هیدرولیک
سال:1386 | دوره:- | شماره:2 |تعداد مقالات:6

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 (rc/B=4.33) و با بستر متحرک از جنس ماسه یکنواخت انجام و در هر آزمایش، تراز بستر در مقاطع مختلف کانال اندازه گیری شده است. نتایج نشان داد که در تمامی آزمایشها درنیمه اول قوس، یک تپه رسوبی در قوس داخلی و یک چاله فرسایشی روبروی این تپه رسوبی شکل می گیرد. 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 می شود. 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 می یابد. دراین تحقیق رابطه ای 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 بالا برنده ناشی از جریان ثانویه است. رفتار موجی بستر در نیمه دوم قوس، نیز نشان دهنده رفتار نوسانی مولفه عرضی سرعت در این نواحی است.

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 می گیرد. برای این منظور ابتدا در دو گزینه مختلف، دبی های مشاهد ای دوره های پیوسته از زمان شروع سیل و دوره های مجزا در طول هیدروگراف سیل، مبنای اصلاح پارامترها و بهنگام سازی پیش بینی 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 می شود 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 پایدارشدن توزیع دبی اوج و زمان واقعی 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 پایدارشدن توزیع احتمالاتی دبی اوج در زمان واقعی ثابت می ماند. این خطا در دو سیلاب مورد نظر به ترتیب 21%- و 16%+ محاسبه شد که منشا آن عدم قطعیت ساختار مدل و داده های ورودی است.

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 می کند. در این مقاله ضمن تعریف و تدوین سه شاخص حساسیت هیدرولیکی برای بازه های کانال، الگوریتم تحلیل فرایند تنظیم و توزیع جریان در کانالهای آبیاری با استفاده از این شاخصها ارایه می شود. 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 کارآمد از شبکه های آبیاری نیز فراهم می شود. ازاین رو به کارگیری 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.

در تنداب سرریزها به منظور کم کردن تیغه آب در بالا دست تنداب و تطبیق دادن عرض و عمق جریان تناوب با آب در رودخانه پایین دست، معمولا عرض ابتدای تنداب بیشتر از عرض انتهای آن در نظر گرفته می شود. 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 در جریانهای فوق بحرانی با ناپیوستگی های 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 رئوس سلول حجم محدود همپوشان، به شکل گسسته در آمده اند. در این مقاله برای پایدارسازی روند حل صریح عددی، شیوه ای جهتدار 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.

برای تخمین تعداد و مقدار اعماق بحرانی در مقاطع مرکب روشهای مختلفی ارایه شده است که به تعریفی از عدد فرود منجر می شوند. این مدلها عبارتند از: روشهای 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 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 روشهای 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 روشهای تعریف عدد فرود- در مقایسه با استفاده مستقیم از معادله انرژی مخصوص- نشان می دهد که روابط ارایه شده هنوز این توانانیی را ندارند. این بررسی نشان می دهد که در مقاطع مرکب غیر همگن با زبری نسبی بالا و نیز مقاطع مرکب با دشت سیلابی عریض، تعداد اعماق بحرانی پیش 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 نمی شود.

پدیده آبشستگی امروز یکی از موضوعهای مهم در علم مهندسی سواحل و رودخانه به شمار می رود. 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 می شود.در مقاله حا ضر ابتدا عمق آبشستگی در پای سازه های ساحلی توسط مدلی ریاضی که ادامه تحقیقات قبلی مولفان است تخمین زده شده و سپس نتایج با داد 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 این گونه سازه ها به کار خواهد رفت.در مدل ریاضی ارایه 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 می دهند که ترکیب امواج برخورد کننده و منعکس شده از سازه ساحلی که باعث تشکیل امواج ایستا می شود و جریانهای ناشی از آن که دقیقا تابعی از ضریب انعکاس سازه است، می تواند تاثیر عمده ای 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.