علوم آب و خاک

---

در این پژوهش با در نظر گرفتن پارامترهای کلی همچون سرعت متوسط جریان در چند سطح مقطع از رودخانه گاماسیاب واقع در اطراف نهاوند، پارامترهای موضعی مانند سرعت متوسط نقطه‌ای در هر نیم‌رخ سرعت جریان و توزیع نیم‌رخ سرعت بر اساس تئوری لایه مرزی، مقاومت در برابر جریان و عوامل مؤثر بر آن، با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده برای جریان‌های یک‌نواخت و غیر یک‌نواخت بررسی شده است. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که هر گونه تغییر در شکل تابع لگاریتمی توزیع جهانی سرعت با منظور کردن فاکتور شکل سطح مقطع رودخانه و یا ضریب تعدیل زبری مواد بستر برای قطر مشخصه رودخانه تأثیری بر پیش‌بینی مقاومت در مقابل جریان ندارد. در حالی که ارائه مقدار ثابت لگاریتمی (عرض از مبدأ) معادله توزیع جهانی سرعت به صورت تابعی از پارامترهای عدد فرود و پارامتر شیلدز می‌تواند تا حدی برآورد مقاومت در برابر جریان را بهبود بخشد. هم‌چنین، در نظر گرفتن فاکتور شکل و ضریب تعدیل زبری در معادلات نمایی، پیش‌بینی مقاومت دربرابر جریان را بهبود نمی‌بخشد. از سوی دیگر، به کارگیری مشخصات لایه مرزی چون ضخامت و اندازه حرکت لایه مرزی در نیم‌رخ سرعت، خطر هم‌بستگی ساختگی را در معادله پیشنهادی برای مقاومت در برابر جریان منتفی می‌سازد. معادله پیشنهادی حاصل از اندازه‌گیری‌های نیم‌رخ سرعت جریان غیر یک‌نواخت در رودخانه گاماسیاب، نشان می‌دهد که عمق جریان آب، حداکثر سرعت جریان واقع در سطح آب و شیب خط انرژی از عوامل مؤثر بر مقاومت در برابر جریان می‌باشند.

---

استفاده از شکاف در پایه پل‌ها یکی از روش‌های نوین در کنترل آب‌شستگی موضعی است. در این پژوهش، با به کارگیری 20 مدل آزمایشگاهی، کنترل آب‌شستگی موضعی در یک پایه پل در شرایط آب زلال بررسی شد. مدل‌ها شامل یک پایه استوانه‌ای بدون شکاف و چهار پایه استوانه‌ای شکاف‌دار، سه پایه مستطیلی پیشانی گرد بدون شکاف و 12 پایه مستطیلی شکاف‌دار هستند. طول شکاف‌ها برابر عرض (قطر) پایه و دو برابر آن انتخاب شده و در دو موقعیت نزدیک بستر و نزدیک سطح آب قرار دارند. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که برای پایه استوانه‌ای، شکاف‌هایی با طولی معادل قطر پایه و دو برابر آن، در حالی که نزدیک سطح آب قرار گرفته باشند، تأثیری بر آب‌شستگی نهایی ندارند. هم‌چنین، نتایج نشان می‌دهد که برای کلیه مدل‌هایی که در این پژوهش تحت شرایط معین آب زلال آزمایش شده‌اند، حداکثر کاهش آب‌شستگی، به وسیله شکاف‌هایی با اندازه دو برابر عرض (قطر) پایه و موقعیت نزدیک بستر اتفاق می‌افتد. کارایی شکاف در کنترل آب‌شستگی موضعی نیز برای یک پایه مستطیلی پیشانی گرد بیشتر از یک پایه استوانه‌ای، برای حالتی که قطر پایه استوانه‌ای برابر عرض پایه مستطیلی پیشانی گرد است، می‌باشد.

---

طراحی مناسب کانال‌ها و بهینه سازی مقاطع رودخانه‌ها به طور قابل توجهی کاهش هزینه اقتصادی و امکان توجیه اجرای پروژه‌ها را فراهم خواهد ساخت. در این راستا تئوری رژیم، امکان بررسی تجربی و نیمه تجربی طراحی کانال‌های پایدار را که در آنها فرسایش و انتقال رسوب در حال تعادل است، فراهم می‌سازد. هدف این تحقیق بررسی و مقایسه تأثیر نوع جریان (یک‌نواخت و غیر یک‌نواخت) در پیش‌بینی مشخصات یک کانال پایدار می‌باشد. در بررسی اثر جریان یک‌نواخت از روابطی که بر اساس معادله‌های تجربی و نیمه تجربی (فرضیه حدی) توسعه یافته‌اند، استفاده به عمل آمده است. برای بررسی تأثیر جریان یک‌نواخت معادلات تجربی و نیمه تجربی (فرضیه حدی) لیسی، شیتال، کنداب و گارد و چانگ انتخاب شدند. مقایسه و برآورد قدرت پیش‌بینی هر یک از معادلات فوق با استفاده از روش‌های ترسیمی (گرافیکی) و آماری و 24 کانال طبیعی واقع در آمریکا که در شرایط رژیم قرار داشتند صورت پذیرفت. به منظور بررسی ساختار جریان غیر یک‌نواخت روی مشخصات کانال پایدار از 21 نیم‌رخ سرعت اندازه‌گیری شده در رودخانه گاماسیاب استفاده گردید. با کاربرد تئوری لایه مرزی، سرعت برشی برای هر یک از این نیم‌رخ‌های سرعت محاسبه شد. برای جریان غیر یک‌نواخت، پارامتر شیلدز که در آن تنش برشی به کمک روش لایه مرزی محاسبه می‌گردد، به عنوان مؤثرترین پارامتر پیش‌بینی مشخصات کانال رژیم شناخته شد. در نظر گرفتن هم‌زمان اثر جریان غیر یک‌نواخت و تئوری لایه مرزی نه تنها خطر هم‌بستگی ساختگی را از بین می‌برد، بلکه دقت پیش‌بینی مشخصات مقطع کانال پایدار را نیز افزایش می‌دهد.

---

سرریزهای چند وجهی به دلیل تغییرات جزئی بار استاتیکی روی تاج در شرایط نوسانات زیاد شدت جریان، در مقایسه با انواع دیگر سرریز، سازه‌هایی اقتصادی برای کنترل سطح آب در شبکه‌های آبیاری محسوب می‌شوند. این سرریزها از وجوه متصل به هم تشکیل شده که در پلان ممکن است به شکل ذوزنقه، مثلث و یا شکل‌های دیگر با تکرار چند سیکل دیده شوند. در این تحقیق، سرریزهای چند وجهی که در پلان به شکل مستطیل و‌ U می‌باشند، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. آزمایش‌ها روی 15 مدل آزمایشگاهی سرریز انجام گرفته است. مدل‌ها شامل 8 سرریز چند وجهی مستطیلی، 6 سرریز چند وجهی ‌U شکل با طول و ارتفاع‌های متفاوت و یک مدل سرریز خطی می‌باشند. این مدل‌ها در یک فلوم به طول 7، عرض 32/0 و ارتفاع 35/0 متر آزمایش گردیدند. نتایج آزمایش‌های این پژوهش نشان داد که در مورد کلیه سرریزهای چند وجهی، ضریب دبی نسبت به H_t)  H_t/p: بار هیدرولیکی کل و P: ارتفاع سرریز) ابتدا افزایش یافته و پس از رسیدن به یک ماکزیمم، شروع به کاهش می‌نماید. با افزایش ارتفاع سرریز، مقدار ضریب دبی در یک H_t/P مشخص افزایش می‌یابد. نتایج هم‌چنین نشان می‌دهد که افزایش طول موازی با جهت جریان در سرریزهای چند وجهی باعث کاهش ضریب دبی و افزایش طول عمود بر جهت جریان باعث افزایش آن می‌شود. هم‌چنین، ضریب دبی در سرریزهای چند وجهیU شکل بیشتر از سرریزهای مستطیلی می‌باشد. مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج تولیس و همکاران (1995) برای سرریزهای ذوزنقه‌ای نشان می‌دهد که ضریب دبی در سرریز ‌U شکل بیشتر از سرریزهای ذوزنقه‌ای با زاویه α برابر 8 و 12 درجه بوده و هم‌چنین ضریب دبی در سرریزهای مستطیلی کمتر از ضریب دبی در سرریزهای اخیر است.

---

محاسبه دقیق میزان فشار ورودی به لوله‌های آبیاری بارانی مسئله‌ای مهم برای برخورداری سیستم از توزیع یکنواختی مناسب می‌باشد. فاکتور متوسط ضریب تصحیح اصلاح شده FaAVG امکان محاسبه فشار ورودی به لوله را هنگامی که اولین آبپاش به فاصله دلخواه از ابتدای لوله قرار گرفته باشد فراهم می‌کند. در این مطالعه، به منظور بررسی اثر افت فشار مجاز در طول لوله فرعی بر میزان فشار ورودی به لوله، معادله‌ای جدید برای محاسبه این ضریب ارائه شد. برای نیل به این هدف و اعمال دبی متغیر برای آبپاش‌ها، یک تصاعد هندسی فرضی بین دبی آنها در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد اگر چه میزان فشار ورودی به لوله فرعی وابسته به میزان افت فشار موجود بین آبپاش‌ها می‌باشد، اما مقدار این وابستگی برای حالتی که بیش از 15 آبپاش روی لوله فرعی قرار گرفته باشند، قابل صرف‌نظر کردن است. نتایج هم‌چنین نشان داد برای حالتی که تعداد آبپاش‌ها کمتر از 15 عدد و نسبت فاصله اولین آبپاش از دهانه ورودی به فاصله آبپاش‌ها از همدیگر کمتر از 1 باشد، محاسبه فشار ابتدایی لوله با استفاده از روش‌های قبلی با خطا همراه است و بیشتر از مقدار واقعی تخمین زده می‌شود. در این تحقیق، معادله‌ای جدید برای محاسبه ضریب کریستین‌سن در حالتی که فاصله اولین آبپاش از ابتدای لوله، کسری از فاصله آبپاش‌ها است، به دست آمد. این ضریب علاوه بر تعداد آبپاش‌ها و توان پارامتر سرعت در معادله افت، به افت فشار موجود بین دو آبپاش ابتدا و انتهای لوله نیز وابسته است. برای حالتی که تعداد زیادی خروجی روی لوله فرعی قرار دارد، نتایج کاربرد معادله جدید این ضریب، همخوانی بسیار نزدیکی با نتایج عددی سایر محققین دارد