Faculty - دانشکده کشاورزی

Faculty - دانشکده کشاورزی

P.H.D dissertations

بررسی توزیع رسوبات غیر چسبنده در مخزن سد پاره سنگی
2018
احداث سدهای پاره سنگی فاقد هسته یکی از روشهای سازه ای کنترل سیلاب است. جریان ورودی به مخازن این سد ها در مواقع سیلابی حاوی مقدار قابل توجهی از رسوبات است. این موضوع اهمیت بررسی رفتار جریان و غلظت رسوبات غیر چسبنده را به منظور تعیین میزان رسوب عبوری مدیریت آن دوچندان مینماید که در این تحقیق مورد توجه واقع شده است.در این راستا ابتدا بر اساس حل معادلات سنت ونانت به روش حجم محدود و با رویکرد کاملا ضمنی و بهره گیری از طرح با لاسویه مشخصات جریان محاسبه و سپس با استفاده از گسسته سازی معادله انتقال پخش میزان غلظت رسوبات غیر چسبنده در نقاط مختلف مخزن تعیین گردید. به منظور بررسی عملکرد و صحت سنجی نتایج مدل شبیه سازی ریاضی جریان و غلظت رسوبات که در محیط متلب تهیه گردید با عنایت به تاثیر گذاری مستقیم مشخصات سد پاره سنگی بر مشخصات جریان و همچنین غلظت رسوب در داخل مخزن سد پاره سنگی گزینه های مختلف بر اساس قطر سنگدانه مورد استفاده در ساخت بدنه سدپاره سنگی و طول بدنه ئسد در نظر گرفته شد.در این راستا مدل آزمایشگاهی مربوط به هر یک از گزینه ها (شامل 5 سد) در ازمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا تهیه شد که تحت جریا غیر دایم مشخصی(4 باز شدگی مختلف) قرار داده شدند.با استفاده داده های باز شدگی اول و دوم ( مربوط به دبیهای 30 و 40 لیتر بر ثانیه( و بهره گیری از روش بهینه سازی جهت واسنجی ضرایب واسنجی رسوب (شامل ضرایب پخشیدگی در راستای طولی و عمقی ،غلظت در تراز بستر و سرعت سقوط ذره ) استفاده گردید. در ادامه صحت سنجی نتیج مدل شبیه ساز بر مبنای مقایسه انجام شده بین داده های مربوط به مشخصات جریان و غلظت رسوب اندازه گیری شده و محاسباتی بر اساس بازشدگیهای اول و سوم و چهارم در داخل مخزن سد پاره سنگی انجام پذیرفت.
بررسی توزیع رسوبات غیر چسبنده در بدنه سد پاره سنگی
2018
یکی از روشهای سازهای ارزان قیمت جهت کنترل سیالب استفاده از سدهای پارهسنگی فاقد هسته است. این سدها از نوع سدهای تأخیری میباشند که قادرند پیک سیالب خروجی را نسبت به سیالب ورودی کاهش دهند. از طرفی جریانهای سیالبی معموالً بار رسوبی باالیی داشته و با توجه به بزرگ بودن خلل و فرج بدنه این سدها، همراه با آب مقدار زیادی رسوب به داخل بدنه آنها نفوذ میکند. بنابراین تعیین مقادیر عمق و سرعت به منظور بررسی نحوه رفتار جریان و روندیابی هیدرولیکی سیالب و همچنین تعیین غلظت رسوب در نقاط مختلف بدنه به منظور تعیین نقاط بحرانی از نظر رسوبگذاری، میزان تلهاندازی رسوب، میزان رسوب عبوری و ... از اهمیت خاصی برخوردار است. بعلت متالطم بودن جریان تراوشی در این سدها، قانون دارسی اعتبار نداشته و بایستی از معادالت غیردارسی همانند معادله فورشهایمر استفاده شود. لذا در این تحقیق، ابتدا بر مبنای معادالت سنت و نانت- فورشهایمر و با استفاده از روش عددی حجم محدود و طرح تفاضل باالدست، مدل ریاضی شبیهساز جریان در محیط متلب، به صورت کامالً ضمنی تهیه و اجراء شد. سپس با استفاده از نتایج خروجی این مدل و بر مبنای معادله انتقال-پخش رسوب و با استفاده از روش عددی حجم محدود و طرح تفاضل مرکزی، مدل ریاضی شبیهساز توزیع غلظت رسوبات غیر چسبنده در بدنه سد پارهسنگی بر اساس شبکهبندی در نظر گرفته شده از مرحله قبل، به صورت کامالً ضمنی توسعه داده شد. جهت بررسی عملکرد و تعیین ضرایب مدلهای ارائه شده )واسنجی و صحتسنجی آنها(از نتایج آزمایشهای انجام شده در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا در تابستان سال 1191 روی 1 سد پارهسنگی )با قطر سنگدانههای 1 ،1 و 8 سانتیمتر و مشخصی غیردائمی جریان تحت که ( 8-100 و 8-80 ،8-10 ، 1-10 ، 1-10 سدهای شامل سانتیمتر 100 ،80 ،10 مختلف طولهای قرار داده شده بودند )چهار باز شدگی مختلف شیر فلکه ورودی کانال شامل دبیهای 10 ،00 ،10 و 60 لیتر درثانیه هر یک با گام زمانی60 ثانیه(، استفاده شد. از دادههایبازشدگیهایاول و دوم جهت واسنجیضرایب فورشهایمر و رسوب )با استفاده از الگوریتم ژنتیک( و از دادههای بازشدگیهای اول، سوم و چهارم جهت صحتسنجی مدل ارائه شده و بررسی عملکرد آن استفاده شد. نتایج این تحقیق، حاکی از تطابق باالی نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی در شبیهسازی جریان عبوری حاوی رسوب از بدنه سد

Master Theses

برسی هیدرولیک جریان در سدهای قوسی پاره سنگی و مقایسه آن با سدهای مستقیم پاره سنگی
2021
سد های پارهسنگی، از نوع تأخیری میباشد که برای کنترل و مهار سیلاب به کار میرود . مهمترین کاربرد سدهای پارهسنگی، کنترل سیاب میباشد که این امر از طریق افزایش تداوم و کاهش دبی یک سی عملی میشود. این سدها قادر بـه کـاهش پیـک سـیلاب خروجی نسبت به سیلاب ورودی میباشد .تتقیق حاضر برروی هیدرولیک جریان ماندگار درون گذر در سد پارهسنگی قوسی و مستقیم شک انجام شده است . به علت متلاطم بودن جریان تراوشی در این سدها قانون دارسی اعتبار ندارد و باید از معادلات جریان متلاطم، شامل روابط بین عدد رینولدز و ضریب اصطکاک یا گرادیان هیدرولیکی و سرعت جریان استااده شود. در این تتقیق به منظور بررسی اثر قوس در هیدرولیک سدهای پارهسنگی از سه منتنی با ضخامت قوس( )23 ،23 ،22cmو سد مستقیم به طول 75 cmبا سنگدانههایی به قطـر ( )7 ،5 ، 2cmو دبی های مختلف آزمایش شد که نتیجه میزان ناوذ پذیری و نگهداشت آب با استااده از نرم افزار اکس که به صورت نمودار نشان داده شده است. نتیجه میشود که ضخامت قوس و قطر مصالح مهمترین و بیشترین تأثیر را در (ذخیره آب) و افزایش پروفیل سطح آب را دارد. با افزایش ضخامت قوس از 33سانتی متر به 23سانتی متر با دبی 77لیتر بر ثانیه تراز سطح آب پشت سد از( 32.2به 35 ) 27.2درصد افزایش یافته و همچنین با کاهش قطر مصالح سنگدانه از 7سانتی متر به 2سانتی متر با دبی 75لیتر بر ثانیه تراز سطح آب در پشت سداز( 35.2به 22 )27.5درصد افزایش پیدا کرده است. در حالتی که مقطع سد پارهسنگی به صورت قوسـی نسـبت بـه مقطـع مستطی است خطوط جریان داخ بدنه سد تمای بیشتری به سمت پایین دارند و همچنین این امر با افزایش طول سد بیشتر است که این امر در کنترل سیلاب مؤثر است. با استااده از مدل Flow-3dجریان در سد پارهسنگی شبیهسازی شده است و شبیهسازی بر روی هندسه با طول، دبی و شیب وجوه متااوت صورت گرفته است. خطای کمتر از ده درصد بین نتایج مدل عددی و مدل فیزیکی نشان دهنده دقت مدل ارائه شده در این تتقیق است
بررسی آبشستگی در پایین دست سرریز کلید پیانویی با کلیدهای پله کانی
2020
جریان در کانالهای باز با بستر متحرک معمولا با انتقال رسوبات همراه است. آبشستگی پدیدهای است طبیعی که در اثر انتقال جریان آب و رسوبات، در بستر و کنارههای فرسایشپذیر کانالها و رودخانهها به وجود میآید .مواد رسوبی که توسط رودخانهها حمل میشوند مشکلات بسیاری را بوجود میآورند مانند :رسوبگذاری در مخازن و کاهش ظرفیت مخزن، ایجاد جزایر رسوبی در مسیر رودخانهها، تخریب سازههای رودخانهای، انتقال آلودگی، لذا برآورد دقیق میزان رسوب در مسائلی نظیر امور مهندسی رودخانه، طراحی مخازن، انتقال رسوب، تعیین خسارتهای ناشی از رسوبگذاری به محیطزیست تعیین تاثیرات مدیریت آبخیز کاملا ضروری است. با توجه به ساختار سرریز کلیدپیانویی و پلکانی، و توجه به این نکته هر ساله باید هزینههای سنگینی برای کنترل و جلوگیری از تخریب ناشی از آبشستگی در پاییندست سازههای آبی صرف شود، لزوم مطالعه و بررسی تلفیق این دو سازه مشاهده میشود.. در این تحقیق آبشستگی پاییندست سرریز کلیدپیانویی با 4و 8پلکان به صورت عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشها با محدوده دبی 10،12.5،15،17.5و 20لیتربرثانیه در فلوم آزمایشگاه بوعلی سینا به طول 10متر و از جنس شیشه گرفته شد. آبشستگی در سه مدل سرریز کلیدپیانویی با 5کلید، و ترکیب کلید خروجی این سرریز با 4و 8پلکان مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در ترکیب 4پلکان نسبت به 8پلکان در کلیدهای خروجی سرریز کلیدپیانویی، استهلاک انرژی بیشتر است و افزایش استهلاک منجر به کاهش آبشستگی در پاییندست سرریز میشود. مدلسازی عددی با استفاده از نرم افزار ،FLOW3Dانجام شد. برای شبیهسازی آشفتگی از مدل LESو برای محاسبه سطح آزاد از روش VOFاستفاده گردید. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی از تطابق خوبی برخوردار است
مقایسه آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای جانبی گابیونی با سرریز جانبی مرسوم
2020
در شبکه های انتقال و توزیع آب و در مجاری روباز، از سـازه هـای گوناگون برای کنترل سطح آب و انتقـال جریـانهـای مـازاد اسـتفاده می گردد. یکی از سازه هایی که به طور گسترده بـرای کنتـرل جریـان استفاده می شود، سرریز جانبی می-باشد. سـرریز جـانبی معمـولاً شـامل یک سرریز اصلی و یک کانال هدایت کننده می باشد که در طول کانال اصلی و به موازات آن احداث می گـردد. سرریز جانبی یک سازه هیدرولیکی می باشد که به منظور انحراف جریان از رودخانه و یا کانال اصلی به یک کانال فرعی، زمانی که تراز آب از یک حد معین فراتر رود مورد استفاده قرار می گیرد. این سازه در کناره کانال قرار گرفته و جریان به صورت آزاد و تحت ثقل از روی آن تخلیه می گردد. وظیفه و عمل کرد اصلی این سازه برداشت بخشی از جریان از کانال اصلی به نحوی می باشد که جریان در پایین دست، از ظرفیت انتقال کانال فراتر نرود. در نتیجه این سازه را می توان از یک دیدگاه سازه تنظیم کننده تراز آب نیز در نظر گرفت. لیکن بایستی دقت نمود که کنترل سطح آب، از وظایف ثانویه سرریزهای جانبی بوده و عملکرد اصلی آن تخلیه بخشی از جریان می باشد. تخلیه جریان با اهداف مختلفی نظیر استفاده از آب کانال به منظور مصارف کشاورزی در کانال ها و یا انحراف جریان سیلاب رودخانه به منظور حفاظت نواحی پایین دست در مقابل آب گرفتگی صورت می گیرد. سرریزهای جانبی به شکل های مختلفی ساخته می شود. این سازه ها معمولاً به شکل مستطیل ساخته می شود. در این تحقیق تصمیم برآن است که به جای سرریز مستطیلی از بند گابیونی فاقد هسته نفوذ ناپذیر استفاده گردد. در این بندها جریان آب به صورت درون گذر صورت می گیرد. هیدرولیک جریان در بدنه این بندها به صورت غیردارسی است. ساختمان ساده و ارزان قیمت این بندها و استحکام آنها نسبت به سرریزهای مستطیلی سبب می شود که جایگزین مناسبی به جای سرریزهای مستطیلی باشند.
بررسی میزان آبشستگی پایین دست دریچه های کشویی با کف بندهای صاف و زبر
2020
چکیده: جریان در پایین دست سازه های هیدرولیکی از جمله دریچه ها، دارای انرژی پتانسیل فوق العاده ای است، که به انرژی جنبشی تبدیل می شود. با مهار این انرژی از احتمال آبشستگی بیش از حد در پایین دست رودخانه ها جلوگیری می شود و فرسایش و تخریب سازه ها به حداقل برسد. هنگامی که جهش های هیدرولیکی ناشی از سازه هیدرولیکی مستغرق بر روی بستر های پوشیده از دانه های سست و ریز در پایین دست سازه های هیدرولیکی از قبیل دریچه های کشویی قرار می گیرند، می توانند به آبشستگی موضعی قابل توجهی منجر شوند و همچنین باعث ایجاد مشکلاتی در پایداری سازه و شکست آن شود. به همین منظور ساخت یک کف بند صلب در مجاورت سازه یک نوع راه حل مهندسی برای حفاظت از سازه است. استحکام و ایمنی کف بند در پایین دست دریچه، توسط عمل فرسایشی پرش هیدرولیکی مستغرق به خطر می افتد. از آنجا که شرایط جریان اطراف سازه پیچیده است، طراحی یک کف بند مبتنی بر مدلسازی،اندازه گیری و نتایج آزمایشگاهی، برای پیش بینی آبشستگی موضعی در پایین دست سازه های هیدرولیکی از اهمیت بالایی برخوردار است. تا کنون مطالعات زیادی بر روی پرش هیدرولیکی مستغرق بر روی کف بند صاف صورت گرفته است اما مطالعات کمی در مورد جت های مستغرق بر روی کف بند زبر و تاثیر آن در روند آبشستگی موضعی انجام شده است. در تحقیق حاضر به بررسی آزمایشگاهی آبشستگی پایین دست دریچه کشویی با کف بند صاف و زبر پرداخته شده است. در این تحقیق تاثیر عدد فرود، ارتفاع زبری، طول پرش هیدرولیکی مستغرق و عمق ثانویه بر آبشستگی موضعی بستر، ناشی از پرش هیدرولیکی مستغرق بر روی کف بند صاف و زبر در نمودار هایی بی بعد ارائه و بررسی شده است. به همین منظور آزمایش هایی در یک کانال با مقطع مستطیلی به طول 10 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع 5/0 متر با محدوده ی اعداد فرود 05/3 تا 21/6 انجام گردید. بر اساس نتایج آزمایشگاهی در شرایط کف بند صاف و همچنین زبر، قسمت عمده ی فرسایش در 30 دقیقه ابتدایی اتفاق می افتاد. از دو کف بند صاف و زبر، که زبری هایی به شکل مکعب مستطیل و نیم-استوانه به ارتفاع (10،6و16 میلی متر) استفاده شد. نتایج آزمایشات انجام شده در این تحقیق نشان داد که حداکثر عمق آبشستگی و حداکثر طول آبشستگی در کف بند صاف بیشتر از کف بند زبر است و همچنین با افزایش ارتفاع زبری از میزان حداکثر عمق و طول آبشستگی کاسته می شود.
روندیابی معکوس در کانالهای خاکی به روش ماسکینگام
2019
از جمله مسائل عمده که در هیدرولوژی مهندسی ضرورت آن بیش از پیش احساس می شود چگونگی طغیان یا فروکش یا صعود و نزول هیدروگراف رودخانه در نقطه ای مشخص از آن است که این مساله را میتوان با روندیابی سیل تحلیل کرد .درواقع از بالاآمدن حجم زیادی از آب در یک رودخانه یا مسیل سیل جاری می شود که این بالا آمدن حالت نسبی داشته و نسبت به رژیم عادی یا نرمال سنجیده می شود .سیل یک پدیده مخرب است که هر ساله خسارات جانی و مالی فراوانی را ایجاد می کند و برای جلوگیری ازخسارات ناشی از این پدیده باید روش های مناسبی را جهت کنترل آن ارائه داد. روندیابی سیل عبارت است از عملیات محاسباتی که تغییرات مقدار سرعت و شکل موج سیل را به عنوان تابعی از زمان در یک یا چند نقطه در طول آبراهه ها پیش بینی می کند و یکی از مهم ترین مسائل در طرح های مهندسی آب است که در کانال ها و رودخانه ها از اهمیت خاصی برخوردار است و به عنوان یک فرآیند ریاضی برای پیش بینی تغییرات عمق و دبی جریان در طول رودخانه ها و کانال ها به کار برده می شود . روندیابی جریان به دو صورت مستقیم و معکوس انجام می گیرد و مدل ماسکینگام از جمله روش هایی می باشد که کاربرد گسترده ای را در روندیابی مستقیم و معکوس جریان دارد که مهم ترین عامل در دقت این روش ، تخمین بهینه پارامترها می باشد.از جمله کاربردهای مفید روندیابی معکوس آن است که اگر سیل مخربی در منطقه ایجاد شود و ما به اطلاعاتی درباره ویرانی سیل در بالادست نیازمند باشم تا بتوانیم هزینه های نوسازی و مقاوم سازی دربالادست را که متناسب با سیل ورودی است تخمین بزنیم ودر صورتی که ایستگاه آب سنجی در بالادست نباشد یا در اثر سیل وارده تخریب شده باشد از طریق روندیابی معکوس میتوانیم به اطلاعات هیدروگراف سیل ورودی در بالادست دست پیدا کنیم . در پژوهش حاضر روندیابی به روش هیدرولوژیکی صورت گرفته زیرا این روش درروندیابی رودخانه کاربرد دارد و یک روش نسبتا ساده بوده و از دقت قابل قبولی برخوردار می باشد اما نیازمند یک سری داده های هیدروگراف ورودی و خروجی متعدد و هم زمان رخ داده شده دارد .بدین منظور در پژوهش حاضر از داده های جریان ورودی و خروجی سال های 1390-1391-1392-1393-1394 در رودخانه سد شهید کاظمی شهرستان بوکان استفاده گردیدکه در این پژوهش به بررسی ضرائب روش ماسکینگام خطی در روندیابی مستقیم و معکوس جریان در بازه های
اثرات درجه استغراق بر شدت نوسانات فشار در پرش هیدرولیکی
2019
پرش هیدرولیکی دارای کاربرداهای فراوانی در انتقال و تصفیه آب و فاضلاب می باشد. این پدیده از دیدگاه ماکروسکپی،یک جریان متغیر ناگهانی است که با گردابهای قوی همراه بوده نوسانات تلاطمی بزرگی را ایجاد میکند. اثر فشارهای نوسانی ناشی از تلاطم در پرش می تواند قابل توجه بوده و باید در طراحی سازه مورد توجه قرار گیرد نوسانات فشار می تواند با فرسایش و لرزش موجب آسیب در حوضچه ی آرامش گردد. در این تحقیق به مشخصات تلاطمی پرش هیدرولیکی آزاد و مستغرق در پایین دست یک سرریز بلند و بررسی اثرات درجه استغراق پرش در میزان ضرایب نوسانات فشار پرداخته شده است. به این منظور آزمایش ها در یک مجرای مستطیلی شامل سرریزی با زاویه 30 درجه و ارتفاع 1.8 متر و کانال افقی به عرض 0.3 و طول 3 متر، برای اعداد فرود و درجات مختلف استغراق صورت گرفت. دادهای فشار با استفاده از مبدل فشار(ترانسدیوسر) با فرکانس نمونه برداری 100 هرتز و ارتفاع آب نیز توسط تابلوی پیزومتری ثبت شده است. آزمایش ها نشان می دهند شدت نوسانات فشار بستر پرش هیدرولیکی تابعی از عدد فرود، فاصله نسبی از ابتدای حوضچه و درجه استغراق می باشد. با افزایش درجه استغراق ضرایب نوسانات فشار کاهش می یابد. همچنین محل وقوع حداکثر ضرایب نوسانات فشار در کف حوضچه آرامش برای حالتهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. فاصله مذکور به لحاظ طراحی سازه ای حوضچه حساسیت بیشتری داشته ضمن اینکه درجه استغراق بیشتر در جهت اطمینان طراحی می باشد.
پیش بینی ظرفیت آبدهی سرریزهای جانبی لبه تیز مستطیلی واقع بر مجاری همگرا با استفاده از مدل ماشین نیرومند خود تطبیقی
2018
سرریزهای جانبی برای کنترل و تنظیم تراز جریان داخل کانال های اصلی در شبکه های آبیاری، سیستم های زهکشی و کانال های جمع آوری فاضلاب به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. در این مطالعه، یک مدل هوش مصنوعی جدید، ماشین آموزش نیرومند خود تطبیقی، برای شبیه سازی ضریب دبی سرریزهای جانبی واقع بر کانال های مستطیلی همگرا توسعه داده شد. همچنین برای بررسی توانایی مدل های عددی از شبیه سازی های مونت کارلو استفاده گردید. به منظور اعتبار سنجی نتایج مدل های عددی از روش اعتبار سنجی ضربدری بهره گرفته شد. با توجه به پارامترهای موثر بر روی ضریب دبی، شش مدل هوش مصنوعی تعریف شد. بررسی نتایج عددی نشان دادکه مدل های مذکور مقادیر ضریب دبی را با دقت قابل قبولی شبیه سازی می کند. برای مدل برتر شاخص های آماری RMSE، MAE به ترتیب مساوی 0.022 و 0.027 محاسبه شد. براساس نتایج تحلیل حساسیت پارامتر عددی فرود جریان در پاییین دست سرریز جانبی به عنوان موثرترین پارامتر ورودی شناسایی گردید.
اصلاح معادله ی یک بعدی دبی- اشل در سدهای پاره سنگی و کاربرد آن در کنترل سیلاب
2018
سیلاب با داشتن 40% خسارات اقتصادی، به عنوان یکی از پرخطرترین بلایای طبیعی در جهان شناخته شده است که جان و مال انسان ها را تهدید می کند. یکی از مهم ترین راهکارهای سازه ای که می توان در جهت کنترل سیلاب به آن اشاره کرد، احداث سدهای پاره سنگی بدون هسته یا غشای نفوذناپذیر می باشد که به عنوان روشی با کارایی و راندمان مناسب و همچنین طرحی اقتصادی معرفی شده است. در این سدها دبی پیک سیلاب با افزایش مدت زمان تداوم جریان، کاهش یافته و موجب تأخیر در هیدروگراف خروجی نسبت به هیدروگراف ورودی می شود. به علت آشفته بودن جریان در محیط های متخلخل درشت دانه(سنگدانه ای) قانون دارسی در سدهای پاره سنگی معتبر نبوده و برای تحلیل جریان در چنین حالتی باید از معادلات جریان متلاطم، شامل روابط بین عدد رینولدز و ضریب اصطکاک یا گرادیان هیدرولیکی و سرعت جریان استفاده شود. در تحقیق حاضر جهت اصلاح معادله ی یک بعدی دبی- اشل در سدهای پاره سنگی، آزمایشاتی در یک فلوم هیدرولیکی (S_0=0.003,b=h=0.5 m,L=11m) انجام شد که با اعمال رگرسیون غیرخطی چندمتغیره توسط نرم افزار SPSS23 بر روی 70% داده های آزمایشگاهی، 3 معادله ی اصلاحی پیشنهاد شد. براساس شاخص های آماری حاصل از 30% داده ها، صحت سنجی معادلات مورد بررسی قرار گرفت و نهایتاً نتایج قابل قبولی برای معادلات اصلاح شده، نمایی و منتج از آنالیز ابعادی بدست آمد. با توجه به شاخص های آماری ((%)R^2,NS,MAPE) بدست آمده از کل داده ها (100%)، می توان نتیجه گرفت که معادله منتج از آنالیز ابعادی در مقایسه با سایر معادلات، بهترین معادله می باشد و همچنین نسبت به معادله تئوری یک بعدی دارای عملکرد بهتری است و شاخص کارایی مدل آن (NS)، 66/2 برابر شاخص کارایی مدل معادله تئوری یک بعدی می باشد و این روند در مورد شاخص ضریب همبستگی(R^2 ) نیز صدق می کند و این نتیجه حاصل می شود که بین دبی های محاسباتی حاصل از معادله منتج از آنالیز ابعادی و دبی های مشاهداتی همبستگی بیشتر و خطای کمتری مشاهده می شود.
تخمین ضریب دبی در سرریزهای جانبی با استفاده از روش هوشمند بهینه سازی
2015
استفاده بهینه از منابع آبی کشور به دلیل محدود بودن این منابع بسیار حائز اهمیت است. لذا تحویل حجمی و توزیع عادلانه آب نیاز به سازه های اندازه گیری و کنترل دقیق جریان دارد. جهت انحراف آب در پروژه های آبیاری وهیدرولیک نیاز به تأسیسات آبی داریم که یکی ازمتداول ترین آنها سرریزهای جانبی است و جهت استفاده بهینه ازاین نوع سرریزها نیازمند تخمین دقیق میزان دبی عبوری از آن هستیم. الگوریتم شبیه سازی تبرید یک روش بهینه سازی عددی با ساختار تصادفی هوشمند است که در این پژوهش با استفاده از داده های آزمایشگاهی و الگوریتم شبیه سازی تبرید تدریجی که همان روش هوشمند بهینه سازی است سعی بر این است تا ضریب جریان در سرریز جانبی مستطیلی لبه تیز که از صفحه ی شیشه ای به ضخامت 10 میلی متر و ارتفاع 0.15 متر و طول 0.5 متر تعبیه شده در فلومی به طول 11 متر، عرض 0.48 متر و ارتفاع 0.5 متر و با شیب متغیر و ضریب مانینگ0.013 را بهینه کرده چراکه این روش ها نسبت به روش های کلاسیک جواب بهتری خواهد داشت. تابع هدف ارائه شده برای این نوع از الگوریتم، مجموع مربعات اختلاف بین شیب سطح آب اندازه گیری شده و مشاهداتی است که به صورت کمینه به دست می آید و بهینه ترین ضریب برای این نوع از سرریزها 0.477 به دست آمد و در ادامه شاخص های آماری جهت ارزیابی نتایج حاصل از این الگوریتم محاسبه گردید و به وسیله آن ها نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت و با توجه به تجزیه وتحلیل های انجام شده و شاخص های آماری به دست آمده نتایج نشان داد که استفاده از الگوریتم های هوشمند بهینه سازی تبرید تدریجی، می تواند روشی مناسب برای تخمین ضریب دبی سرریزهای جانبی باشد.
تخمین افت انرژی در سرریزهای پلکانی گابیونی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی
2015
در سال های اخیر، کاربرد سنگ و توری سنگ در کارهای آبی (نظیر مهندسی رودخانه) به دلایل متعددی مانند صرفه اقتصادی، سهولت اجرا و تطابق با سیستم طبیعی رودخانه ها، رشد روز افزون داشته است. به عنوان مثالی از نمونه های موفق، می توان سرریزهای پلکانی گابیونی را نام برد که در مهندسی رودخانه به عنوان سازه های تثبیت کننده بستر و یا بندهای انحرافی به کار می روند. بعلاوه، این گونه سرریزها به لحاظ کارایی مناسب در استهلاک انرژی جریان، مورد توجه بیشتر طراحان قرار گرفته است. در حالت کلی در سرریزهای پلکانی گابیونی دو نوع جریان قابل گذر است که عبارتند از: جریان های درون گذر و روگذر. بررسی های مطالعات قبلی نشان می دهد که افت انرژی جریان روگذر به مراتب از جریان درون گذر بیشتر است. در تحقیق حاضر 4 مدل فیزیکی از سرریز پلکانی گابیونی با تخلخل های 32 و 40 درصد (و با شیب بالادست قائم و پایین دست 1:1) در شرایطی که دیواره عمودی بالادست نفوذپذیر و یا نفوذناپذیر باشد، مورد آزمایش قرار گفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که با کاهش تخلخل، افت انرژی افزایش می یابد که این امر احتمالا به دلیل افزایش سهم جریان روگذر می باشد. همچنین غیر قابل نفوذ کردن دیواره بالادست سرریز نیز باعث افزایش جریان روگذر شده و بدین ترتیب میزان استهلاک انرژی افزایش می یابد. در این میان، تاثیر غیر قابل نفوذ کردن دیواره عمودی در افزایش افت انرژی در تخلخل 40 درصد بیشتر از تخلخل 32 درصد مشاهده شد. در آزمایش های انجام شده در مدلهای فیزیکی از سرریز، در محدوده دبی 21 تا 96 لیتر بر ثانیه، تعداد 200 داده آزمایشگاهی برداشت گردید. از آنجایی که شبکه های عصبی مصنوعی می توانند با دقت مناسبی فرآیندهای پیچیده و غیرخطی را شبیه سازی کنند، از این تکنیک برای برآورد استهلاک انرژی در مدل های فیزیکی مورد مطالعه استفاده به عمل آمد. از اینرو، شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه (MLP) با الگوریتم های یادگیری و تابع های محرک مختلف که از ترکیبهای مختلف ورودی تشکیل یافته اند، مورد آموزش و آزمون قرار گرفتند. سپس مدل بهینه شبکه عصبی براساس معیارهای آماری تعیین شد و با روابط رگرسیونی برازش داده شده در هر مدل فیزیکی، مقایسه گردید. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی در هر 4 مدل فیزیکی مورد مطالعه، از دقت بسیار بالایی در تخمین میزان استهلاک انرژی جریان برخوردار است.
تخمین ضریب هیدرودینامیکی محیط متخلخل درشتدانه سنگدانه ای
2014
....
کالیبراسیون دریچه های کشویی و قطاعی در حالت جریان آزاد و مستغرق با استفاده از روش های الگوریتم بهینه سازی تبرید تدریجی و جامعه مورچگان
2014
با توجه به محدودیت منابع آبی کشور، استفاده بهینه از آن ضروری است. لذا تقسیم آب و تحویل حجمی آن نیاز به سازه های کنترل و اندازه گیری دقیق جریان دارد. دریچه های کشویی و قطاعی جزء مهم ترین سازه های کنترل کننده جریان هستند. پس تخمین جریان از زیر این دریچه ها حائز اهمیت بسیار خواهد بود و جهت استفاده بهینه از این سازه ها نیازمند تعیین دقیق ضریب دبی عبوری از آن ها هستیم. کالیبراسیون یا واسنجی یکی از اقدامات لازم جهت نیل به این مهم می باشد که آن را عملیات به دست آوردن روابط جریان برای سازه موردنظربه صورت دقیق و از طریق اندازه گیری تعریف می کنند. روش های تبرید تدریجی و جامعه مورچگان ازجمله روش های بهینه سازی عددی با ساختار تصادفی هوشمند هستند که امروزه استفاده از آن در حل مسائل پیچیده ی مهندسی با توجه به قابلیت ها و توانایی های آن رو به افزایش نهاده است. الگوریتم تبرید تدریجی از فرآیند طبیعی آنیلینگ و الگوریتم جامعه مورچگان از رفتار جستجوگرانه مورچگان به سمت غذا الهام گرفته شده اند. در این پژوهش از داده های آزمایشگاهی دریچه کشویی و قطاعی مستقر در فلومی به طول، عرض و ارتفاع 6/12، 6/0 و 65/0 متر و با محدوده دبی 01/0-09/0 مترمکعب بر ثانیه در حالت جریان آزاد و مستغرق استفاده شده و روابط مربوط به این دریچه ها در هر دو حالت جریان آزاد و مستغرق با استفاده از دو الگوریتم تبرید تدریجی و جامعه مورچگان، مورد کالیبراسیون قرارگرفته است. تابع هدف ارائه شده به الگوریتم ها مجموع مربع اختلافات دبی بوده که مورد کمینه سازی قرارگرفته و بهینه ترین ضرایب برای دریچه کشویی در حالت جریان آزاد و مستغرق به ترتیب 686/0 و 881/0 و برای دریچه قطاعی در حالت جریان آزاد و مستغرق به ترتیب 698/0 و 938/0 به دست آمد. درنهایت شاخص های آماری برای 70% داده-ها که در کالیبراسیون استفاده شده بودند و 30% باقی مانده جهت اعتبار یابی، به صورت جداگانه محاسبه گردید. همچنین با استفاده از این شاخص ها دقت روابط مختلف نسبت به یکدیگر و نسبت به داده های واسنجی و اعتبار یابی مقایسه گردید. به طورکلی نتایج نشان داد که استفاده از این روش ها دارای دقت بسیار خوبی جهت کالیبراسیون می باشد و می توان آن ها را جایگزینی برای روش های پرهزینه و زمان بر میدانی قرار داد.