علوم آب و خاک

پژوهش حاضر برای بررسی آزمایشگاهی مکانیزم شکست سد خاکی ناشی از اثر میزان شیب بالادست و پایین¬دست بدنه سد، طرح‌ریزی شده است. با توجه به اینکه شیب وجه پایین¬دست این نوع سد‏ تأثیر زیادی بر زمان و نحوه‏ی خرابی دارد، بدین¬منظور 8 مدل از سد خاکی با شیب‌‌‌های متفاوت بالادست و پایین¬دست (1:1 و 2:1) برای دو نوع خاک (خاک Sc) ساخته شد. زمان تخریب سد و نحوه آن برای دبی‌‌‌های سیلابی مورد نظر بررسی شد. نتایج نشان داد که شیب بالادست سد خاکی به مراتب تأثیر کمتری نسبت به شیب پایین¬دست بر روند آبشستگی حاصل از پدیده روگذری دارد. همچنین، با افزایش شیب پایین¬دست بدنه سد خاکی، میزان آبشستگی در شکاف آبشستگی تا ماکزیمم 28 درصد افزایش پیدا می¬کند. همچنین، با استفاده از تکنیک رگرسیون غیر خطی، روابطی برای تخمین میزان دبی خروجی و محل تشکیل آبشار ارائه شد. همچنین، با درنظرگرفتن نحوه شسته¬شدن و تشکیل آبشار درون بدنه سد¬های خاکی چسبنده، دو طرح کلی آبشار بزرگ و سری آبشارها ارائه شد. درنهایت نحوه تشکیل این آبشارها با تنش موجود در زمان شسته¬شدن رسوبات نسبت به تنش برشی مواد سازنده سد مورد بررسی و ارزیابی قرار داده شد و با ارائه محدودیت¬هایی بر پایه تنش برشی، وضعیت تشکیل نوع و الگوی شسته شدن بدنه سد¬های خاکی چسبنده در زمان روگذری تخمین زده شد. درنهایت طرح کلی برای تخمین رفتار آبشستگی در سدهای همگن با خاک چسبنده معرفی شد.

هدف از تحقیق حاضر بررسی و مقایسه نتایج آزمایشگاهی استهلاک انرژی و طول شیب‌شکن قائم مجهز به صفحات مشبک افقی با نتایج حوضچه‌های آرامش استاندارد نوع یک، دو، سه و چهار شیب‌شکن قائم ساده است. بدین منظور تعداد 64 آزمایش مختلف روی شیب‌شکن قائم مجهز به صفحه مشبک افقی در فواصل نسبی 0،  0/25، 0/5 و 0/75 از لبه شیب‌شکن، با تخلخل 40 و 50 درصدی صفحات مشبک و ارتفاع 20 سانتی‌متری انجام شد. نتایج نشان داد که در تمامی آزمایش‌ها و در یک دبی ثابت، افزایش فاصله صفحه مشبک از لبه شیب‌شکن، تأثیری زیادی بر استهلاک انرژی جریان ندارد. به‌طور متوسط استهلاک انرژی پایین‌دست برای مطالعه حاضر در مقایسه با شیب‌شکن قائم ساده به میزان بیش از 20 درصد افزایش یافته است که می‌تواند جایگزین مناسبی برای حوضچه آرامش پایین‌دست باشد. در میان مدل‌های تحقیق حاضر، بیشترین کاهش طول نسبی شیب‌شکن توسط مدل شیب‌شکن قائم با صفحه مشبک افقی با فاصله نسبی 0/75 اتفاق افتاد. به‌طور میانگین هنگام استفاده از صفحات مشبک افقی در چهار فاصله نسبی از لبه شیب‌شکن نیز نسبت به شیب‌شکن قائم مجهز به حوضچه‌ آرامش استاندارد بیش از 73 درصد از طول نسبی شیب‌شکن کاسته می‌شود.

رواناب شهری به‌دلیل شهرنشینی و تغییرات آب‌وهوایی به‌عنوان یک مسئله جدی دارای اهمیت است و به این دلیل توجه به مدل‌های شبیه‌سازی بارش - رواناب برای مدیریت و کاهش پیامدهای ناگوار مهم است. در پژوهش حاضر با استفاده از نرم‌افزار SewerGEMS، حالت‌های مختلف برای بررسی عملکرد این نرم‌افزار بر اساس تعداد و مساحت زیرحوضه‌ها در دو حالت نه و هفده زیرحوضه و مدت بارندگی مختلف 6 و 12 ساعته و همچنین مقایسه عملکرد سه روش محاسبه زمان تمرکز (کرپیچ، برنس‌بای - ویلیامز، کارتر) به‌منظور شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب در شهر میناب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان حجم کل رواناب تولیدی در حالت نه زیرحوضه، 4 درصد نسبت به حجم کل رواناب تولیدی در حالت هفده زیرحوضه بیشتر است. همچنین مقدار بیشینه دبی اوج رواناب در حالت نه زیرحوضه، 20 درصد نسبت به بیشینه دبی اوج رواناب در حالت هفده زیرحوضه بیشتر است. همچنین برای محاسبه زمان تمرکز از سه روش کرپیچ، برنس‌بای - ویلیامز و کارتر استفاده شد که نتایج نشان داد، میزان خطای پیوستگی نرم‌افزار در همه حالت‌ها برای روش برنس‌بای - ویلیامز کمتر از دو روش دیگر است و روش کارتر بیشترین خطای پیوستگی را دارد. اما از آنجایی که مقدار زمان تمرکز محاسبه شده از این روش در بعضی از زیرحوضه‌ها بیشتر از مدت بارندگی 6 ساعته است، بین داده‌های دبی اوج حاصل از روش کرپیچ و روش برنس‌بای – ویلیامز، آزمون t-Test انجام شد و باتوجه‌به اینکه داده‌های دو روش در سطح 95 (0/05 >p) درصد با یکدیگر اختلاف معناداری نداشته و همچنین روش کرپیچ برای محاسبه زمان تمرکز در حوضه‌های کوچک کاربرد خوبی دارد، برای محاسبه زمان تمرکز در حالت مقایسه بین دو حالت نه و هفده زیرحوضه از روش کرپیچ استفاده شد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده مشاهده شد که با ادغام زیرحوضه‌ها و کاهش تعداد آن‌ها از هفده به نه زیرحوضه و در نتیجه افزایش مساحت زیرحوضه‌ها، حجم کل رواناب تولیدی از حدود 123839 مترمکعب به 128446 مترمکعب و بیشینه دبی اوج رواناب از حدود 2/400 مترمکعب بر ثانیه به 2/884 مترمکعب بر ثانیه می‌رسد که نشان‌دهنده افزایش حجم کل رواناب تولیدی و بیشینه دبی اوج رواناب است.