هیدرولیک
سال:1387 | دوره:3 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

روش های مبتنی بر ترکیب مدل ها، با تقسیم مساله پیچیده شبیه سازی به تعدادی مدل موضعی ساده و ترکیب جواب های آنها ممکن است به جواب های متفاوتی منتهی شوند. در این روش فضای ورودی به زیرفضاهایی تفکیک می شود و به هر بخش ویژه از این فضای ورودی تفکیک شده، مدل های مجزایی اختصاص می یابد. در این تحقیق با استفاده از سیل های تولید شده توسط یک مدل هیدرولوژیکی، مزیت استفاده از مدل های ترکیبی (Hybrid) نسبت به مدل های فراگیر در پیش  یینی سیل زمان واقعی ارزیابی شده است. بدین منظور نتایج حاصل از یک شبکه عصبی فراگیر که کل فرایند سیل را توسط یک شبکه واحد شبیه سازی می کند با نتایج حاصل از دو مدل شبکه عصبی- یکی دارای 4 شبکه عصبی و دیگری دارای 8 شبکه عصبی- مقایسه شده  است. براساس نتایج به دست آمده مشاهده می شود که مدل های ترکیبی در پیش بینی سیل – به ویژه در پیش بینی زمان و مقدار دبی اوج که افزایش دقت در پیش بینی آن ها در سیستم های هشدار سیل از اهمیت ویژه ای برخوردار است - به طور قابل ملاحظه ای بهتر از مدل فراگیر عمل می کنند.

شبیه سازی عددی جریان های با مرز آزاد در کاربردهای عملی مانند هیدرودینامیک کشتی از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مقاله جزییات توسعه یک مدل عددی دو بعدی در قائم، به منظور شبیه سازی جریان های سطح آزاد دایمی و غیر دایمی با استفاده از توزیع فشار غیرهیدروستاتیک ارایه شده است. در این مدل معادلات رینولدز و شرط مرزی سینماتیکی سطح آزاد همزمان حل شده و تراز سطح آب و میدان فشار و سرعت با هم محاسبه می شوند. در فضای محاسباتی، مولفه های دکارتی سرعت و فشار در مرکز و شارهای حجمی در وسط وجوه حجم کنترل تعریف شده است. برای حل معادلات ممنتم غیر دایمی از روش اصلاح فشار زیرمجموعه روش تجزیه زمانی و برای محاسبه شارها در وجوه حجم کنترل از روشRhie and Chow (1983)  استفاده شده و معادله پواسن اصلاح فشار ناشی از معادله پیوستگی با روش سیستم بلوک های سه قطری حل شده است. جزییات نتایج عددی شبیه سازی سطح آزاد موج به وجود آمده روی کانال باز با مانع در بستر و موج های استوکس با دامنه کوتاه ارایه شده است. نتایج نشان می دهد که این الگوریتم عددی توانایی پیشگویی مناسب سطح آزاد را داشته و برای کاربردهای عملی قابل استفاده است.

یکی از مسایل مهم در طراحی سدهای بتنی قوسی، کنترل و محدودسازی میزان نشت جریان از بالادست به پایین دست از طریق تکیه گاه ها است. به دلیل شدت بارهای وارد شده از سد به تکیه گاه، معمولا سدهای بتنی قوسی را در ساختگاه هایی بنا می-کنند که توده سنگ تکیه گاه های آن از شرایط سختی و مقاومت کافی برخوردار باشند.با این حال سنگ های سخت و مقاوم به - دلیل ماهیت شکننده، همواره حاوی تعدادی درزه یا ناپیوستگی هستند.از آنجا که این ناپیوستگی ها به عنوان مجاری جریان می توانند موجب تراوش زیاد آب از طریق تکیه گاه شده و حتی باعث ناپایداری تکیه گاه ها شوند، لذا باید از نظر هیدرولیکی و همچنین مکانیکی به طور کامل مورد بررسی قرار گیرند. در این تحقیق سعی شده است که تاثیر مشخصات هندسی ناپیوستگی ها مانند امتداد دسته  درزه ها و میزان شکاف دهانه آنها - بر رفتار هیدرولیکی تکیه گاه و میزان نشت از داخل آن مورد مطالعه قرار گیرد. همچنین تاثیر میزان شکاف دهانه ناپیوستگی ها که پارامتری هیدرولیکی محسوب می شود بر ایمنی تکیه گاه بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مشخصات هندسی ناپیوستگی ها تاثیر قابل ملاحظه و تعیین کننده ای بر میزان نشت از توده سنگ تکیه گاه داشته و در مواردی می توانند ایمنی تکیه گاه را نیز به خطر بیندازد.

دریاچه ارومیه به عنوان یکی از بزرگترین دریاچه های ایران، تخلیه گاه و مقصد نهایی مجموعه ای از رودخانه های شمال غرب کشور است. با توجه به تغییرات زیاد بارندگی و همچنین وقوع خشکسالی ها و سال های پر آبی در حوضه این دریاچه، تراز آن نوسانات و تغییرات زیادی دارد. آگاهی از این نوسانات در بررسی مسایل مرتبط، از جمله ریسک پذیری تاسیسات و سازه های وابسته، تغییرات ذخیره آبی دریاچه، ساخت و سازهای ساحلی و محیط زیست اهمیت دارد و با توجه به تصادفی بودن فرایند حاکم، بررسی عدم قطعیت، بر دقت تحلیل ها خواهد افزود.هدف اصلی این تحقیق، شبیه سازی نوسانات و تراز ماهیانه دریاچه ارومیه است. لذا سعی شده است با استفاده از روش های مختلفی مانند معادله بیلان آبی دریاچه، معادله همبستگی چندگانه و شبکه های عصبی مصنوعی(ANNs) ، شبیه سازی نوسانات دریاچه بررسی شود. بدین منظور از داده های ماهیانه مولفه های موثر بر بیلان دریاچه از قبیل دبی ورودی، بارندگی متوسط و تبخیر متوسط از سطح آزاد آب استفاده شده است. به منظور بررسی قابلیت روش های به کار رفته در شبیه سازی نوسانات تراز آب از تحلیل های عدم قطعیت و حساسیت استفاده شد. نتایج مطالعات حاکی از آن است که مدل شبکه عصبی با کاربرد همزمان دبی تجمعی ورودی، بارندگی ماهیانه و تبخیر ماهیانه، بهترین دقت و کمترین حساسیت را در شبیه سازی نوسانات و تراز آب دریاچه دارد و عدم قطعیت نتایج حاصل از آن دارای دامنه بیشتری است.

یکی از روش هایی که در سالیان اخیر به طرز موثری برای کالیبره کردن خودکار مدل آب های زیر زمینی به کار گرفته شده، استفاده از روش های مختلف بهینه یابی است. مقاله حاضر تلاشی دیگر در همین زمینه است که در طی آن به تشریح مدلی رایانه ای با استفاده از روش های بهینه یابی پرداخته می شود. در این مدل برای حل معادلات جریان غیر ماندگار آب زیرزمینی از روش عددی اجزای محدود استفاده شده و برای حل مساله بهینه یابی ابتدا از روش بسط یافته لاگرانژ برای تبدیل مساله مقید به نامقید و سپس از روش دیویدون - فلچر- پاول(DFP)  برای حل مساله بهینه یابی نامقید استفاده شده است. توانمندی های مدل تهیه شده با ارایه یک مثال نشان داده شده که حاکی از عملکرد رضایت بخش مدل و نیز برخی محدودیت های آن است.

استفاده از فعالیت های حفاظت آب و خاک به منظور کنترل رسوب زایی حوضه  های آبریز رودخانه  های قزل اوزن و شاهرود تقریبا ناممکن بوده و لذا باید به نحو دیگری نسبت به حل معضل رسوبگذاری مخزن سد سفید رود اقدام کرد. در این راستا به نظر می رسد که استفاده از عملیات شاس برای رسوب زدایی رسوب های ته نشین شده در مخزن سد سفید رود به عنوان تنها راه حل اثربخش و موفقیت آمیز مطرح باشد. در همین راستا، در این مطالعه نتایج اندازه گیری های میدانی در حین عملیات شاس تحت فشار سد سفید رود ارایه و بررسی شده است. با توجه به این که شبیه سازی عددی فرایند رسوب زدایی مخزن سد می تواند به ایجاد راه کار های مناسب برای بهینه سازی نحوه عملکرد و مانور دریچه های تخلیه عمقی، هیدروگراف خروجی و دامنه تغییرات تراز آب منجر شود، در این مقاله به نحوه استفاده از یک مدل عددی برای شبیه سازی عملیات شاس تحت فشار در مخزن سد سفید رود اشاره می شود. در خاتمه با استفاده از نتایج شبیه سازی  های عددی انجام شده به راه کار های اجرایی مناسب برای عملیات های رسوب زدایی بعدی اشاره شده است.