فرسایش کناره‌های رودخانه­ها و سواحل از مهم‌ترین دغدغه‌های مهندسین علم هیدرولیک است. استفاده از آبشکن‌ها، از جمله روش‌هایی است که به کنترل و کاهش فرسایش کمک می‌کند. آبشکن‌ها به صورت نفوذپذیر و نفوذناپذیر استفاده می‌شوند که آبشکن‌های I شکل (ساده)، L شکل و T شکل از جمله آبشکن‌های نفوذناپذیر هستند. در این پژوهش آزمایشگاهی، بهینه کردن میزان فرسایش آبشکن‌های سری 3 تایی با آبشکن ساده در موقعیت اول و استفاده از هندسه‌های مختلف در جایگاه دوم و سوم مطالعه شده است. هم­چنین بهترین ترکیب جهت بهینه شدن میزان فرسایش معرفی شده است. آزمایش‌ها در شرایط آستانه حرکت بستر متحرک، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که عمق آبشستگی متوسط آبشکن I شکل در موقعیت اول در حدود y7/2 (y: عمق جریان) است. بهترین و بهینه‌ترین عملکرد در بین تمام ترکیب‌ها، مربوط به ترکیب (I T L) است. این سری بهترین ترکیب برای حداقل کردن آبشستگی آبشکن با هندسه ساده (I) در جایگاه اول، عمق آبشستگی متوسط و حجم آبشستگی کل بستر فرسایش‌پذیر است. متوسط فرسایش در مقطع طولی میانی کانال برای این ترکیب در حدود y02/0 است، که نشان دهنده آن است که ترکیب (I T L) علاوه بر کناره، در میانه کانال نیز عملکرد مناسبی دارد.

واژه‌های کلیدی: آبشکن ساده، آبشکن‌های سری ترکیبی، ترکیب بهینه، عمق آبشستگی

استفاده از آبشکن‌ها، از جمله روش‌های نوین کنترل و کاهش فرسایش رودخانه‌ها می‌باشد. هدف از این مطالعه آزمایشگاهی، بررسی تأثیر آبشکن‌های I و L شکل بالادست و پایین‌دست بر عمق آبشستگی آبشکن T شکل میانی‌‌، برای سری آبشکن‌های ترکیبی می‌باشد .نتایج نشان داد که متوسط عمق آبشستگی آبشکن T شکل میانی، حدود 66/0 برابر عمق جریان است. بهترین عملکرد آبشکن T شکل میانی زمانی رخ می‌دهد که آبشکن بالادست و پایین‌دست آن L شکل باشد که مقدار آن 58/0 برابر عمق جریان است. کمترین مقدار متوسط عمق آبشستگی با توجه به همه موقعیت‌ها، مربوط به سری آبشکن (L T L) می‌باشد. متوسط عمق آبشستگی برای این ترکیب در حدود 31/1 برابر عمق جریان است. بیشترین محدوده رسوبگذاری بین آبشکن دوم و سوم است. با توجه به موارد گفته‌شده بهترین ترکیب در آزمایش‌های انجام‌شده، سری آبشکن‌های (L T L) است که از لحاظ عمق آبشستگی بسیار مناسب عمل می‌کنند.

کلمات کلیدی: عمق آبشستگی، آبشکن‌ سری، آبشکن T شکل میانی، بررسی آزمایشگاهی.

Spur dikes are used to protect river banks from erosion and also keep the main mitigate channel. Different additional structures such as “collar” and “protective spur dike” are used for reducing scouring around spur dikes. The combination of spur dike in series may be a new method to decreases scouring without using any additional structures. A computational fluid dynamic (CFD) model was developed to investigate flow characteristics around triple combinational series with different shape of spur dike (I (simple), L and T-shaped). In order to verify the numerical model a (T L I) combinational series was experimented in the laboratory, and hydraulic characteristics of flow around them were measured. In this research, the numerical simulation based on optimum combination and control test is using in Flow-3D software to analyse. In addition, several turbulence models (k-ε, RNG and LES) have been applied to achieve the best numerical simulation. The results showed that the largest flow speed, pressure, shear stress and turbulent energy in the flat bed formed close to the location of maximum scoured depth and erosion. Reduction of these features helps decreases scouring and erosion. The combination of spur dike in series is a method which achieves this goal. The (L T T) series is the most effective in reducing speed, shear stress, pressure and turbulent energy around spur dikes. Actually, different geometries of spur dike when used together, have positive effect on reducing scouring. Finally, combination of spur dikes with protective spur dike compared with series without protect. The result showed that protective spur dike can decrease intensity of flow characteristics and scour depth. 

Keywords: Combination of Spur Dike in Series, Scour Depth, Impermeable Spur Dike, Mobile Bed.

سرریز از رایج ترین وسایل اندازه گیری شدت جریان در مجاری روباز هستند. سرریز استوانه ای یکی از انواع  سرریز های لبه پهن می باشد که به دلیل الگوی جریان پایدار و سهولت عبور اجسام معلق دارای کاربرد گسترده ای می باشد. لذا در این بررسی، جریان بر روی سرریز استوانه‍ای با قطر 5/7 سانتی متر در کانال مستطیلی با استفاده از مدل آشفتگی  در نرم افزارFlow3D  به صورت سه بعدی شبیه‍سازی شد و با استفاده از نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی انجام گرفت. درصد خطایRMSE  حاصل از مقایسه ضریب دبی عددی با مقادیر فیزیکی 3427/0 به دست آمد که بیانگر تطابق بالای مشخصات هیدرولیکی به دست آمده از مدل عددی با نتایج مدل فیزیکی است. همچنین مشخص گردید که ضریب دبی برای سرریز استوانه‌ای به مقادیری بیش از 1 میل می‌کند. نسبت بی‌بعد هد آب به شعاع سرریز نیز پارامتری موثر بر ضریب دبی شناخته شد که رشد 100% آن موجب افزایش بیش از 100% ضریب دبی گردیده است. در مدل عددی سرریز استوانه‍ای، پارامترهای سرعت، فشار و عمق جریان و انرژی جنبشی و اشفتگی در مقاطعی از کانال با توجه به موقعیت سرریز بررسی و مقایسه شد. نتایج نشان می­دهد، عمق و فشار جریان در مقطع قبل از سرریز، مقادیری بزرگتری نسبت به مقادیر مربوط به مقطع بعد از سرریز دارند، لیکن نتایج مربوط به پارامتر سرعت، عکس فشار و عمق جریان می‍باشد. در نهایت رابطه‌ای جهت تعیین انرژی جنبشی جریان عبوری از سرریز استوانه‌ای ارائه شده است.

واژه های کلیدی: سرریز استوانه‍ای، ضریب دبی، مدلسازی عددی، مشخصات هیدرولیکی، Flow3D.  

همواره کنترل سیلاب در مجاورت مناطق شهری و صنعتی حائز اهمیت بوده است. یکی از روش­های کنترل سیل، هدایت سیلاب به پروژه­های تغذیه مصنوعی است که روش­های گوناگونی با مزایا و معایب مختلف دارد. یکی از این روش­ها، تغذیه مصنوعی گودالی است که در مناطق سیل­خیز مورد توجه می­باشد. استفاده از شن­چال­ها در تغذیه مصنوعی گودالی سبب خواهد شد تا علاوه بر نفوذ از کف، تراوش از دیواره­ها، نگرانی انسداد کف گودال در اثر ترسیب مواد معلق را برطرف نماید. محدوده مورد مطالعه (حوضه آبریز شمال­شرق سمنان) دارای 7 زیرحوضه با رسوبات سست و منفصل متعلق به زمان کواترنری با نفوذپذیری، زهکشی و آبگذری متوسط است. شن چال موجود در این محدوده که ناشی از برداشت منابع قرضه راهسازی می­باشد با حجمی در حدود 511 هزار مترمکعب قادر است آورد سیلاب زیر حوضه­های S1 و S2 با حجمی در حدود 84 هزار مترمکعب برای دوره بازگشت 100 ساله را کنترل کند. لذا پیشنهاد می­شود باتوجه به پتانسیل بخش خصوصی (کارگاه­های برداشت­کننده شن وماسه) در احداث پروژه­های تغذیه مصنوعی، برنامه­ریزی لازم به نحوی باشد تا برداشت شن و ماسه به صورت هدفمند انجام گیرد.

واژگان کلیدی: تغذیه مصنوعی، شن­چال، پخش سیلاب، دشت سمنان

Cylindrical weir is one of the hydraulic structures model that due to simple design, ease of floaters passage and sustainable pattern of flow is widely applied. In this article, flow over the cylindrical weir with 7.5 (cm) diameter on flume by 6 (m) length was modelled in Flow-3D software as three-dimensional and the results were compared with the physical model, also the results of three turbulence models LES, RNG and k-Ɛ were compared and it was found that the results of K-ε turbulence model best fit the results of the physical model. Root Mean square Error of comparing the numerical discharge coefficient with physical quantities was obtained 0.3427, which represents a good agreement hydraulic characteristics obtained from numerical and physical model, it was also observed, cylindrical weir discharge coefficient values is greater than 1.

Keywords: Discharge coefficient, cylindrical weir modelling, Flow-3D, k-ε Turbulence model.

سرریزهای استوانهای از انواع مدلهای سازههای هیدرولیکی هستند که با هدف اندازهگیری دبی جریان، مورد استفاده قرار میگیرند. در این مقاله جریان بر روی سرریز استوانهای با قطر 5/7 سانتی¬متر با استفاده از مدل آشفتگی k-Ɛ در نرم افزارFlow3D  به صورت سه بعدی شبیهسازی شد و با استفاده از نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی انجام شد. در مدل عددی سرریز استوانهای، سرعت جریان در راستا¬¬¬های طول و عرض و عمق به¬دست¬آمد. نتایج نشان میدهد سرعت متوسط جریان از مقدار اولیه(cm/s) 20، در حین عبور از سرریز به (cm/s) 45 می¬رسد که نشان¬دهنده افزایش بیش از دو برابر مقدار سرعت، هنگام عبور از سرریز است.همچنین تغییرات عدد فرود نشان دهنده افزایش مقدار عدد فرود پس از عبور از سرریز است که با تغییرات سرعت متناسب است.

واژه‌های کلیدی: سرریز استوانهای،Flow3D ، مدل آشفتگی k-Ɛ، پروفیل سرعت. 

پرتابه جامی‌شکل بخش اصلی از یک مجموعه استهلاک انرژی جریان به نام سیستم پرش اسکی محسوب می‌شود. در این پژوهش پارامترهای هیدرولیکی طول پرتاب، سرعت، فشار و عدد فرود با 4 دبی مختلف توسط نرم افزار Flow-3D روی دو مدل شامل سرریز با پرتابه جامی‌شکل ساده و سرریز با پرتابه جامی‌شکل بعلاوه کانال نزدیک‌شونده بررسی گردیده است. به منظور مدل‌سازی آشفتگی، از مدل‌های RNG و   استفاده شد و صحت¬سنجی نشان داد که مدل   دقت بالاتری دارد. نتایج حاکی از آن بود که مدل شامل کانال نزدیک‌شونده نسبت به مدل دیگر، طول پرتاب و استهلاک انرژی بیشتری دارد. حداکثر سرعت در این مدل، در دبی 20 لیتر بر ثانیه و برابر 30/2 متر بر ثانیه در ابتدای کانال تشکیل شد. بیشترین درصد افزایش سرعت مدل شامل کانال نزدیک‌شونده نسبت به مدل نخست نیز برابر 32 درصد و مربوط به دبی 15 لیتر بر ثانیه بود. مقایسه پروفیل‌های فشار نیز نشان داد تغییرات فشار در دو مدل تفاوت محسوسی ندارد. علاوه بر این حداکثر فشار، در مدل نخست و در دبی 25 لیتر بر ثانیه و برابر 2833 پاسکال در پنجه سرریز رخ داد. همچنین، مکان حداکثر عدد فرود (برابر با 5/4) در مدل شامل کانال نزدیک‌شونده بر روی کانال و در مدل نخست، در محل فرود پرتابه بود.
واژه¬های کلیدی: پرتابه جامی‌شکل، کانال نزدیک‌شونده، استهلاک انرژی، مدل‌های آشفتگی، Flow-3D.

آبگیر تحتانی دارای شبکه آشغالگیر سازهای هیدرولیکی است که برای آبگیری در مسیر رودخانه نصب میشود. در این پژوهش هیدرولیک جریان در این سازه بهصورت سهبعدی شبیهسازی و عملکرد این سازه با تغییر میزان بازشدگی شبکهی آشغالگیر مطالعه شده است. مدلسازی و تحلیل در نرمافزار Ansys CFX 16.0 انجام شد. درستی مدل عددی و نتایج بهدستآمده از تحلیل آن، با مقایسه پارامترهایی نظیر دبی خروجی آبگیر و طول خیس شده شبکه آشغالگیر با مدلها و نتایج آزمایشگاهی محققین پیشین تطابق داده شد. در ادامه با تغییر میزان بازشدگی شبکه آشغالگیر و ثابت نگهداشتن خصوصیات دیگر سهم آبگیری از بالادست رودخانه تعیین شد. بهمنظور تعمیم نتایج، آبگیر تحتانی با سه دبی ورودی متفاوت و نیز سه شیب متفاوت شبکه آشغالگیر نسبت به افق (0، 10 و 20%)، مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج بهدستآمده نشان میدهد با افزایش دبی در یک شیب خاص سطح آبگیر، بخش کمتری از آبگیری بهصورت لغزش آب روی شبکه و فروریختن آن در آبگیر است. 
واژگان کلیدی: آبگیر تحتانی، دینامیک سیالات محاسباتی، روش احجام محدود، مدلسازی سهبعدی، Tyrolean weir.