یکی از موثرترین و اقتصادی ترین روش ها برای جلوگیری از خسارات ناشی از کاویتاسیون هوادهی جریان می باشد. هواده ها سازه هایی هستند که به منظور هوادهی جریان بر روی سرریزها ساخته می شوند. مکانیزم ورود هوا به جریان آب بسیار پیچیده است و برای طراحی هواده ها اغلب از مدل فیزیکی استفاده می شود.در این مقاله ضمن تشریح مکانیزم هواگیری نشان داده شده است که زاویه برخورد جت به کف سرریز اثر مهمی روی میزان هواگیری آن دارد. به دلیل اهمیت زیاد مدل های فیزیکی در طرح و تحقیق بر روی هواده ها در مورد خطاهای مقیاسی بحث شده و تکنیکی مبتنی بر زیر کردن مدل برای کم کردن خطاهای مقیاسی پیشنهاد شده است.

این پژوهش که با هدف آشناسازی نیروی انسانی شاغل در صنعت آب و فاضلاب کشور با ویژگی ها و مزایای استفاده از هواده های عمقی به عنوان جایگزین هواده های سطحی و نیز امکان سنجی استفاده از آن در فرآیندهای لاگون هوادهی، صورت پذیرفته با استفاده از روش توصیفی از نوع تحلیل اسنادی، گزارش شده است. پژوهش حاضر در وهله اول، به منظور ارتقای کیفیت و توانمندی نیروی انسانی، فرایندهای هوادهی در لاگون ها را بررسی، انواع روش های مربوط به هر یک را بیان و سپس انواع هواده ها اعم از هواده های عمقی، مکانیکی سطحی، زیرسطحی و همچنین هواده های پمپی، نحوه عملکرد و عوامل تاثیرگذار بر این هواده ها را موردبررسی قرار داده است که آگاهی از این امور می تواند موجب بهبود سطح علمی، آشنایی با پیشرفت های روز دنیا و در نتیجه بقا و حیات بیشتر سازمان های مربوطه شود. در انتها نیز با بهره گرفتن از نتایج حاصل از سایر پژوهش ها، مقایسه ای بین دو روش صورت گرفته است که نتیجه حاصل شده نشان می دهد استفاده از هواده های عمقی به جای هواده های سطحی، کاهش حدود 19.78 درصد در انرژی مصرفی و درنتیجه صرفه اقتصادی و افزایش راندمان شاخص های گوناگون سنجش آلودگی پساب را به همراه خواهد داشت که می توان آن را گامی موثر در راستای مدیریت درست و صحیح منابع و ایجاد توسعه ی پایدار در صنعت آب و فاضلاب کشور دانست.

هواد هی چمن با استفاده از ماشین های وارداتی از چند لحاظ مانند عمق کم حفره های ایجادشده، کنده شدن قسمت هایی از چمن و زمان بر بودن جمع آوری فتیله ها، رضایت بخش نیست. در این پژوهش با در نظرگرفتن این اشکالات، ماشینی جهت سازگاری با عرصه های چمن کاری ایران ساخته شد. برای ساخت ماشین ابتدا به انتخاب شکل مناسب عوامل خاک ورز (انگشتی ها) پرداخته شد و بدین منظور شش نوع انگشتی، با دو شکل مقطع استوانه ای (با دیواره شیاردار و بدون شیار) و مخروطی هر یک با لبه ی صاف و قلمی ساخته شدند. انگشتی ها در یک قطعه زمین چمن شهری با بافت رسی، در قالب طرح کامل تصادفی در 3 تکرار (10 مشاهده در هر تکرار) از لحاظ نیروی استاتیکی مورد نیاز برای بریدن لایه ی کاهبرگ و نفوذ در خاک و همچنین طول فتیله های خارج شده از انگشتی، مقایسه شدند. نتایج بررسی ها نشان می دهد که طول فتیله های خارج شده از انگشتی با مقطع مخروطی و لبه ی قلمی، بدون نیاز به اِعمال نیروی فشارنده بیشتر، بهطور متوسط 28 میلی متر بیشتر از طول فتیله های خارج شده انگشتی های استوانه ای است. پس از انتخاب شکل انگشتی، یک غلتک دو قسمتی با قطر نسبتا زیاد برای نصب انگشتی ها روی آن، ساخته شد و این مجموعه به یک تراکتور دو چرخ متصل گردید. نتایج مقایسه ی این ماشین با ماشین خودگردان وارداتی نشان دهنده برتری آن از لحاظ طول فتیله ها و عمق حفره های ایجادشده است. همچنین، ردیف کردن فتیله ها که به واسطه ی دو قسمتی بودن غلتک امکان پذیر شد، باعث کاهش 65 درصدی در نیروی کارگری مورد نیاز برای جمع آوری آنها گردید و ضمن اینکه ماشین ساخته شده آسیب هایی که ماشین وارداتی به چمن وارد می کرد به دنبال نداشت.

سرریزها جهت تنظیم سطح آب استفاده می شوند. در حدود 33 درصد از شکست سدها به دلیل عدم ظرفیت کافی سرریزها رخ داده است. یکی از راهکارها، استفاده از سرریزهای با تاج غیرخطی است که از جمله این سرریزها می توان به سرریز کنگره ای اشاره نمود. در این پژوهش به بررسی تاثیر ایجاد دندانه و روزنه و همچنین حالتی ترکیبی از هر دو در سرریز و در سه نسبت بزرگ نمایی 2، 3 و 4 پرداخته شد. آزمایش ها در یک کانال آزمایشگاهی مستطیلی به طول 15 متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 8/0 متر با محدوده دبی 10 تا 90 لیتر در ثانیه اجرا شدند. 9 مدل فیزیکی سرریز، در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت که ضخامت 3 میلی متر، ارتفاع 15 سانتی متر و طول 40، 60 و 80 سانتی متر داشتند. همچنین ربع استوانه هایی با شعاع 5/1 سانتی متر به عنوان هواده روی بال مدل های ساده سرریز نصب شدند. نتایج پژوهش نشان داد که هواده ها حداکثر تا 13 درصد سبب افزایش ضریب دبی نسبت به سرریز کنگره ای ساده می شوند. اما با افزایش دبی و همچنین افزایش بزرگنمایی سرریز، این تاثیر بسیار ناچیز خواهد شد. بررسی ها نشان داد برای L/W = 2 و H/P = 0. 2، ضریب دبی سرریز دندانه-روزنه دار و سرریز دندانه دار به ترتیب 6/75 و 5/17 درصد بیشتر از سرریز کنگره ای ساده است. با این حال، دندانه و روزنه کارایی خود را در هدهای بالا از دست می دهند و ضریب دبی نزدیک به سرریز کنگره ای ساده خواهد شد. دلیل این تغییرات تداخل جریان در پایین دست سرریز می باشد که با ایجاد دندانه و روزنه بیشتر نیز خواهد شد. همچنین افزایش بزرگنمایی سرریز های کنگره ای سبب کاهش ضریب دبی می شود اما این کاهش در سرریز کنگره ای دندانه-روزنه دار بسیار بیشتر از دو نوع سرریز دیگر بوده و تا 40 درصد نیز می رسد. بنابراین عملکرد سرریز کنگره ای دندانه-روزنه دار در نسبت بزرگنمایی بالا مناسب بنظر نمی رسد.

کاویتاسیون یکی از شایع ترین و مخرب ترین عوامل خرابی سرریز سدها و تونل های انتقال آب است. یکی از راهکارهای موثر در پیشگیری از کاویتاسیون، هوادهی به سیال به جهت تأمین فشار و جلوگیری از ایجاد مکش فوق العاده در جریان میباشد. به هر میزان جداشدگی جریان سیال از کف مجرا بعد از محل ورود هوا، دارای طول بیشتری باشد نشان دهنده ورود موثرتر هوا به جریان می باشد. انواع مرسوم هواده ها (کاویتاتورها) در سازه های هیدرولیکی شامل رمپ، پله، شکاف و ترکیب آنها می باشد. در این پژوهش عملکرد آزمایشگاهی 19 کاویتاتور مختلف در جریان تحت فشار درون تونل با مقطع باکس، با 5 دبی مختلف آب و 2 حالت با هوادهی و بدون هوادهی مورد بررسی قرار گرفت. جهت اعتبار دهی به مجموعه بروندادها و کاهش احتمال خطا، کلیه آزمایش ها در 3 زمان متفاوت تکرار شده اند. پس از تحلیل آماری نتایج آزمایش ها، مشاهده شد: نوع کاویتاتور روی طول جداشدگی تأثیر دارد، ارتفاع رمپ و افزایش دبی جریان، تأثیر مثبت روی طول جداشدگی داشته و زاویه رأس رمپ، ارتفاع پله، و عمق شکاف، تأثیر قابل ملاحظه ای روی طول جداشدگی نداشتند. در نهایت دو هواده ترکیبی پیشنهاد شد که در عمل نتایج بهتری را نسبت به هواده های مرسوم در سازه های هیدرولیکی، نشان دادند.

صدمات ناشی از کاویتاسیون در سازه های هیدرولیکی یکی از مسایل مهم و حساس این ابنیه می باشد که گزارش های متناوبی از آن قابل مشاهده است. در این ارتباط هوادهی بعنوان یکی از راهکارهای شناخته شده جهت کاهش خطرات و صدمات ناشی از این پدیده معرفی گردیده که به دلیل موفقیت و تاثیر فزاینده آن، کاربردهای وسیعی را در انواع سازه ها یافته است. این راهکار به جهت هزینه نسبتا کمتر و سهولت اجرا، مورد توجه طراحان سازه های هیدرولیکی واقع شده است. بررسی این مطالعات نشان می دهد که علیرغم مطالعات قابل توجهی که در زمینه تخلیه کننده های تحتانی و سرریزهای آزاد به شکل مستطیلی انجام گرفته است، متاسفانه اطلاعات بسیار اندکی برای این هواده ها در تونل های دایره ای گزارش و در دسترس می باشد. تونل های فوق عموما جهت انتقال آب در سرریزهای تونلی و یا تونل های نیروگاهها مورد استفاده قرار می گیرد که با توجه به میزان اهمیت آن و کمبود اطلاعات پیرامونی، مقاله حاضر با هدف تامین اطلاعات لازم آزمایشگاهی جهت تجزیه و تحلیل فشارهای دینامیک و ارزیابی فرکانس غالب نوسانات آن در سرریزهای تونلی تهیه گردیده است. آزمایشات در یک تونل دایره ای به قطر 28.8 سانتی متر در موسسه تحقیقات آب ایران انجام گرفت. هواده های مورد استفاده از نوع تخت بوده که ارزیابی اثر هندسه هواده بر میدان فشار، با تغییر ارتفاع و زاویه آن صورت گرفت. همچنین با قرار دادن یک صفحه در بالادست هواده، اثر ضخامت تیغه جریان ورودی به هواده نیز مورد ارزیابی قرار گرفت و در نهایت، تاثیر شرایط جریان ورودی با تغییر سرعت جریان از طریق تنظیم ارتفاع آب داخل هد تانک بالادست تونل مورد ارزیابی قرار گرفت. هوا از طریق یک هواده دایره ای در پایین دست هواده ها به داخل مجرا وارد گردید و با تغییر شرایط هندسی هواده و شرایط هیدرولیکی جریان ورودی به آن، به اندازه گیری میدان فشار در پایین دست اقدام و سپس با تجزیه و تحلیل اطلاعات، ارزیابی میدان فشار و طیف غالب نوسانات صورت گرفت که نتایج حاصل از آن می تواند راهگشای طراحان این سازه ها قرار گیرد.

چکیده-پل ها از جمله مهم ترین سازه های هیدرولیکی هستند که آبشستگی موضعی اطراف پایه های آن ها در طول جریان های سیلابی یکی از عوامل تهدید پایداری آن ها به شمار می آید. یکی از روش های نوین حفاظت پایه در رودخانه ها در مقابل فرسایش موضعی استفاده از لوله هواده است. در تحقیق حاضر به بررسی آزمایشگاهی تاثیر موقعیت لوله هواده بر کنترل آبشستگی اطراف پایه پل پرداخته شده است. بدین منظور آزمایش هایی تحت شرایط هیدرولیکی مختلف در اعداد فرود 18/0، 2/0، 22/0 و 24/0 با عمق ثابت و 7 حالت تعداد و تراز کارگذاری لوله هواده و در 1 دبی تزریق هوا تحت شرایط آب زلال انجام شد. نتایج نشان داد که استفاده از این تکنیک بر روی پایه حداکثر عمق آبشستگی در جلوی پایه را تا 25 درصد کاهش داده و همچنین حجم آبشستگی در اطراف پایه را کاهش می دهد. بهترین حالت یک لوله و در تراز نصب (یک سوم عمق جریان از بستر) و کمترین بازدهی مربوط به حالتی است که از 3 لوله هواده در سه ارتفاع مختلف استفاده می شود، می باشد.

یکی از روش های کاهش خسارت ناشی از کاویتاسیون در سرریز سدها، هوادهی به جریان با استفاده هواده ها است. جریان هوای مورد نیاز هواده ها یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار در طراحی آن ها است. در این پژوهش برای برآورد جریان هوای مورد نیاز هواده سرریز از چهار روش رگرسیون گام به گام، روش تجربی فیشر، شبکه عصبی (مبتنی بر آموزش لونبرگ- مارکواد) و روش ترکیبی فازی- عصبی (انفیس) استفاده شد. به منظور انجام مدل سازی از 914 داده مربوط به آزمایش های انجام شده روی مدل هیدرولیکی سرریز سد کلاید دم و 12 داده مربوط به آزمایش های صورت گرفته توسط مرکز تحقیقات آب تهران روی مدل هیدرولیکی سد مخزنی آزاد، استفاده شد. پس از برآورد دبی هوای مورد نیاز هواده سرریز با استفاده از روش های ذکرشده، خطای روش های مختلف محاسبه گردید و عملکرد آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش ترکیبی عصبی- فازی با داشتن ریشه میانگین مربعات خطا در حدود 0.0194 و ضریب همبستگی 0.968، بهترین عملکرد را دارا می باشد. این در حالی است که برای روش های شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون گام به گام و تجربی فیشر، ریشه میانگین مربعات خطا به ترتیب حدود 0.0538، 0.0596 و 1.98 است.