نوار های کامپوزیت فلز پلیمر یونی (آی پی ام سی) عملگرهای بسیار نازکی به شکل یک کامپوزیت ساندویچی با یک پلیمر الکترواکتیو در وسط و دو الکترود فلزی در طرفین آن هستند. در این مقاله، تحلیل چندمقیاسی الکتروشیمی مکانیکیِ پاسخ زمانی عملگری یک نوار کامپوزیت آی پی ام سی انجام می گیرد. ابتدا پاسخ الکتروشیمیایی حرکت اولیه آی پی ام سی ناشی از نیروی الکترواستاتیکی، نیروی ویسکوز حرکتِ توده یونی در حلال زمینه پلیمر و نیروی نفوذ ناشی از پتانسیل غلظت توسط یک مدل هیدرولیکی استخراج می شود. روش های حل در حوزه مکان شامل تحلیل عددی اجزای محدود بر اساس فرمول بندی گلرکین، و در حوزه زمان، شامل روش انتگرال گیری اویلر می باشد. سپس، معادله انتقال حلال نوشته شده، و نرخ کرنش ویژه، و نرخ تغییرات لنگر خمشی عملگر آی پی ام سی بدست می آید. با استخراج میزان آبپوشی در لایه مرزی کاتد و آند، پاسخ جابجایی انتهای تیر تعیین می شود. نتایج حاصل از مدل با مطالعات پیشینِ دردسترس مورد مقایسه و اعتبار سنجی قرار می گیرد. نتایج، تناسب بین پاسخ عملگر آی پی ام سی و تحریک الکتریکی را بطور معقول نشان می دهد، و تایید می کند که مدل ارائه شده پیش بینی پاسخ سریع نوار آی پی ام سی را فراهم می کند.

پدیده شکست سد از جمله حوادثی است که بدلیل خطرات جانی برای بشر علیرغم پژوهش های فراوان هنوز بعنوان یکی از مباحث مهم و قابل توجه در زمینه های تحقیقات مهندسی مدنظر می باشد. پیش بینی شرایط بوجود آمده در مواقع بحرانی همچون وقوع سیل واحتمال همزمانی شکست سد، ضرورت بررسی های بیشتر را فراهم نموده است. در این پژوهش از طریق شبیه سازی آزمایشگاهی به بررسی اثر متقابل جریان همزمان سیلاب سریع و موج منفی حاصل از شکست سد در شرایط متفاوت ارتفاع ذخیره آب مخزن پرداخته شده است. همچنین تلاش شد تا اثر شیب و تاثیر حضور رسوبات در مخزن و تغییر دبی و زمان پایه سیلاب های ورودی مورد مطالعه قرار گیرد. به منظور برداشت پارامترهای هیدرولیکی همچون عمق جریان و سرعت حرکت موج و با توجه به ماهیت غیر دایمی جریان برای ثبت نتایج از روش تصویر برداری بوسیله دو دوربین دیجیتال استفاده شده است. نتایج نشان داد با افزایش عمق اولیه ذخیره شده در مخزن و افزایش شیب کانال زمان تخلیه مخزن کاهش می یابد. از سوی دیگر وجود رسوبات در مخزن که همچون یک پله در مسیر جریان ایفای نقش می کنند سرعت حرکت موج مثبت به سمت پایین دست را افزایش می دهند. با افزایش زمان پایه و حداکثر دبی هیدروگراف ها، افزایش عمق در پایین دست سد پس از شکست مشاهده شد.

هدف از این تحقیق ارائه مدلی جهت محاسبه مقادیر دبی سیلاب با دوره بازگشت معین با استفاده از ویژگی های هندسی حوزه آبخیز و با ارائه مدل های چند متغیره می باشد. به منظور مدل سازی و شناخت عوامل تاثیر گذار در رخداد سیل در حوزه آبریز گرگانرود، وضعیت آماری تعداد 11 ایستگاه هیدرومتری حوزه آبخیز گرگانرود واقع در استان گلستان مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای مختلف تأثیر گذار شامل عوامل فیزیوگرافی، پوشش گیاهی، کاربری اراضی، خاک شناسی، زمین شناسی و آب وهوا شامل 31 متغیر مستقل در این تحقیق انتخاب شد. تجزیه وتحلیل اطلاعات و مدل سازی سیلاب به روش آماری رگرسیون چند متغیره انجام شد. بدین ترتیب مدل های منطقه ای سیلاب به روش Enter از دقت و صحت بالاتری نسبت به مدل های به دست آمده از روش Forward برخوردار می باشد. به طورکلی 13 متغیر از 31 متغیر مستقل وارد شده در آزمون رگرسیون چند متغیره به عنوان مهم ترین و تأثیرگذارترین عوامل در بروز سیلاب حوزه آبخیز گرگانرود شناسایی گردیده است. متغیرهای موثر شامل: ضریب گراولیوس، درصد مساحت سازندهای نفوذپذیر، شیب حوزه آبخیز، زمان تمرکز، مساحت آبخیز، سرعت جریان، درصد مساحت اراضی با جهت شمال، درصد مساحت اراضی با جهت جنوب، درصد مساحت اراضی مرتعی، درصد مساحت اراضی زراعی، درصد تراکم آبراهه با رتبه 3، دمای متوسط سالانه و بارندگی حداکثر سالانه می باشد. با استفاده از این روابط (مدل ها) می توان مقادیر دبی حداکثر لحظه ای با دوره بازگشت های 2، 10، 5، 25، 50 و 100 ساله را در حوزه های فاقد آمار در زیر حوزه های گرگانرود به دست آورد.

سیلاب های شدید و ناگهانی همواره منجر به خسارات جبران ناپذیری اعم از مرگ هزاران نفر و ضررهای اقتصادی بسیاری شده است. پهنه بندی سریع سیلاب یکی از مهمترین و اساسی ترین موارد در مدیریت بحران و کاهش خسارات ناشی از سیل است. برای کاهش خطرات، خسارات و اقدام به موقع، ضروری است که مناطق در معرض خطر سیلاب و آبگرفتگی را سریعاً شناسایی کرده و اقدامات لازم انجام شود. در این تحقیق، با توسعه بخش دوبعدی نرم افزار کاربر پسند STE اقدام به حل سریع تر معادلات آب کم عمق شده و با ارائه و بررسی روش های جدید شبکه بندی کلاسیک و تغییرات درون سلولی، به تسریع فرآیند پهنه بندی و شبیه سازی سیلاب پرداخته شده است. به منظور ارزیابی روش های ارائه شده اقدام به مدلسازی سیلاب اتفاق افتاده در سال 2017 توسط طوفان هاروی در ایالت تگزاس آمریکا در طول یک بازه 22 کیلومتری از رودخانه برازوس در نزدیکی شهر همپستد شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از مدلسازی دقیق و طولانی مدت سیلاب با استفاده از دسته معادلات آب کم عمق با روش های سریع ارائه شده در تحقیق نشان می دهد روش های تغییرات درون سلولی می توانند ضمن حفظ دقت مدلسازی مدت زمان لازم برای اتمام مدلسازی سیلاب را از 1090 دقیقه به 17 الی 36 دقیقه (97 درصد) کاهش دهند. این در حالی است که پهنه سیلابی با دقت 94 درصد و مدلسازی عمق جریان با RMSE برابر 0.14 همراه بوده است.

یکی از مهم ترین روش های معرفی هندسه رودخانه استفاده از مدل های رقومی ارتفاعی (DEMs) با ساختار رستری می باشد. از جمله مهم ترین مواردی که بر کیفیت و کمیت یک DEM تأثیرگذار هستند می توان به توان تفکیک DEM و همچنین مقیاس نقشه توپوگرافی مورد استفاده برای ساخت آن اشاره نمود. در پژوهش حاضر و با استفاده از نقشه های توپوگرافی با مقیاس های مختلف، میزان حساسیت مدل هندسی سطح زمین و متعاقب آن پارامترهای هیدرولیکی شبیه سازی شده توسط مدل یک بعدی HEC-RAS در دو رودخانه با ویژگی های متفاوت، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین بررسی اثر توان تفکیک DEM بر کیفیت مقاطع عرضی و همچنین پارامترهای هیدرولیکی سیلاب از دیگر اهداف این تحقیق می باشد. نتایج بدست آمده در دو رودخانه سجاس رود و سرباز حاکی از آن است که استفاده از نقشه های کوچک مقیاس به جای نقشه های بزرگ مقیاس علاوه بر کاهش قابل توجه در هزینه های نقشه برداری تأثیر چندان زیادی بر پارامترهای هیدرولیکی شبیه سازی شده ایجاد نمی نمایند. به عنوان مثال استفاده از نقشه های 2000/1 و 5000/1 به جای نقشه های 1000/1 و 2000/1 در دو رودخانه سجاس رود و سرباز موجب ایجاد کمتر از 8 درصد خطا در پهنه سیلاب می شود و این در حالی است که هزینه برداشت نقشه در هر دو رودخانه به طور متوسط بیش از 77% کاهش یافته است. ارزیابی اثر توان تفکیک DEM بر پارامترهای هیدرولیکی سیلاب در رودخانه های مورد مطالعه نیز حاکی از آن است که کاهش توان تفکیک DEM موجب افزایش تراز سطح آب و نیز پهنه سیلاب گردیده است. البته لازم به ذکر است که میزان تأثیر توان تفکیک DEM بر رقوم سطح آب بسیار کمتر از تأثیر آن بر پهنه سیلاب می باشد. به عبارت بهتر چنانچه هدف مدل سازی هیدرولیکی تنها برآورد تراز سطح آب باشد، توان تفکیک از اهمیت بالائی برخوردار نیست و لذا می توان از مدل های رقومی با ابعاد سلولی بزرگ تر نیز استفاده نمود.

در مقاطع مرکب، به دلیل تفاوت سرعت جریان در کانال اصلی و کرانه سیلابی، تنش برشی ظاهری در داخل لایه های سیال به وجود می آید که باعث انتقال جرم و مومنتوم می شود. در مقاطع مرکب با سیلاب دشت های واگرا، تغییرات هندسه سیلاب دشت ها منجر به تبادل مومنتوم اضافی و تبادل آشفتگی بین کانال اصلی و سیلاب دشت می شود و بر هیدرولیک جریان اثر محسوس می گذارد. در تحقیق حاضر سعی شده است با مدلسازی فیزیکی و عددی، هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب با سیلاب دشت های واگرا و زبر بررسی شود. در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تهران، مدلسازی عددی با استفاده از مدل سه بعدی Flow3D صورت گرفته است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که زبری سیلاب دشت ها بر مشخصه های جریان (مانند توزیع سرعت و گرادیان تنش بررشی) تاثیری چشمگیر دارد. مقایسه نتایج عددی با مدل آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل Flow3D با به کارگیری مدل آشفتگی گروه های نرمال شده رینولدز (RNG) دارای دقت مناسبی در شبیه سازی جریان در این گونه مقاطع است.