنی و سکو بودند، استخراج گردید. در ادامه در نرم افزار SPSS، مدلی ریاضی برای محاسبه ضریب اطمینان پایداری به صورت یک تابع خطی از متغیرهای لحاظ شده به دست آمد. سپس با استفاده از نرم افزار MATLAB و پیاده سازی الگوریتم PSO، بهینه سازی مقطع عرضی سد خاکی با شرط کنترل پایداری بدنه سد انجام شد. تابع هدف، حداقل شدن مقطع عرضی سد و متغیرها شامل 17 مشخصه هندسی و تعدادی از مشخصات مصالح مصرفی در سد بود. درنهایت مدل بهینه بر روی سد فرخی قاین تست شد. نتایج کاهش 13 درصدی سطح مقطع عرضی و 138 هزار مترمکعبی حجم سد بهینه را نسبت به سد ساخته شده نشان داد که بیان گر کارایی و تعمیم پذیری مدل بهینه بر روی هر سد خاکی با هسته قایم می باشد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، سد خاکی، PLAXIS، Spss، PSO، سد فرخی قائن
  • پری ملکی، جواد احدیان*، سید محمود کاشفی پور، منوچهر فتحی مقدم، انتون اشلایز صفحات 215-224

    یکی از روش های نوین حفاظت از قوس رودخانه ها استفاده از سازه هوادهی (Air bubble screen) است. در این مقاله به مطالعه تاثیر سازه هوادهی بر الگوی جریان و قدرت جریان ثانویه و تنش برشی بستر در یک قوس ملایم 90 درجه همراه با سازه هوادهی پرداخته شده است. در انجام این آزمایش ها برای اندازه گیری سرعت از دستگاه سرعت سنج الکترومغناطیس سه بعدی استفاده شده است. مقایسه بین کانتورهای (Countors) سرعت طولی در طول قوس انجام شده و مقادیر قدرت جریان ثانویه و الگوی آن و همچنین تنش برشی بستر موردبررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که در حضور سازه هوادهی الگوی توزیع سرعت و تنش برشی اصلاح شده و مکان بیشینه سرعت و تنش برشی از قوس بیرونی دور شده و به میانه کانال منتقل می شود. الگوی جریان ثانویه نشان دهنده وجود یک سلول جریان ثانویه در خلاف جهت سلول ناشی از انحنا است و همچنین قدرت جریان ثانویه نیز کاهش یافت. با توجه به نتایج ارایه شده انتظار می رود مکان وقوع بیشینه آب شستگی که منطبق بر مکان بیشینه سرعت و تنش برشی است از قوس بیرونی دور شده و به میانه فلوم منتقل شود.

    کلیدواژگان: سرعت سنج سه بعدی، قدرت جریان ثانویه، الگوی جریان، تنش برشی بستر، سازه هوادهی
|
  • ‪Kiyoumars Roushangar *, Shima Shafie Naeibi, Mohammad Ali Lotfollahi-Yaghin, Mehrdad Ramazanilar Pages 1-12
    Pipelines are used all around the world to transport fluids from one location to another. When these pipelines meet rivers, seas and oceans pipes are laid on the solid bed and it causes changes in the flow pattern around the pipes. In result of these changes, the shear stress of bed under pipelines and turbulence of current will be increased, and scour will occur under pipelines and the scour hole will form and develop. These holes cause damage and failure to the pipe due to the pipe weight. In case of failure of the pipe, irreparable damages will incur to the environment and there will be huge financial costs. Therefore, it is very important to study the scour depth and effective variables to reduce scour and prevent damages. Researchers have conducted experimental and numerical studies on scour phenomenon and have provided relations over the years.
    In this research the effect of various factors on this phenomenon in steady current are investigated using Gaussian process regression (GPR) and support vector machine (SVM) and it is compared with the previous presented relations. To this end several laboratory data were used and after defining several non-dimensional parameters the performance of these methods was evaluated. The result of this research demonstrated that these methods are better than experimental relations and have promising outcomes. This study have shown that an SVM model with ℎ/D, D/d, Re and S0 variables in steady current have the best results. It is worth mentioning that ℎ and variables in steady current have the most significant effect on the scour below pipelines.
    Keywords: Scour depth, Pipelines, Steady flow, Kernel-Based Method, Gaussian process regression (GPR), support vector machine (SVM)
  • Mohammad Amiri *, Rahim Zare Pages 13-24
    The abundance of saline water at ground level and their progression to freshwater and onshore sources, landfill leachate chemicals, or industrial plant effluents into the soil are factors that can change the amount and type of soil salinity and, as a result, their geotechnical properties (Ouhadi et al, 2015). Also, due to the size of the large dams reservoirs and the impossibility of changing the axis of the dams due to different constraints, it is possible that after the filling, the dam lake water will come into contact with the salt formations and may cause risks such as changing the geotechnical behavior of the clay core, after exploiting embankment dams. Therefore, due to the presence of contaminants, which is sometimes unavoidable, an understanding of basic mechanisms in modifying the physical and engineering properties of soils under the influence of chemicals or chemical salts is essential (Sen et al, 2017). In general, the concentration of ions affects the intermolecular forces of the soil (ie double-layer repulsion and van der Waals attraction) and the structure of the materials (Weimin et al, 2014; Zhu et al, 2015). As a result, such changes in soil structure alter its engineering properties (Yan and Chang, 2015). According to the extensive studies on the influence of pore fluid on clay soils, however, a comprehensive study from the microstructural perspective with regard to permeability coefficient changes on clay soils has not been conducted. The purpose of this study was to investigate the permeability coefficients and engineering properties of clay soils with a special attitude to clay core in the presence of sodium chloride solution salt as a pore fluid from a microstructural perspective..
    Keywords: Pore fluid, embankment dams, Permeability, XRD, SEM
  • Amirreza Rezaei, Soheil Aber *, Katayon Nofouzi Pages 25-34
    The present work studies the capability of an aerobic biological (Ae-Bio) and a combined aerobic biological-advanced oxidation (Ae-Bio/UV-H2O2) process in the treatment of a toxic model wastewater composed of organic aromatic compounds, dyestuffs, and heavy metals. The coexistence of organics with heavy metals causes a high level of toxicity that raises the need for the successful adaptation of microorganisms to the wastewater before biological treatment processes. In each of the Ae-Bio and Ae-Bio/UV-H2O2 processes, the sludge was first adapted to the wastewater and then, the adapted sludge was used for the removal of COD and methylene blue in the wastewater.
    Keywords: Methylene blue, Activated sludge, Combined treatment, wastewater treatment, Acid red 14
  • Nazanin Mahbubi Motlagh, Ahmad Reza Mahboubi Ardakani *, Ali Noorzad Pages 35-48
    Because testing on different materials often requires a lot of time and money, numerical simulation can be an acceptable method to avoid conducting several tests. One of the most effective methods to investigate the behavior of granular materials is discrete element method. This method, as a new approach, can simulate the behavior of material realistically, without implementing complex constitutive models (Wang et al, 2007; Shamsi and Mirghasemi, 2012; Tian et al, 2018). We know that the behavior of the particle assembly is influenced by the experimental test conditions, particle size distribution, particle shapes, etc. Previous researches show that particle shape has a significant effect on the mechanical behavior of granular soil (Tian et al, 2018). Therefore, to properly model the behavior of granules, it is better to simulate the particle shape as close to reality as possible. The main objective of this paper is to evaluate the effect of gradation and realistic particle shape on the mechanical behavior of granular soil in three dimensional discrete element method modeling in order to increase accuracy and precision of the simulation results. In this regard, in this study, irregular particles are modeled using a set of spheres that have different radii, overlap with each other and form a rigid object (clump) as shown in Fig. 1. Then, a series of consolidated drained triaxial compression tests have been performed on the specimens containing particles with various shapes. Finally, the results of the modeling were compared qualitatively with the experimental results.
    Keywords: Triaxial test, Discrete element method simulations, Particle size distribution, Particle shape
  • Sara Beheshtifar *, Romins Abdollahi Pages 49-58

    The issue of energy crisis is considered as one of the main problems of this century. This has led to increased attention to renewable energy. In this regard, several solutions have been proposed to decrease the use of fuel and make more use of clean energy, including solar energy in various fields. On the other hand, in recent decades, most of the cities have expanded unprecedentedly. In many cases, physical expansion has resulted in high congestion, environmental pollution, and waste of time, fuel, and energy. Therefore, experts have proposed high-rise construction as one of the appropriate solutions for the development of cities (Cheng et al. 2006). While tall buildings, especially in large cities, due to shading, affect the amount of sunlight to their surroundings (Andreou, 2014; Jose et.al, 2011; Hayati and Sayadi, 2012). Therefore, high-rise construction should be done in a way that does not reduce the use of solar energy as much as possible. In addition to lowering the temperature of the building, the shade also makes it difficult for snow to melt naturally and rainwater to evaporate. With proper design of buildings in order to benefit from sunlight, the consumption of fossil fuels in buildings, especially in cold seasons and cold regions, is reduced to some extent. The effect of shading on the surrounding environment depends on various factors such as the height of the buildings and the distance between them. The taller a building is, the longer its shadow. In addition, the length of the shadow varies in different seasons; The longest shade occurs on the first day of winter. In this research, shading with real three-dimensional data of Adab 2 neighborhood of Sanandaj city, which includes several buildings, has been investigated. Sanandaj is the capital of Kurdistan Province in Iran, with a population of 412767 (in 1395). The selected study area is one of the areas where the rate of density and construction is relatively high and the issue of shading has not been given enough attention. In addition, the mountainous nature of the region and its cold climate have increased the need for sunlight, especially in cold seasons. This area has a latitude of 35 degrees and 17 minutes to 35 degrees and 18 minutes and a longitude of 46 degrees and 59 minutes to 47 degrees and 00 minutes east of the Greenwich meridian. Until the present study, no article on the practical use of GIS for shading in the country had been published in the relevant journals.

    Keywords: Shading, geographical information system (GIS), 3D Analysis, urban design, Adab neighborhood in Sanandaj
  • Ali Asgari *, Shokoofe Alsadat Alavi, Aliakbar Golshani Pages 59-74
    Human growing demand for energy and in recent decades for clean and renewable energy, leading to the development of wind farms inshore areas and have moved to offshore areas to achieve more production. Noticed that wind farms are a series of large, expensive and same structures, their foundations are important and it’s necessary to minimize the probability of failure all of them. Many wind turbines are founded on large piles called monopiles. In European countries particularly in offshore areas, dominant environmental loading on monopiles is the wave. But some of the pioneer countries in wind energy development, such as China, India and the United States are highly seismic areas. Following the occurrence of natural events of wave and earthquake in the sea at the same time, considering the behavior of monopiles under their combined effects are required. In this study, three-dimensional modeling of the soil-monopile system using Open Sees software by finite element analysis was carried out and the effect of wave load on seismic responses of monopile and its surrounding soil was investigated. The wave and earthquake loads applied simultaneously on the soil-monopile system. In the nonlinear behavior modeling for sandy soils, effects of the stiffness, permeability, dilation, and potential of soil compaction on system responses are included. Studies have shown that wave can be affected on the seismic responses of monopile significantly, in addition to amplification of monopile, rotation, shear force and bending moment, can change the location of maximum moment and shear in monopile.
    Keywords: Offshore, Monopiles, Wave load, earthquake, 3D nonlinear modeling, Dynamic analysis
  • S.Hosein Ghasemzadeh Mousavinejad *, Farzad Johari Majd, Ashkan Saradar Pages 75-89
    Most studies show that some certain fiber can enhance to some extent both mechanical properties as well as ductility of lightweight concrete. On the other hand, due to high industrial potential as well as less damage to the environment, basalt fibers have gradually become an appropriate option to be used in the composite industries and thus is considered as a special competitor to other fibers (Ralegaonkar et al., 2018; Sadrmomtazi et al., 2018). In recent years, there has been a growing interest in the use of the intelligent inference and reasoning methods, including ANFIS and ANN to approximate nonlinear and complex concrete behaviors and predict its properties (Tesfamariam and Najjaran, 2007; Sadrmomtazi et al., 2013). Therefore, this study aimed to investigate mechanical properties of the lightweight structural concrete containing different amounts of basalt fibers (0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5%) as well as pozzolanic materials (silica fume and fly ash). In addition, the modified ANFIS was used as a robust method to predict results to evaluate the experimental results.
    Keywords: Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, Basalt fiber, Fly Ash, Lightweight concrete, Mechanical properties, silica fume
  • Morteza Khaleghi, Mohammad Ali Rowshanzamir * Pages 91-100
    Today, new improvement methods to improve the geotechnical properties of soils are considered. Although a lot of improvement techniques are in use around the world, they have their own advantages and disadvantages. Chemical, physical, mechanical, biological and electrical techniques may be named as the common methods of soil improvement (Karol, 2003). Some of the methods, particularly those using cement and other toxic chemical grout, may cause environmental problems which limit their usage. In this regard biological improvement is an innovative method that uses microorganisms in the soil and biochemical reaction networks, the soil physical and mechanical properties are improved. In this research, mixed culture performance was studied against single culture of bacteria on physical strength properties of sandy soil, as the stabilization efficiency was evaluated in terms of the soil compressive strength, secant stiffness, and permeability with unconfined compression and falling head tests, respectively.
    Keywords: Biological improvement, Single, mixed culture, Unconfined compression, Permeability
  • Hadi Sarmasti, Karim Abedi, Mohammad Reza Chenaghlou * Pages 101-110
    In the present study, the effect of ice-shedding simultaneously at the transmission line's span and the wind was investigated using numerical modeling, and its results are presented. The transmission line has five transmission towers and six power transmission spans related to the 400 kV transmission line of the Khoy-Urmia power plant. The transmission tower's weaknesses have been identified using this study's results, which can be considered in strengthening existing towers and the design of new transmission lines.
    Keywords: transmission line, Finite Element Analysis, ice-shedding, wind load, Stability analysis
  • Asghar Rastboud *, Babak Shahandeh, Mehdi Mohamad-Zadeh Pages 111-126
    The reactivation of slip on pre-existing planes of weakness is of key interest to many geological phenomena, being implicit for instance in tectonic inversion theory and in the concept of stick slip behavior. The analysis of reactivation is crucial in engineering geology where rock masses must be below the critical stress level needed to initiate sliding and in reservoir geology for selecting safe hydrocarbon traps. It also constitutes a valuable tool in seismic hazard assessment as it provides a means of quantifying the slip potential on mapped or suspected faults in a known or inferred stress field.
    Keywords: Slip Tendency, Regional Stress Field, Focal Mechanism, GPS, North Tabriz Fault
  • Khalil Valizadeh Kamran *, Maryam Sadegi, Seyyed Asadollah Hejazi Pages 127-140
  • Mehdi Derakhshannia, Mehdi Ghomshi, Saeid Eslamian *, S. Mahmod Kashefipour Pages 141-150

    The researchers tried to build gabion barriers by considering the materials around the dam. In this study, gabion barriers with applicability were used, in which trapezoidal barriers were made using metal mesh and these barriers were filled with sand grains with an average size of 0.5 cm. The reason for using these dimensions of aggregate was the presence of stones with dimensions of 0.5 meters in nature, and if the laboratory results are suitable, it is possible to use them in the implementation, while proper slope. According to the executive criteria, it was considered to build the sides of the barrier in order to evaluate the possibility of falling aggregates. In this design, an attempt has been made to investigate the effect of gabion barriers on the percentage reduction of flow head flow. To better understand their efficiency in different conditions, some important parameters such as concentration, inlet discharge, slope and height of barriers have been considered.

    Keywords: Density currents, gabion Obstacles, head Flux, Momentum
  • Maryam Musavi-Z, Mohammad Reza Sheidaii * Pages 151-161
    Progressive collapse studies generally assess the performance of the structure under gravity and blast loads, while earthquakes may also lead to the progressive collapse of a damaged structure. In this study, the progressive collapse response of concentrically braced dual systems with steel moment-resisting frames was assessed under seismic loads through pushover analysis using triangular and uniform lateral load patterns. Two different bracing types (X and inverted V braces) were considered, and their performances were compared under different lateral load patterns using the nonlinear static alternate path method recommended in the Unified Facilities Criteria (UFC) guideline. Eventually, the seismic progressive collapse resistance of models was compared to their progressive collapse response under gravity loads. These studies showed that models under the seismic progressive collapse loads satisfied UFC acceptance criteria and limited rehabilitation objective. The structures had better performance under seismic progressive collapse than models under gravity loads because of more resistance, ductility, suitable load redistribution, and more structural elements that participated in load redistribution. Furthermore, despite studies on progressive collapse under gravity loads, the dual system with X braces showed better progressive collapse performance (more resistance, residual reserve strength ratio and ductility) under seismic loads than the model with inverted V braces.
    Keywords: Seismic progressive collapse, Dual system, Concentric brace, Alternate path method, Nonlinear static analysis
  • Mohammad Amin Zarei, Reza Lalehzari * Pages 163-172

    The main problem of water resources planning is the inappropriate allocation between different consumers. Water allocation planning is a complex, multi-variable, and multi-constraint problem, which requires advanced optimization methods to be solved. Classical optimization methods are facing some limitations such as being trapped in local optimum points, and difficulties in handling different variables. In this paper two of these methods including particle swarm optimization, PSO and multiobjective non-dominated sorting genetic algorithms, NGGAII were explored and their efficiency in optimization water reservoir operation problems is compared. Dealing with the necessary of multiobjective programing accuracy, two single objective models was developed separately using PSO to verify the NSGAII results.

    Keywords: Water resource management, Pareto front, Non-Dominated Sorting, Multiobjective optimization, Water allocation
  • Amir Azadmehr, Mohammadrea Motahari *, Hoorman Gharavi, Mohsen Saffarian Pages 173-190

    Due to the difficulties of conducting tests, especially in weak rocks and the cost of these experiments, by examining the relationships between their mechanical and physical properties can be provided and reduce the cost of tests to identify mechanical properties (Minaeian and Ahangari, 2013; Azadan and Ahangari, 2014).     In this study, petrographic, physical and mechanical experiments on 62 cores of shale and marl of Gurpi Formation were conducted in Godar-Khosh dam site, west of Iran. Non-destructive tests were performed on cores according to the ISRM standard. Physical properties such as water absorption, density and porosity of the samples were determined according to the ISRM standard. Also, uniaxial compressive strength (UCS) test according to the ASTM standard D2938 (ASTM, 1986) was performed. For each sample, the modulus of dynamic elasticity (Ed) and the dynamic Poisson ratio were calculated (Goodman, 1989). Using statistical analysis, artificial neural network (ANN( and  support vector regression (SVR) with radial base kernel function, several relationships for estimating UCS, Es and shear wave velocity were presented. The root mean square error (RMSE), the mean absolute percentage error (MAPE) and the variance account for (VAF) were also used to evaluate the results.

    Keywords: Static, dynamic properties, Clay rocks, Support Vector Regression, Artificial neural network, Statistical analysis
  • Saeed Ghaffarpour Jahromi *, Yasman Dehghan Banadaki Pages 191-201
    With the development of urbanization and the increasing development of high-rise structures, there is a definitive need for excavation with higher depths. The important matter to be considered in such cases is providing stability of the excavation to prevent any probable risk in the urban environments. Because of excavation, the soil as a bearing system removed, and consequently, the equilibrium of in-situ stresses in the soil mass and the between-granular stresses are disrupted. If this stress change exceeded the tolerance limit of the soil, the soil would be unstable and, the excavation collapse will be inevitable. Hence, one of the aims of engineers in the assessment of excavation is the stability analysis so that the safety factor must always be above one. In addition to stability analysis and due to the effect of excavation on the surrounding area, deformation and settlement analyses are also necessary for the urban areas (Chen et al, 2020).
    Keywords: Excavation, Soil modeling, Stability analysis, Deformation, Arching soil
  • Nazanin Shahkarami *, Shahriar Mokhtari Pages 203-213
    Cored earth dam is one of the most widely used dams, the construction of which is highly accepted among dam designers. The construction of these structures is very expensive, so optimizing the cost of design and construction of earth dams can be so helpful.Today, many optimization problems cannot be solved in practice with traditional optimization methods due to their large size and complexity. For this purpose, metaheuristic algorithms can be used, of which PSO is one. In the present study, the cross-sectional optimization of earth dams as the main part of the dam cost has been investigated by controlling the stability of slope in steady-state seepage condition.
    Keywords: optimization, Earth dam, PLAXIS, Spss, PSO, Farrokhi-Qaen dam
  • Pari Maleki, Javad Ahadiyan *, Seyed Mahmood Kashefipour, Manoochehr Fathi Moghadam, Anton Schleiss Pages 215-224

    The complex interactions between streameise flow and curvature- induced secondary flow in bends, bed morphology cause erosion near the outer bank, and deposition near the inner bank, that it can endanger the outer bank’s stability and also reduce the navigable width of the rivers. There are several techniques to protect the outer bank, reduce adverse impacts and control bed erosion in bends. Methods used in most parts of the world include submerged groynes, spur dikes, and bandal-like structures. But, meny these Methods have the disadvantage of being fixed constructions on the bed river that caused a threat for navigation. This paper describes a new way that consists in changes the bed morphology with provoking changes in the flow pattern. Dugue, et al. (2011, 2012) studied morph dynamic bends rivers with the Air-bubble screen method. Their results reveal that the air bubble screen is able to modify the flow pattern by shifting the maximum scouring from the outer bank towards the center of the flume and does not endanger its stability anymore. Dugue et al, 2013 studied scour reduction at a 193° bend by an air-bubble screen method. Velocity pattern at 70° bend showed that the bubble-induced flow pattern overcame the secondary flow induced by the outer bank while decreasing the morphology slope. It also showed 50 percent reduction in the maximum scour depth. Shukry (1949) is one of the first researchers in the study of erosion of the outer bank of rivers in a canal with a 180- degree bend with various proportions of the rivers radius to its width. There have been very few investigations about air bubble screen in 90 bend, therefor  in this study the effect of the air bubble screen on flow pattern and Secondary flow strength  and bed shear stress in 90 degree bend under Froude numbers 0.45 is examine.

    Keywords: 3-D velocimeter, Secondary flow strength, Flow pattern, Bed shear stress, Air bubble screen