per
انجمن هیدرولیک ایران
نشریه هیدرولیک
2345-4237
2645-8063
2012-05-21
7
1
1
12
10.30482/jhyd.2013.9825
9825
Research Article
بررسی عوامل مؤثر در حادثههای خط انتقال آب گیسور-گناباد
A Survey on Effective Factors in Accidents of Geisour-Gonabad Water Supply Pipeline
مهدی نوری ابوذری
1
محمد رضا جعفرزاده
jafarzad@um.ac.ir
2
دانشآموختة کارشناسی ارشد مهندسی عمران-آب، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
استاد گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
در این تحقیق عوامل مؤثر در بروز حادثهها در خط انتقال آب گیسور-گناباد، مانند فشارهای دائمی و گذرا، ابزار کنترل ضربه قوچ و شیرهای هوا، اثر شرایط محیطی بر خطوط لوله و کیفیت لولهها مطالعه میشود. سیستم انتقال آب در حالت ماندگار با استفاده از نرمافزار WaterGEMS مدلسازی و ضریب زبری هیزن- ویلیامز واسنجی میشود. با ایجاد جریان گذرا نتایج حاصل از اندازهگیری محلی با نتایج عددی نرمافزار Hammer مقایسه میشود. عملکرد رضایتبخش سیستم در جریان گذرا با حضور ابزار کنترل ضربة قوچ مطالعه میشود. شیرهای هوا در کنترل فشارهای گذرا تأثیر زیادی ندارند. آزمایشها نشان میدهد که آب خورنده یا رسوب گذار نیست. با اطمینان یافتن از عملکرد مناسب ابزار کنترل ضربه قوچ، کیفیت پایین لولههای بهکار رفته و پوسیدگی شدید، مهمترین علت بروز حادثه در خط انتقال تشخیص داده میشود. محاسبه طول خوردگی و تنش گسیختگی مجاز مطابق استاندارد ASME-B31 و مقایسه با مقادیر اندازهگیری شده نیز این مطلب را تأیید میکند.
In this paper main factors associated with the accidents of Geisour-Gonabad water supply pipeline are investigated including continuous and transient pressures, water hammer control devices, air-valves, environmental conditions, and pipe material quality. The pipeline system is modeled for steady state condition, using WaterGems software, to calibrate Hazen-Williams roughness coefficient. A transient flow is initiated and the pressure heads are measured and compared with the computational pressures from Hammer software. More numerical tests indicate satisfactory performance of the system in the presence of surge control devices. Air-valves have no significant effect on transient flow. Laboratory tests demonstrate that water is neither corrosive nor scale forming. Finally, ensuring the satisfactory performance of protective devices, corrosion and low quality of pipe material are suggested as the predominant causes in the accidents of this pipeline. Estimating the maximum allowable length of corrosion and failure stresses based on ASME-B31-2009 code and comparing with the measured values confirm this assumption.
https://jhyd.iha.ir/article_9825_8a8c51ad348000331270792208de31ae.pdf
اتفاقات خطوط انتقال آب
ضربه قوچ
شیر هوا
شکست لوله
خط انتقال آبرسانی گیسور-گناباد
Water Supply Pipeline Accident
water hammer
Air-Valve
pipe breakage
Geisour-Gonabad
per
انجمن هیدرولیک ایران
نشریه هیدرولیک
2345-4237
2645-8063
2012-05-21
7
1
13
28
10.30482/jhyd.2013.9827
9827
Research Article
تحلیل عدم قطعیت در برآورد سیلاب با مدل HEC-HMS در حوضة آبریز سد جامیشان
Uncertainty Analysis of Estimated Flood by HEC-HMS Model in Jamishan Catchment
احمد شرافتی
1
باقر ذهبیون
bagher@iust.ac.ir
2
دانشجوی دکتری عمران- مهندسی آب، دانشگاه علم و صنعت ایران
استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران
برآورد سیلاب با عدم قطعیتهایی ناشی از تغییرات متغیرهای ورودی مدل بارش- رواناب مانند بارش، پارامترهای مدل مانند تلفات و ساختار مدل همراه است. برآورد سیلاب طراحی با در نظر گرفتن عدم قطعیتهای متغیرهای تصادفی مؤثر بر آن، یکی از مباحث مهم در طراحی سازههای هیدرولیکی است. در این تحقیق، با استفاده از مدل آماری تولید بارش (RPG)، مدل بارش-رواناب HEC-HMS و روش مونت کارلو، عدم قطعیت متغیرهای ورودی مدل بارش–رواناب نظیر الگوی توزیع زمانی بارش، عمق بارش، مدت بارش و پارامترهای مدل بارش–رواناب تک واقعه HEC-HMS مانند جریان پایه، تلفات و هیدروگراف واحد ارزیابی میشود. یکی دیگر از موارد بررسی شده در این تحقیق، نحوة انتشار و چگونگی همبستگی عدم قطعیت متغیرهای ورودی و پارامترهای مدل HEC-HMS در گزینههای مختلف است. نتایج نشان میدهد که بیشترین تأثیر بر عدم قطعیت بیشینه و حجم سیلاب، ناشی از عدم قطعیت مدت بارش، الگوی توزیع زمانی بارش و تلفات است.
Flood estimation using rainfall–runoff model is associated with uncertainty due to the uncertainty of input variables (i.e. rainfall), parameters of model (i.e. loss) and structure of the model itself. Estimation of design flood considering the uncertainty of all stochastic variables is an important issue during the design of hydraulic structures. This study aims to analyze uncertainty of estimated flood by using rain pattern generator (RPG) and HEC-HMS models using Monte Carlo simulation. Furthermore, error propagation of the input variables and parameters of HEC-HMS model into the estimated flood hydrograph were evaluated. The results showed the uncertainty of rainfall duration; rainfall pattern and losses are expected to incur the most noticeable effects, on the uncertainty of flood hydrograph.
https://jhyd.iha.ir/article_9827_54d69c44ef9d43f95cd1f05e6dbc060a.pdf
تحلیل عدم قطعیت
سیلاب
HEC-HMS
جامیشان
Uncertainty analysis
flood
HEC-HMS
Jamishan
per
انجمن هیدرولیک ایران
نشریه هیدرولیک
2345-4237
2645-8063
2012-05-21
7
1
29
47
10.30482/jhyd.2013.9830
9830
Research Article
مدلسازی عددی جریان به روش ISPH در مسائل شکست سد، جریان از روی سرریز و عملکرد همزمان دریچه و سرریز
Numerical Modeling of Dambreak, Flow over Sharp Crested Weir and Simultaneous Operation of Gate and
زهرا قدم پور
1
ناصر طالب بیدختی
nassertaleb@gmail.com
2
سید محمدرضا هاشمی
3
امیر حسین نیک سرشت
nikser@sutech.ac.ir
4
دانشجوی دکترای بخش مهندسی راه و ساختمان و محیط زیست، دانشگاه شیراز
استاد بخش مهندسی راه و ساختمان و محیط زیست، دانشگاه شیراز
استادیار بخش مهندسی آب، دانشگاه شیراز
استادیار دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شیراز
مدلسازی جریانهای سطح آزاد با استفاده از نسل جدید روشهای عددی موسوم به روشهای بدون المان و به طور خاص روش هیدرودینامیک ذرات هموار1 (SPH) یکی از مسائل مورد توجه در حال حاضر است. در گذشته، بیشترین تحقیقات در این زمینه، بر اساس کارهای آزمایشگاهی و با استفاده از روشهای عددی با المان انجام شده است. در این تحقیق، تعیین وضعیت جریان سطح آزاد، مانند جریان ناشی از شکست سد، عبور آب از روی سرریز یا عملکرد همزمان سرریز و دریچة تحتانی، با استفاده از روش بدون المان هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیر2 (ISPH) مطالعه شده است. با توجه به تراکم ناپذیر بودن این جریانها، روش تصویر3 بر پایة دیدگاه کامینز و رادمن (1999) در این تحقیق بهکار رفته است. تغییرات این روش نسبت به نحوة تقریب جملة فشار در معادلات پایستاری مومنتم با استفاده از منحنیهای خطا ارزیابی شده است. مقایسه عملکرد نحوه باز کردن ترم فشار با استفاده از منحنیهای خطا نشان میدهد که این منحنیها از روند یکسانی پیروی کرده و میزان خطا در آنها در محدودة قابل قبولی است. روش عددی FVM با تعیین سطح آزاد بهصورت VOF همراه با برخی نتایج آزمایشگاهی یا تجربی، بهمنظور مقایسه با روش ISPH در حل این مسائل استفاده شده و نتایج، حاکی از نزدیکی قابل قبول این روشها با یکدیگر است.
Smoothed Particle Hydrodynamic (SPH), a new generation of mesh-free numerical methods to model free surface flow, is of great interest among many researchers nowadays. In this paper, ISPH was applied to simulate free-surface flow around hydraulic structures in several classical cases including dambreak, flow over a sharp-crested weir, and simultaneous operation of weir and gate. Due to enforcing incompressibility of flow, Cummins and Rudmans (1999) projection method is used in these cases. Error curves are used to evaluate the sensitivity of ISPH to approximate pressure terms. Two pressure formulations for approximating the left-hand-side of the Poisson equation result in a similar and acceptable trend of error. Comparison of several classical flow cases results using ISPH with experimental data and FVM-VOF shows good agreement between them.
https://jhyd.iha.ir/article_9830_d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.pdf
هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیر
معادله پواسن
سرریز لبه تیز
شکست سد
روش تصویر
ISPH
Poisson equation
Sharp crested Weir
Dambreak
projection method
per
انجمن هیدرولیک ایران
نشریه هیدرولیک
2345-4237
2645-8063
2012-05-21
7
1
49
65
10.30482/jhyd.2013.9831
9831
Research Article
مطالعة آزمایشگاهی الگوی جریان سهبعدی در اطراف آبشکن T شکل مستغرق، عمودی و مستقر در قوس 90 درجه با بستر تعادل یافته
Experimental Study of 3-D Flow Pattern around T-shaped Submerged and Deflecting Spur Dike in 90 Degree Bend with Equilibrium Bed
مجتبی خسروی مشیزی
1
محمد واقفی
vaghefi52@gmail.com
2
مسعود قدسیان
ghods@modares.ac.ir
3
دانشجوی کارشناسی ارشد هیدرولیک، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس
استادیار سازههای هیدرولیکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خلیجفارس، بوشهر
استاد هیدرولیک، پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس
در این مقاله به مطالعة آزمایشگاهی الگوی جریان در اطراف آبشکن T شکل مستغرق، عمودی و مستقر در زاویه 45 درجه از قوس 90 درجه پرداخته شده است. آزمایشها در قوس ملایمی با نسبت شعاع به عرض کانال برابر 4 انجام شده است. در اندازهگیری سرعتهای سهبعدی و توپوگرافی بستر بهترتیب از دستگاهVectrino+ و Point gage استفاده شد. به این منظور، نخست آزمایش آبشستگی انجام و توپوگرافی بستر در کل قوس ثبت و پس از تثبیت بستر، سرعتهای سهبعدی اندازهگیری شدند. میدان جریان در مقاطع عرضی و پلانهای افقی مختلف ترسیم و الگوی جریان در طول قوس مطالعه شد. نتایج بیانگر وجود جریان ثانویه اصلی ساعتگرد و یک جریان ثانویه دوم با جهتی مخالف جریان ثانویه اصلی و در نزدیکی ساحل خارجی و در سطح آب در مقاطع ابتدایی (در مقطع 25 درجه بهطور کامل) و انتهایی قوس(پس از پایان تأثیر آبشکن بر الگوی جریان) است. حضور آبشکن و تغییر توپوگرافی بستر باعث برهم زدن این الگوی جریان ثانویه در مقاطع اطراف آبشکن میشود. آزمایشها بیانگر وجود یک صفحة جدایی در بالادست آبشکن و در تراز 3/0 ارتفاع جریان است. در محل این صفحه جدایی دو گردابة پادساعتگرد یکی به سمت سطح آب و دیگری به سمت بستر، مشاهده میشود که این گردابه با ایجاد نوسان فشار در لبه بال بالادست آبشکن عامل اصلی آبشستگی است. همچنین یک گردابه پادساعتگرد به طول 5/2 برابر طول آبشکن در پاییندست آبشکن دیده میشود. تحلیل نتایج آبشستگی و الگوی جریان در مقاطع عرضی، طولی و پلانهای مختلف در این مقاله انجام شده است.
A study was carried out on the flow pattern around T-shaped submerged and deflecting spur dike located in 45 degree of 90 degree bend. Experiments were carried out in gentle bend with radius to width ratio of 4. To measure 3-D velocity and bed topography, Vectrino+ and point gage devices were used, respectively. First scour experiment was done and bed topography along overall bend was measured and after bed stabilization 3-D velocity was measured. Results indicated the presence of a secondary main clockwise flow and another secondary flow with opposite direction near the outer bank and surface water in first cross section (completely formed in cross section of 25o) and end bend (after end of spur dike influence on flow pattern). Presence of spur dike and change of bed topography leads to the change in secondary flow pattern in the cross section around spur dike. Observations indicated the presence of a separation interface in upstream spur dike and 0.3 depth flow level. In this separation interface two counterclockwise vortices were observed. These vortices are the main scour agent through creation of pressure fluctuations at the upstream wing edge of spur dike. Besides, a counterclockwise vortex with length as long as 2.5 times length of spur dike was observed downstream of spur dike. Analysis of results relevant to scour and flow pattern in cross and longitudinal sections, and different plans are among other points introduced in this paper.
https://jhyd.iha.ir/article_9831_d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.pdf
الگوی جریان
آبشکن T شکل
استغراق
قوس 90درجه
بستر تعادل یافته
Flow Pattern
T-Shaped Spur Dike
Submergence
90 degree bend
Equilibrium Bed
per
انجمن هیدرولیک ایران
نشریه هیدرولیک
2345-4237
2645-8063
2012-05-21
7
1
67
81
10.30482/jhyd.2013.9832
9832
Research Article
مطالعة عدد فرود بحرانی ناشی از تنگشدگی موضعی مخزن سد با لایهبندی خطی و خروجی نواری و نقطهای
Investigation on the Critical Froude Number at the upstream of Local Side Contraction in a Dam Reservoir with Linear Stratification.
مجید دیری
1
میرمصدق جمالی
jamali@ssharif.edu
2
کارشناس ارشد عمران-آب، دانشگاه صنعتی شریف
دانشیار دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی شریف
در مطالعة فرایندهای هیدرودینامیک زیستمحیطی مخزن سدها، شناخت پدیدة تخلیة گزینشی مهم است. از این روش برای تخلیة آب با کیفیـت مشخص یا بهدست آوردن آب با دمای دلخواه استفاده میشود و ابزاری در مدیریت بهینة منابع آب بهشمار میرود. با بهکارگیری این پدیده میتوان آب مورد نیاز برای مصارف گوناگون مانند آشامیدن، کشاورزی، صنعتی و مانند آن را تفکیک کرد.
با توجه به تأثیر مهم توپوگرافی مخزن سد ( برآمدگی در کف مخزن یا تنگشدگی جانبی) بر تخلیةگزینشی، در این مقاله اثر تنگشدگی بر انتشار امواج برشی (در حالت سیستم سیال با لایهبندی خطی و خروجی نواری و نقطهای) بهصورت آزمایشگاهی و با استفاده از روش 1PIV بررسی شده و عدد فرود بحرانی برای پیشگیری از پیدایش تخلیة گزینشی در هر یک از این دوحالت محاسبه و نتایج بهدست آمده با رابطة نظری موجود مقایسه میشود. سپس عدد فرود بحرانی در بالادست محل تنگشدگی موضعی مخزن سد با رابطة تجربی دیری و جمالی (2005) در حالت سیال با لایهبندی خطی و خروجی نواری مقایسه و نتایج آزمایشگاهی ارائه میشود.
عدد فرود بحرانی در حالت خروجی نقطهای، در حدود 20 درصد کاهش نسبت به حالت خروجی خطی نشان میدهد و رابطه تجربی دیری- جمالی (2005)، دقت مناسبی در محاسبة عدد فرود بحرانی در بالادست تنگ شدگی در حالت سیال با لایهبندی خطی و خروجی خطی دارد.
Knowledge of technique of selective withdrawal is important in environmental hydrodynamic studies of dam reservoirs. The technique is used to obtain water of desired quality for drinking, industrial, and agricultural purposes, and is a water quality management tool of reservoirs.
Considering the importance of the reservoir topography in selective withdrawal, in this paper the effects of side contraction on selective withdrawal of linearly stratified water from a point and a line sink in a reservoir is studied using Particle Image Velocimetry. The effects of contraction on propagation of shear waves and withdrawal layer thickness are discussed and the obtained critical Froude number is compared with the previous studies. The results show that the description of selective withdrawal in terms of motion of shear waves through contraction is a suitable method for predicting the critical Froude number.
https://jhyd.iha.ir/article_9832_d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.pdf
تخلیه گزینشی
تنگ شدگی جداره مخزن
هیدرودینامیک زیستمحیطی
عددفرود بحرانی
Critical Froude Number
Local Side Contraction
Selective Withdrawal
per
انجمن هیدرولیک ایران
نشریه هیدرولیک
2345-4237
2645-8063
2012-05-21
7
1
83
91
10.30482/jhyd.2013.9833
9833
Technical Note
«یادداشت تحقیقاتی» کاربرد شبکه عصبی مصنوعی در برآورد مشخصات پرش هیدرولیکی درحوضچه آرامش با دیواره همگرا و شیب کف منفی
» Research Note «
Neural Network Model for Predicting Characteristics of Convergent Hydraulic Jump in Stilling Basins with Inverse Slope
تورج هنر
toorajhonar@yahoo.com
1
سوده پورحمزه
2
دانشیار گروه مهندسی آب کشاورزی، دانشگاه شیراز
دانشجوی سابق کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه شیراز
در این تحقیق از شبکة عصبی مصنوعی برای مدلسازی طول و عمق ثانویة پرش هیدرولیکی در حوضچة آرامش با دیوارة همگرا و شیب کف منفی -که یکی از حالتهای خاص و پیچیده در پرش هیدرولیکی است- استفاده شده است. تعداد 1682 دادة آزمایشگاهی طول و عمق ثانویة پرش هیدرولیکی مربوط به مقاطع مستطیلی، برای شیب کف منفی %6/0-، %3/1- و %2- با زاویة همگرایی %7/2، %4 و %3/5 استفاده شده است. در توسعة مدل شبکه، 15 ساختار پرسپترون با تعداد مختلفی از لایههای پنهان ونرونها ارزیابی شدند. در نتیجه، ساختاری که بالاترین مقدار ضریب همبستگی را ایجاد میکرد، بهعنوان مدل بهینه انتخاب شد. برای مقاطع همگرا با شیب کف منفی، مناسبترین مدل شبکه عصبی برای تعیین عمق ثانویة پرش هیدرولیکی، ساختار 1-3-6 با 16 نرون در لایة پنهان و ضریب برازش برابر 9974/0 بهدست آمد. همچنین برای طول پرش ساختار 1-2-6 با 8 نرون در لایههای پنهان وضریب برازش برابر با 9865/0 بهدست آمد. مقادیر بالای بهدست آمده برای ضرایب برازش، بیانگر همبستگی نزدیک بین مقادیر خروجی مدل شبکه عصبی با دادههای آزمایشگاهی است.
In this research, Artificial Neural Network (ANN) was adapted to model the hydraulic jump length and conjugate depth of the stilling basin with convergent wall and inverse slope. More than 1682 experimental data on jump length and conjugate depth of hydraulic jumps for basins with convergent wall were used. The data was for rectangular section, with a -0.6%, -1.3%, -2% inverse slope and 2.7%, 4%, 5.3% convergent wall. In developing ANN, 15 configurations, each having different number of hidden layers and/or neurons, were investigated. The optimal models were capable of predicting jump length and conjugate depth of hydraulic jumps for a wide range of conditions. In each case, the configuration attained highest R2 value was selected as the optimal model. For stilling basin with convergent wall and inverse slope, the simplest ANN model for conjugate depth had a 6-3-1 configuration with 16 neurons in each of hidden layer and R2 =0.9974. The simplest ANN model for jump length had a 6-2-1 configuration, with 8 neuron in each of hidden layer and R2 =0.9865. The high values obtained for R2 in all cases, suggest close agreement between the ANN output and the experimental data.
https://jhyd.iha.ir/article_9833_d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.pdf
پرش هیدرولیکی
شیب کف منفی
دیوارة همگرا
شبکة عصبی مصنوعی
Hydraulic jump
Inverse Slope
Convergent Wall
Artificial Neural Network