علوم آب و خاک

---

در دهه اخیر پژوهش‌های بسیاری در باره اثر ریشه گیاهان مختلف بر ویژگی‌های مکانیکی خاک، به ویژه مقاومت برشی انجام و روش‌های گوناگونی برای سنجش میزان افزایش مقاومت برشی خاک ارائه شده است، که از آن جمله می‌توان به آزمایش برش بلوک‌های خاک و ریشه در محل اشاره نمود. در پژوهش حاضر با استفاده از این روش به منظور تعیین اثر ریشه درختان پده و گز در افزایش مقاومت برشی خاک، آزمایش‌هایی در منطقه ملاثانی در ساحل کارون انجام گرفت. بدین منظور یک دستگاه هیدرولیکی برای اندازه‌گیری نیروی مورد نیاز در برش بلوک‌های خاکی طراحی و ساخته شد. سپس در بازه مورد نظر 12 آزمایش برش شامل 4 آزمایش روی بلوک‌های خاکی بدون ریشه به عنوان شاهد، 4 آزمایش روی بلوک‌های با ریشه درخت گز، و 4 آزمایش با بلوک‌های ریشه درخت پده انجام گرفت. نتایج نشان داد که ریشه درختان گز و پده باعث افزایش 20-66 درصد مقاومت برشی خاک می‌گردد، و در عمق‌های کم میزان این افزایش برای درختان گز به علت تراکم ریشه بیشتر، بیش از درختان پده بوده است.

---

رسوب گذاری و متعاقب آن تحکیم رسوبات چسبنده در مخازن سدها بخصوص در نزدیک ساختگاه سد، مشکلات متعددی را به‌وجود می‌آورد که ممکن است منجر به گرفتگی دریچه‌های تحتانی و یا ورود رسوبات به درون آبگیر نیروگاه گردد. خروج این رسوبات با روش آبشوئی تنها زمانی موفق خواهد بود که با توجه به پارامترهای فیزیکی- مکانیکی رسوبات چسبنده تحکیم یافته، شرایط هیدرولیکی مناسب ایجاد گردد. هر چند تحقیقات بسیار گسترده‌ای در خصوص توزیع رسوب در مخازن سدها انجام شده است ولی مطالعات در رابطه با رسوبات چسبنده و چگونگی تغییرات پارامترهای فیزیکی- مکانیکی این رسوبات نسبت به زمان، بسیار اندک می‌باشد. از این رو در این تحقیق با استفاده از مدل فیزیکی استوانه‌ای شکل به ارتفاع 3/8 متر، قطر 30 سانتی‌متر، نمونه‌های خاک چسبنده تحت شرایط رسوب گذاری و سپس تحکیم قرار گرفته و پارامترهایی چون وزن مخصوص ظاهری خاک، نسبت پوکی و پارامترهای تحکیم اندازه‌گیری گردیدند. با توجه به اهمیت سد دز و پیش بینی این‌که تا پنج سال آینده رسوبات چسبنده وارد نیروگاه می‌شوند، نمونه‌های رسوبی تهیه شده از مخزن سد دز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که تغییرات غلظت رسوب در فرایند ته نشینی و تحکیم نسبت به زمان به صورت تابع لگاریتمی با چهار مرحله کامــلاً مـجزا می‌باشد. هم‌چنین در این تحقیق روابط تنش مؤثر- ضریب نفوذپذیری- نسبت پوکی به صورت روابط نمائی استخراج گردید که از این روابط می‌توان در مدل‌های ریاضی پیش بینی تحکیم رسوبات چسبنده در سدهای مخزنی استفاده کرد. نتایج این مطالعه با مطالعات محققین دیگر نیز مقایسه و نشان داد که روابط به‌دست آمده از این تحقیق مورد تأیید است.

---

رسوب‌گذاری در مخازن سدها امری اجتناب ناپذیر است. این پدیده آثار نامطلوب زیادی در مخازن دارد، مانند کاهش حجم مفید مخزن، کاهش پایداری سد، عملکرد نامناسب دریچه‌های بهره‌برداری و پنستاک‌ها و کاهش حجم کنترل سیلاب. کمینه‌سازی رسوب‌گذاری در مخازن یک مسئله بهینه‌سازی غیرخطی مقید است. قیدهای این مسئله شامل محدودیت‌های دبی خروجی از تخلیه کننده‌های تحتانی، محدودیت‌های سطح آب در مخزن در هر دوره زمانی و محدودیت سطح آب در انتهای دوره بهره‌برداری است. در این تحقیق پس از واسنجی نرم‌افزار GSTARS3 (یکی از جدیدترین مدل‌های ریاضی پیش‌بینی رسوب‌گذاری در رودخانه‌ها و مخازن که توسط USBR توسعه داده شده) برای منطقه سد وشمگیر، نتایج حاصل از اجرای این نرم‌افزار به عنوان بخشی از داده‌های ورودی توسط یک برنامه کامپیوتری واسط به برنامه بهینه‌سازی منتقل شد. پس از اجرای برنامه بهینه‌سازی نتایج به دست آمده توسط یک برنامه کامپیوتری واسط دیگر به عنوان بخشی از فایل ورودی وارد نرم‌‌افزار GSTARS3 می‌شود. سپس این نرم‌افزار مجدداً اجرا شده و نتایج به برنامه بهینه‌سازی منتقل می‌شود. این فرایند، زمانی خاتمه می‌یابد که دقت مورد نظر به دست آید. به عبارت دیگر شرایط بهینه زمانی به‌دست می‌آید که اجرای این حلقه بسته خاتمه یابد. مسئله بهینه‌سازی مقید با استفاده از روش تابع جریمه به حالت نامقید تبدیل و برای حل مسئله بهینه‌سازی نامقید به‌دست آمده، روش پاول که یکی از روش‌های جستجوی مستقیم می‌باشد، مورد استفاده قرار گرفته است. قابلیت‌های مدل حاصله با اجرای آن برای مخزن سد وشمگیر گرگان به اثبات رسیده و سیاست بهره‌برداری بهینه با هدف کمینه‌سازی رسوب‌گذاری در مخزن سد برای یک دوره 12 ماهه به‌دست آمد.

---

شناخت الگوی جریان و بخصوص ابعاد لوله‌ جریان در دهانه آبگیرهای جانبی، برای مطالعه میزان دبی و رسوب ورودی به آبگیر و نیز روش‌های کنترل رسوب ورودی به آبگیر حائز اهمیت می‌باشد. تأکید مطالعات گذشته بر شناخت الگوی جریان در آبگیرهای منشعب از کانال مستقیم بوده‌است. در مطالعه حاضر ابتدا آزمایش‌های مختلفی در فلوم آزمایشگاهی روی آبگیرجانبی که با زاویه 30 درجه از دیواره کانال ذوزنقه‌ای منشعب شده بود انجام و مؤلفه‌های سه بعدی سرعت اندازه‌گیری شد. سپس با به‌کار بردن این داده‌ها مدل ریاضی SSIIM2 کالیبره و صحت‌سنجی شد و این مدل برای شرایط هیدرولیکی دیگری از جمله آبگیری از کانال مستطیلی نیز اجرا گردید تا محدوده قابل قبولی از داده‌ها حاصل شود. با اسستنتاج داده‌های حاصل، عرض تقسیم جریان برای شرایط هیدرولیکی مختلف تعیین و روابطی برای پیش‌بینی این ابعاد برازش و این روابط با روابط به دست آمده از دو محقق دیگر مقایسه گردید. نتایج نشان داد که عرض جریان جدا شده در کف و سطح با نسبت آبگیری رابطه مستقیم دارد. هم‌چنین نشان داده شد که در مقایسه با آبگیری از کانال مستقیم، عرض لوله‌ جریان درآبگیری از کانال ذوزنقه‌ای در سطح افزایش و در کف کاهش می‌یابد و چون غلظت رسوب در کف بیشتر از لایه‌های سطحی است، مایل بودن دیواره کانال اصلی سبب کاهش رسوب ورودی نیز خواهد شد