مجله پژوهش آب ایران
سال:1394 | دوره:9 | شماره:3 (پیاپی 18) |تعداد مقالات:24

در این مقاله اثر تغییرات طول، عرض و ارتفاع حوضچه روی راندمان حوضچه های رسوب گیر شهری مستطیلی بررسی شده است. برای تعیین ابعاد اولیه حوضچه، از حوضچه های رسوب گیر شهری تهران به عنوان الگو استفاده شده است. بر همین اساس سیزده حوضچه با ابعاد مختلف و با حجم یکسان با مدل عددی فلوئنت شبیه سازی شدند. برای حل میدان های سرعت و غلظت در حوضچه از یک مدل دو فازی پیچیده و دقیق به شکل اولری - اولری و کوپل شده با مدل آشفتگی RNG K-e، استفاده شد و سپس راندمان حوضچه ها محاسبه شده است. بر همین اساس، نمودار تغییرات زمانی راندمان حوضچه، برای حوضچه های با طول، عرض و ارتفاع گوناگون به دست آمد. نتایج حاصل از این نمودارها نشان داد که به دلیل درشت دانه بودن ذرات و همچنین شکل هندسی خاص حوضچه های شهری، عرض حوضچه تاثیر بیشتری در افزایش راندمان حوضچه داشته است.

یکی از مسائل مهم در کنترل جهش تعیین حداقل ارتفاع آبپایه انتهایی است. اگرچه پژوهش های زیادی در مورد تاثیر آبپایه انتهایی روی مشخصات جهش هیدرولیکی در حوضچه های آرامش با مقاطع مستطیلی انجام شده است، ولی در مورد حوضچه های آرامش با مقطع ذوزنقه ای پژوهش های زیادی گزارش نشده است. در این پژوهش علاوه بر مقایسه نتایج آزمایشگاهی با روش های انرژی و اندازه حرکت که با روش های عددی حل شده اند، یک معادله صریح برای برآورد ارتفاع آبپایه انتهایی با روش انرژی ارائه شده است. ارزیابی نتایج بیانگر هماهنگی مناسب بین داده های آزمایشگاهی و محاسباتی است و فرمول صریح ارائه شده با تقریب مناسب ارتفاع آبپایه انتهایی را برآورد می کند.

سد خاکی غیرهمگن از معمول ترین نوع سدهای خاکی است که از دو قسمت هسته و پوسته تشکیل شده است. هسته یکی از مهم ترین اجزای سدهای خاکی است و برای آب بندی و کنترل نشت از بدنه استفاده می شود. از این رو طراحی بهینه هسته سدهای خاکی از نظر نوع مصالح، ابعاد و شکل آن بسیارمهم است به طوری که با استفاده از کمترین حجم مصالح ضمن حفظ پایداری، تراوش از بدنه سد به کمترین میزان کاهش یابد. در این پژوهش، مدلی برای بهینه سازی هندسه هسته سد حصار سنگی بیرجند بر اساس تلفیق معادلات حاصل از شبیه سازی تراوش، ضریب پایداری و گرادیان هیدرولیکی با رویکرد بهینه سازی تکامل رقابتی جوامع (SCE) توسعه داده شده است. نتایج به دست آمده از مدل توسعه داده شده برای تعیین ابعاد بهینه هسته سد خاکی در مقایسه با مقادیر واقعی سد حصار سنگی بیرجند، بیانگر کاهش 8.5 درصدی حجم مصالح لازم برای ساخت پوسته سد و کاهش 24 درصدی مصالح هسته سد است. عملکرد مدل توسعه داده شده نشان از توانایی های بالای این مدل در طراحی بهینه ابعاد هسته رسی تحت شرایط پایدار سدهای خاکی است.

منحنی تداوم جریان روزانه کاربرد زیادی در پروژه های منابع آب مانند طرح های برقابی، مدیریت آلودگی رودخانه ها، رسوب گذاری مخازن و فرسایش دارد. عدم وجود این اطلاعات در حوضه های فاقد آمار چالشی اساسی در مسائل هیدرولوژی است. پس، هیدرولوژیست ها تلاش کرده اند به این چالش با گسترش ابزارهایی مانند تحلیل منطقه ای مطالعات پاسخ دهند. در این راستا، این پژوهش به بررسی معادلات رگرسیونی به عنوان رویکرد پارامتریک در ترسیم منحنی تداوم جریان زیرحوضه های فاقد آمار می پردازد. از این رو، 18 ایستگاه هیدرومتری مناسب در حوضه آبخیز دریاچه نمک انتخاب شد. سپس مقادیر دبی های شاخص منحنی تداوم جریان (Q10، Q20، و …Q95) در نظر گرفته شد. در ادامه، معادلات رگرسیونی بین مقادیر این دبی ها با متغیرهای فیزیوگرافی، اقلیمی و کاربری اراضی به روش گام به گام به دست آمد. برای ارزیابی مدل رگرسیونی به دست آمده، آماره های رگرسیون بررسی شدند. مقدار معیار نش-ساتکلیف این معادلات نیز محاسبه شد. نتایج حاصل نشان داد که از بین متغیرهای مورد بررسی، طول آبراهه اصلی، مساحت، متوسط بارندگی سالانه و شیب حوضه بیشترین نقش را در تغییرات جریان رودخانه دارند و با توجه به معنی داری معادلات در سطح %95، از معادلات رگرسیونی می توان در ترسیم منحنی های تداوم جریان زیرحوضه های فاقد آمار استفاده کرد.

هدف از این پژوهش بررسی اثرات تغییر اقلیم بر عملکرد شبکه آبیاری بیله سوار است. در این راستا تحت سناریو های A2 و B2 داده های دما و بارش با استفاده از مدل Hadcm 3 برای دوره های اقلیمی آتی 39-2010 و 80-2050 برای منطقه تولید شدند. سپس تبخیر و تعرق پتانسیل محاسبه و نیاز آبی جدید برای ارزیابی عملکرد شبکه با این فرض که از نظر عرضه آب به شبکه هیچ گونه محدودیتی در آینده وجود نخواهد داشت، به مدل WaterGems داده شد. نتایج حاصل از ریز مقیاس کردن داده های دما و بارش نشان دادند که بحرانی ترین تغییرات مشاهده شده دما و بارش تحت سناریوی A2 و در ماه های ژوئن و جولای است. به طوری که در دوره 39-2010 دما در این دو ماه به ترتیب 2.1 و 2.3 درجه سلسیوس افزایش و بارش 21.1 و 38.4 درصد کاهش و در دوره 80-2050 این رقم ها برای دما به ترتیب 4.9 و 5.1 درجه سلسیوس افزایش و برای بارش 52.1 و 57.9 درصد کاهش، نسبت به دوره پایه خواهند داشت. نتایج ارزیابی نشان داد که با افزایش تقاضا در شبکه، شاخص های ارزیابی از جمله عدالت و کفایت توزیع فشار به ترتیب 16.7 و 21.5 درصد نسبت به دوره پایه افت پیدا خواهند کرد.

تابش خورشیدی از مهم ترین عامل های تاثیرگذار بر تبخیر- تعرق بوده که برآورد دقیق آن در برآورد نیاز آبی گیاهان موثر است. به همین دلیل در این پژوهش اثر چند مدل تابش خورشیدی (RS) بر نتیجه معادله هارگریوز- سامانی در برآورد تبخیر- تعرق مرجع چمن (ETO) در دشت شهرکرد بررسی شد. بدین منظور با درنظر گرفتن میزان تابش محاسبه شده از مدل های هارگریوز- سامانی، دورنباس- پروت، آناندل و همکاران، آلن، ارتکین- یالدیز، سامانی، گودین و همکاران و محمود- هابارد، تبخیر- تعرق مرجع از معادله هارگریوز- سامانی محاسبه و نتیجه با تبخیر- تعرق اندازه گیری شده با لایسیمتر مقایسه گردید. نتایج نشان دادند تبخیر- تعرق مرجع محاسبه شده بر اساس تمام مدل های تابش به استثنای مدل سامانی، کمتر از تبخیر-تعرق اندازه گیری شده است. با مقایسه شاخص های آماری و نسبت های مقادیر برآورد شده به اندازه گیری شده، مشخص شد که دقیق ترین مدل تابش از نظر تاثیر بر محاسبه تبخیر-تعرق مرجع با معادله هارگریوز- سامانی در منطقه مورد مطالعه، مدل محمود- هابارد است. تبخیر-تعرق مرجع بر اساس این مدل با 8% تخمین کمتر، ریشه میانگین مربع خطا (RMSE) و خطای انحراف (MBE) به ترتیب برابر 0.92 Mj/(m2.day) و -0.43، خطای نسبی (RE) برابر -1.73%، شاخص توافق (d) برابر 0.99 و بازده مدل برابر 62 درصد دارای بهترین نتایج نسبت به تبخیر- تعرق اندازه گیری شده با لایسیمتر است. همچنین تبخیر- تعرق مرجع محاسبه شده بر اساس مدل گودین و همکاران دارای ضعیف ترین نتایج بود.

در این مقاله با هدف هدایت جریان در جهت عمود بر دیواره سرریز و ارزیابی اثر آن بر ضریب دبی، از پره های هادی جریان که در بالادست سرریز چندوجهی مثلثی با زاویه راس 45 و 90 درجه نصب می شوند استفاده شده است. سرریز و پره ها از جنس ورق گالوانیزه به ارتفاع 12 سانتی متر و پره ها با 4 عرض 2، 3، 4 و 5 سانتی متر هستند. بار آبی و سرعت بالادست در 5 دبی برداشت شد. تاثیر عرض، زاویه و فاصله استقرار پره ها بررسی شد و نمودارهای بازده سرریز (QL/QN) نسبت به بار آبی کل ترسیم گردید. نتایج نشان داد پره های با عرض کمتر تاثیر مثبت بیشتری دارند. همچنین بازده سرریز 45 درجه در تمامی زوایای استقرار بهتر از سرریز 90 درجه است. بنابراین می توان گفت که با افزایش دبی در سرریز چندوجهی مثلثی با زاویه راس پایین، تداخل جریان زیاد شده است، پس وجود این پره ها می تواند سبب هدایت جریان در جهت عمود بر سرریز شده و جریان مانند سرریز مستقیم شده و درنتیجه بازده سرریز بهبود می یابد.

ارزیابی موقعیت نصب لاترال ها در روش آبیاری قطره ای یکی از عامل های مهم طراحی است که در صورت عدم توجه به آن، ممکن است تلفات نفوذ عمقی و نیترات قابل توجه گردد و متناسب با آن افت شدید عملکرد و اثرات مخرب زیست محیطی ایجاد شود. در این پژوهش برای مدیریت مناسب این سیستم ها، به بررسی همزمان الگوی توزیع رطوبت و نیترات پرداخته شد. آزمایش ها برای سه نوع بافت خاک متفاوت (سبک، متوسط و سنگین) انجام شد. مدت زمان آبیاری 6 ساعت درنظر گرفته شد. قطره چکان ها در 4 عمق مختلف (صفر، 15، 30 و 45 سانتی متر) و مقدار دبی خروجی (2.4 و 4 لیتر در ساعت) ارزیابی شدند. در این پژوهش از کود اوره استفاده و تزریق کود در یک سوم انتهایی زمان آبیاری انجام شد. نتایج نشان داد که با توجه به یکنواختی توزیع رطوبت و نیترات و برای کمینه کردن انتقال رطوبت و نیترات به عمق های پایین تر، بهترین عمق نصب قطره چکان ها در روش آبیاری قطره ای زیر سطحی برای خاک های رسی، لومی و شنی 30 سانتی متر است. همچنین در سیستم آبیاری قطره ای سطحی توزیع نیترات در اطراف قطره چکان و برای خاک های رسی، لومی و شنی به ترتیب تا عمق 20، 40 و 40 سانتی متری پیشروی کرده و مقادیر نیترات از ناحیه موثر خاک خارج نمی شود. با توجه به توزیع تدریجی رطوبت و نیترات در خاک های رسی (در مقایسه با بافت های سبک تر)، بهتر است در این خاک ها مدت تزریق کود بیشتر درنظر گرفته شود ولی برای خاک هایی با بافت سبک تر، توصیه می شود که مدت زمان تزریق کود کم شود تا تلفات نیترات کاهش یابد.

در این مقاله، برای مدیریت سیلاب در حوضه گرگان رود، از مدل تصمیم گیری چندمعیاره برنامه ریزی توافقی برای رتبه بندی گزینه های مدیریت سیلاب شامل حفظ شرایط طبیعی، بهره برداری از سد گلستان، احداث گوره، احداث کانال انحراف، سامانه پیش بینی و هشدار سیل، بیمه سیل و گزینه ترکیبی سامانه پیش بینی و هشدارسیل با بیمه سیل، استفاده شده است. گزینه ها بر اساس 11 معیار شامل تلفات جانی مورد انتظار، نرخ بازیابی، نرخ تدریج، خسارت مورد انتظار سالانه، احساس امنیت مردم، نرخ اشتغال زایی، مشارکت مردمی، حفظ و بهبود مناظر طبیعی، حفاظت از زیستگاه حیات وحش، حفاظت از کیفیت آب و امکان پذیری فنی گزینه ها، رتبه بندی شده اند. سپس نتایج رتبه بندی گزینه ها در مدل برنامه ریزی توافقی با نتایج رتبه بندی مدل وزن دهی ساده مقایسه شده است. نتایج نشان داد که مدل برنامه ریزی توافقی در مقایسه با مدل وزن دهی ساده به معیار فنی نرخ بازیابی و معیارهای اجتماعی تلفات جانی و احساس امنیت مهم تر بوده است. همچنین تحلیل حساسیت مدل ها که بر اساس تغییر وزن معیارها صورت گرفت. نتایج نشان می دهد که مدل برنامه ریزی توافقی حساسیت کمتری به تغییر وزن معیارها داشته و به دلیل درنظر گرفتن فاصله از حل ایده ال، بین معیارهای مورد بررسی تمایز ایجاد کرده است. در این مدل با افزایش مقدار پارامتر توافقی، میزان اهمیت فاصله از حالت ایده ال معیارهای اقتصادی، فنی و اجتماعی مهم تر هستند. در حالیکه مدل وزن دهی ساده با وجود حساس بودن نسبت به تغییر وزن معیارها، تمایز مشخصی بین معیارها ایجاد نمی کند.

احداث سد انحرافی و آبگیر جانبی آن از متداول ترین روش های آبگیری است که برای طراحی درست آن، شناخت الگوی جریان در نزدیکی سد و ورودی کانال انحراف مهم است. در این پژوهش، با نرم افزار فلوئنت به شبیه سازی سه بعدی میدان جریان در آبگیرهای جانبی شامل، سازه سد انحرافی، دیواره جداکننده، مجرای تخلیه رسوب، ارتفاع آستانه و آبگیر جانبی پرداخته شد. همچنین نتایج مدل عددی و فیزیکی از نظر ناحیه جداشدگی جریان، الگوی جریان، گردابه ها و جریان های ثانویه مقایسه شده اند. مدل سازی عددی جریان با مدل آشفتگی K-e و برای زاویه آبگیری 120 درجه و نسبت های آبگیری 0.5 و 0.65 انجام شد. نتایج به دست آمده از مدل عددی نشان داد که الگوی جریان در مجاورت کانال آبگیر به خوبی شبیه سازی شده است. مقایسه مقادیر کمی سرعت عرضی جریان بین دو مدل عددی و آزمایشگاهی، در ترا ز های مختلف و به ویژه نسبت آبگیری 0.5، نشان دهنده قابلیت به نسبت خوب مدل در شبیه سازی ویژگی های جریان در آبگیرهای جانبی است. به گونه ای که متوسط میزان خطای مدل عددی در این نسبت آبگیری و سه تراز مختلف، حدود 13 درصد بود. پس از صحت سنجی مدل عددی، با اعمال تغییراتی در شکل دهانه آبگیر، تاثیر این عامل بر الگوی جریان در مقابل دهانه آبگیر بررسی شد. به ازای زاویه دار کردن دیواره بالادست دهانه آبگیر، جریان گردابی در این ناحیه حذف شد به طوری که عرض ناحیه گردابی، از حدود 8 درصد عرض دهانه، به مقداری نزدیک به صفر کاهش یافت.

با عمومیت یافتن مدل های پیچیده هیدرولوژیکی، مدت زمان اجرای این مدل ها، به طور قابل توجهی در حال افزایش است. مقایسه و ارزیابی کارآیی الگوریتم های مختلف بهینه سازی، برای واسنجی این مدل های هیدرولوژیکی، در حال تبدیل شدن به یک مساله مهم است. در این پژوهش برای واسنجی پارامترهای هیدرولوژیکی مدل SWAT 2009 در حوضه آبخیز سنجابی، از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) استفاده شده است. بدین منظور مدل SWAT با استفاده از لایه خاک، لایه کاربری اراضی، لایه رقومی ارتفاع و اطلاعات هواشناسی حوضه سنجابی اجرا شد و سپس با برقراری ارتباط بین خروجی این مدل و الگوریتم PSO در بسته نرم افزاری SWAT-CUP، 22 پارامتر جریان حساسیت سنجی شد و 8 پارامتر حساس تر برای بهینه سازی مقادیر آن ها انتخاب شدند. مقادیر تابع هدف ناش- ساتکلیف (NS) در دوره واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب برابر با 0.58 و 0.60 به دست آمده است که نشان دهنده شبیه سازی مطلوب رواناب با مدل SWAT پس از واسنجی پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم PSO است. همچنین مقدار ضریب تعیین R2 و ضریب RMSE به ترتیب برای دوره واسنجی برابر با 0.65 و 6.74 و برای دوره اعتبارسنجی برابر با 0.67 و 3.66 به دست آمد که بیان گر کارآیی موثر الگوریتم PSO برای واسنجی مدل SWAT در شبیه سازی رواناب است.

حرکت یک سیال در سیال دیگر با چگالی متفاوت را جریان غلیظ می نامند. در این پژوهش، تاثیر مانع های استوانه ای شکل بر کنترل جریان غلیظ نمکی در مقیاس آزمایشگاهی مطالعه شد. مانع های استوانه ای شکل به قطر یک سانتی متر و ارتفاع 30 سانتی متر با آرایش زیگزاکی روی بستر قرار داده شدند، به گونه ای که در تمام آزمایش ها ارتفاع مانع ها بیشتر از ارتفاع راس جریان بود. مانع ها با آرایش زیگزاکی در سه چیدمان مختلف در بستر فلوم قرار داده شدند. چیدمان های مختلف همراه با تغییر تعداد مانع های در سطح بستر فلوم بودند. برای هر چیدمان آزمایش ها با شیب ها و غلظت های متفاوت برای بسترهای بدون مانع و بستر مانع دار انجام شد. نتایج نشان داد که با وجود مانع ها سرعت و ارتفاع راس جریان نمکی کاهش یافته و با افزایش تعداد مانع ها در بستر فلوم شدت کاهش سرعت و ارتفاع بیشتر می شود. در بستر مانع دار، دبی عبوری راس در طول فلوم کاهش می یابد و این روند با افزایش تعداد مانع ها بیشتر می گیرد.

وقوع آب شستگی در اطراف پایه های پل یکی از اصلی ترین دلایل تخریب پل ها است. هم اکنون روش های مختلفی برای جلوگیری از آب شستگی پایه پل وجود دارد، یکی از این روش ها، نصب صفحه محافظ (طوق) در اطراف پایه پل است. طوق ها بستر را در مقابل گرداب اطراف پایه محافظت کرده و میزان آب شستگی را کاهش می دهند. در این پژوهش، به بررسی الگوهای آب شستگی اطراف پایه های استوانه ای پل با استفاده از طوق های مختلف مربع، دایره و لوزی شکل، با استفاده از 5 دبی مختلف و با مصالح بستر با قطر متوسط 1.8 میلی متر پرداخته شد. طوق های به کار رفته در آزمایش ها، به تناسب قطر پایه، به اندازه دو برابر قطر پایه درنظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که الگوی آب شستگی ارتباط تنگاتنگی با شکل طوق استفاده شده در هر پایه را دارد. در طوق های مختلف محل ایجاد حفره آب شستگی و تپه با یکدیگر متفاوت است به طوری که با استفاده از طوق دایره و مربع محل شکل گیری فرآیند آب شستگی نزدیکی پایه رخ می دهد، این در حالی است که در زمان استفاده از طوق لوزی شکل محل ایجاد این فرآیند در فاصله ای مناسب تر و مطمئن تر از پایه ایجاد می شود.

با احداث سدهای بلند به طور معمول از سرریزهای جامی شکل با جریان پرتابی آزاد استفاده می شود. این نوع سازه ها در صورت بررسی دقیق و شرایط توپوگرافی مناسب ناشی از جریان ریزشی، در مقایسه با سایر انواع مستهلک کننده ها عملکرد مناسب تری دارند. بدین منظور در این پژوهش با انجام یکسری آزمایش ها، تاثیر عملکرد یک دندانه در انتهای جام پرتابی، تغییرات توپوگرافی بستر در پایین دست با تغییرات دبی، میزان بازشدگی دریچه سرریز و عمق پایاب بررسی شد. نتایج نشان می دهد با افزایش دبی، ابعاد حفره آب شستگی افزایش می یابد ولی عمق پایاب روندی کاهشی نشان می دهد. همچنین به دلیل تاثیر دندانه جام انتهایی، در مقایسه با حالت نرمال (بدون دندانه) با افزایش میزان بازشدگی دریچه به میزان 33% (2 سانتی متر نسبت به حداکثر میزان بازشدگی دریچه)، حجم حفره %125.64 افزایش یافته و برای میزان 66% (4 سانتی متر بازشدگی دریچه نسبت به حداکثر میزان بازشدگی دریچه)، حجم حفره %45.92 کاهش و برای میزان 99% (6 سانتی متر بازشدگی دریچه نسبت به حداکثر میزان بازشدگی دریچه) نیز، حجم حفره %22.85 کاهش نشان می دهد.

تعیین شاخص های صحیح کودآبیاری در روش های جدید آبیاری سطحی از جمله آبیاری موجی امری ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش مقدار تلفات آب و کود نیترات در کودآبیاری جویچه ای با جریان موجی و پیوسته مقایسه شد. بدین منظور آزمایش های مزرعه ای در یک خاک با بافت لوم رسی در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران انجام شد. مدیریت های کودآبیاری مختلف با جریان موجی شامل تزریق کود در تمامی موج های مرحله پیشروی، مرحله پس از پیشروی و ترکیب موج انتهایی فاز پیشروی و ابتدای مرحله پس از پیشروی آزمایش شد. برای جریان پیوسته نیز تزریق کود در نیمه دوم مرحله پیشروی و پس از مرحله پیشروی اعمال شد. تلفات رواناب برای آزمایش های با جریان موجی و پیوسته به ترتیب در محدوده 13.8 تا 33.4 و 9.1 تا 15.0 درصد و تلفات نفوذ عمقی آب به ترتیب در محدوده 9.1 تا 17.0 و 24.5 تا 34 درصد به دست آمد. کمترین و بیشترین مقدار تلفات نیترات از طریق رواناب در آزمایش های با جریان موجی به ترتیب 7.1 و 58.6 و در جریان پیوسته 4.1 و 28.5 درصد محاسبه شد. همچنین تلفات نفوذ عمقی نیترات در تمامی آزمایش ها ناچیز و خطر آبشویی نیترات وجود نداشت. نتایج نشان داد که مناسب ترین گزینه مدیریت کودآبیاری برای کاهش تلفات رواناب نیترات، تزریق کود در تمامی موج های مرحله پیشروی و نیمه دوم مرحله پیشروی به ترتیب در جویچه های با جریان موجی و پیوسته است.

در این پژوهش حجم آب مجازی مبادلاتی شش محصول مهم زراعی استان همدان، در چهار گروه غلات (گندم و جو)، سبزیجات (سیب زمینی و سیر)، صنعتی (چغندرقند) و علوفه ای (یونجه) در طی دوره 1380 تا 1389 محاسبه شد. نتایج نشان داد حجم آب مجازی گروه سبزیجات و صنعتی کمتر از 1 مترمکعب آب به ازای هر کیلوگرم محصول تولیدی است و هر دو در دسته محصولات کم مصرف با بهره وری بالا هستند. در مقابل غلات به دلیل دارا بودن حجم آب مجازی بیش از 2 مترمکعب بر کیلوگرم در دسته محصولات پرمصرف هستند. همچنین نتایج تفاضل مقادیر آب مجازی وارداتی و صادراتی استان همدان طی سال های 1380 تا 1389 بیان گر خروج حدود 1538.4 میلیون مترمکعب آب خالص و 2564 میلیون مترمکعب آب واقعی از سطح استان است. محاسبات ارزش اقتصادی آب مجازی صادراتی نشان داد استان همدان در دوره 1380 تا 1389 به طور میانگین 19547 میلیون ریال آب به خارج از استان صادر کرده است. بنابراین، لازم است تا با سیاست های مناسب از صادرات حجم زیادی از منابع آب به صورت مجازی جلوگیری کرد.

جریان خروجی از سازه های هیدرولیکی بیشتر به صورت جت است. بسته به عمق پایاب، جت می تواند به صورت آزاد یا مستغرق باشد. هرگاه مقدار تراز پایاب از تراز جت بیشتر باشد، جت مستغرق است. ابعاد و مشخصات حفره آب شستگی متاثر از متغیرهای زیادی از قبیل پارامترهای جریان، مشخصات بستر آبرفتی، زمان، هندسه آبراهه و ارتفاع ریزش است. در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی اثر پارامتر های عمق پایاب، سرعت جت و زاویه جت، در دو حالت 45 و 60 درجه، بر ابعاد حفره آب شستگی و برآمدگی نسبی رسوبات تحت جت دایره ای مستغرق پرداخته شده است. بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی مقادیر عمق نسبی حفره آب شستگی ds/hTW و برآمدگی نسبی رسوبات dm/hTW تحت اثر زاویه جت 60 درجه، به ترتیب به ازای پارامتر فرسایش Ec>2.82 و Ec>1.97 از جت با زاویه 45 درجه بیشتر هستند. همچنین نتایج پژوهش نشان داد که با کاهش زاویه جت خروجی از نازل نسبت به افق، پهنه تنش مازاد بر تنش بحرانی در سطح رسوبات توسعه یافته و سبب گستردگی ابعاد حفره آب شستگی و برآمدگی رسوبات در پلان می شود.

در شروع عملیات اجرایی پروژه انتقال آب از رودخانه کوهرنگ به چشمه مروارید به صورت پمپاژ یک مرحله ای، کارفرما با مشکل زمان و هزینه زیاد برای سفارش و تهیه اجزاء اصلی طرح مانند پمپ های فشار قوی، لوله های فولادی با فشار کار 40 اتمسفر و همچنین مخازن ضربه گیر روبرو شده بود. بنابراین در مراحل بازنگری طرح دو گزینه مطرح شد که از مهندسی ارزش برای مقایسه زمان ساخت و اجرا، هزینه و میزان ضربه قوچ و مسائل مربوطه هر دو گزینه استفاده شد. در این مقاله، ایستگاه پمپاژ و خط انتقال آن در شرایط پایدار و ناپایدار هیدرولیکی برای دو گزینه پیشنهادی در نرم افزار Hammer مدل سازی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که اعمال مهندسی ارزش می تواند موجب حذف مخازن ضربه گیر و کاهش خطر ناشی از پدیده ضربه قوچ و همچنین کاهش حدود 20 تا 30 درصدی زمان و هزینه های تهیه و اجرای اجزاء مختلف طرح گردد.

در طراحی سازه های هیدرولیکی دارای جریان سریع، معمولا احتمال رخداد پدیده کاویتاسیون وجود دارد. برای جلوگیری از وقوع پدیده کاویتاسیون، باید موقعیت نقاطی که در آن ها ممکن است با افزایش سرعت جریان، فشار تا حد فشار بخار مایع کاهش یابد را شناسایی کرد. در این راستا برای دست یابی به یک معیار کمی، از شاخص کاویتاسیون استفاده می شود. در این پژوهش ابتدا با روش عددی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، دو گزینه برای جریان بر روی سرریز سد ونیار طرح و شبیه سازی شد، سپس شاخص کاویتاسیون برای هر یک از گزینه ها محاسبه و در نهایت برای صحت سنجی نتایج، از نتایج مدل آزمایشگاهی استفاده شد. برای حل عددی معادلات سه بعدی ناویر- استوکس بر روی سرریز از نرم افزار Fluent و برای شبکه بندی سه بعدی سرریز از نرم افزار Gambit استفاده می شد. برای تعیین پارامترهای آشفتگی میدان جریان، تعیین سطح آزاد جریان و مجزا سازی معادلات ممنتم، به ترتیب از مدل آشفتگی K-e(RNG)، روش VOF و روش بالادست مرتبه دوم استفاده شد. در انتها با بررسی نتایج حاصل از پژوهش، هماهنگی مناسبی بین نتایج حاصل از Fluent و مدل آزمایشگاهی به دست آمد. همچنین مشخص شد که در هیچیک از گزینه های مطالعه شده کاویتاسیون رخ نداده و سرریز احداث شده در مقابل این پدیده ایمن است.

مدل سازی جریان نشت از زیر سازه های آبی که بر روی پی با مواد نفوذپذیر ساخته شده اند، از جمله موارد اساسی است که قبل از احداث سازه باید بررسی شود، تا از مشکلاتی مانند فرسایش مواد پی، نشست سازه و نشت آب از زیر سازه جلوگیری شود. در صورتی که در فرآیند طراحی نتوان بر مواردی مانند پدیده لوله ای شدن، کاهش نیروهای زیرفشار و گرادیان هیدرولیکی و همچنین کنترل جریان نشت از زیر سازه فائق آمد، می توان از راه حل هایی کمکی مانند احداث کف بندهای افقی، دیواره های آب بند و همچنین نصب سوراخ آب استفاده کرد. در این پژوهش به بررسی تاثیر سوراخ آب روی توزیع زیرفشار و گرادیان هیدرولیکی پرداخته شده است. برای این منظور معادله حاکم بر جریان نشت از محیط متخلخل به کمک روش عددی حجم کنترل برای حالت های مختلف حل شد. تمامی محاسبات توسط محیط ساده ولی قدرتمند صفحه گسترده Excel انجام شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد استفاده از سوراخ آب در کف بند حوضچه آرامش سد می تواند از عمق دیواره های آب بند مورد نیاز بکاهد که این امر موجب صرفه جویی اقتصادی زیادی برای طرح می شود. هر چه سوراخ آب از پنجه سد فاصله پیدا کند و به پایین دست سازه منتقل شود از تاثیر مثبت آن کاسته می شود.

برای ایمنی سد در برابر آبشستگی زیر پی و نیروی بالا برنده می توان از روش هایی مانند تعبیه دیواره سپری در بالادست و پایین دست سازه، افزایش طول کف بند بتنی سازه و یا احداث سوراخ آب در حوضچه آرامش استفاده کرد. در این پژوهش که بر روی سد انحرافی یوسف کند مهاباد انجام شده، با شبیه سازی سد در نرم افزار Seep/W تاثیر تعداد سوراخ ها، موقعیت سوراخ آن ها در طول حوضچه آرامش و همچنین طول پرده های آب بند بر روی زیرفشار و گرادیان هیدرولیکی خروجی در نقاط کلیدی پی زیر سد انحرافی بررسی و پایداری کلی سد بررسی شده است. در بررسی انجام شده دیده شد که احداث دیوار آب بند ابتدایی به عمق 8 متر موجب کاهش 63 درصد از نیروی بالا برنده و کاهش 79 درصد از گرادیان خروجی نسبت به حالت بدون آب بند می شود. همچنین احداث سوراخ آب در حوضچه آرامش سبب کاهش 8 درصد از نیروی بالا برنده و کاهش 74 درصد از گرادیان خروجی نسبت به حالت بدون سوراخ آب می شود.