انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42378320130823An Investigation on the Effects of DEM Resolution and Stream Delineation Thresholds on the Performance of the Kinematic-wave-based GIUH Modelارزیابی اثر توان تفکیک مدلهای رقومی ارتفاعی و آستانه شکلگیری آبراههها بر نتایج مدل بارش– رواناب ژئومورفولوژیکی مبتنی بر موج سینماتیک (KW-GIUH)118641110.30482/jhyd.2014.6411FAاصغر عزیزیاندانشجوی دکتری سازه های آبی، دانشگاه تهرانعلیرضا شکوهیدانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوینJournal Article20140927Digital elevation models (DEMs), due to their capacity for extracting many of geomorphologic parameters such as: streams network, sub-watersheds area,slope of streams and sub basins have obtained a very important rolein rainfall - runoff modeling. One of the most important issues that affect the results of these models is the DEM resolution and the assigned threshold for artificial river network delineation. In this study, the effect of DEM resolution on the geomorphologic parameters of watersheds and the performance of a kinematic wave based model, called as GIUH, is investigated. The results show that by decreasing the DEM resolution, parameters such as sub-basins' mean slope and the number of streams (specially of order 1 and 2) decrease and the area of the i-th order sub basins and the mean length of the overland flow increase. Moreover, the results indicate that the reduction of the DEM resolution at a fixed threshold causes the peak flow and hydrograph time base to decrease up to cell size of 100 meters and then after experiencing a jump, again decrease with increasing cell size. According to the results obtained, above the threshold of 2%, the difference between the peak flows of different hydrographs at different resolution is meaningful. In a fixed threshold, the time to peak flow is independent of DEM cell sizes. مدلهای رقومی ارتفاعی (DEMs) به علت فراهم آوردن بستر لازم برای استخراج بسیاری از پارامترهای ژئومورفولوژیکی حوضه مانند شبکه آبراههها، مساحت زیرحوضهها، شیب زیرحوضهها و آبراههها از اهمیت بسیار زیادی در مدلسازی بارش- رواناب برخوردار میباشند. یکی از مهمترین مسائلی که بر نتایج حاصل از مدل رقومی ارتفاعی تأثیرگذار است، توان تفکیک آن (ابعاد سلول شبکه) و آستانه شکلگیری آبراههها است. در این تحقیق به بررسی اثر توان تفکیک مدلهای رقومی ارتفاعی و همچنین آستانه های مختلف بر پارامترهای ژئومورفولوژیکی حوضه و نیز عملکرد یک مدل هیدروگراف واحد لحظهای ژئومورفولوژیکی مبتنی بر موج سینماتیک موسوم به KW-GIUH در حوضه آبریز کسیلیان پرداخته شده است. نتایج حاکی از آن است که با کاهش توان تفکیک مدلهای رقومی ارتفاعی (افزایش ابعاد سلولی)، شیب متوسط زیرحوضهها و تعداد آبراههها (خصوصاً رتبه 1 و 2) کاهش و مساحت زیرحوضههای منتهی به هر آبراهه و نیز طول جریان دامنهای افزایش مییابد. بررسی نتایج مدل بارش رواناب نشان میدهد که با کاهش توان تفکیک مدلهای رقومی ارتفاعی در یک آستانه ثابت، میزان دبی اوج و زمان پایه هیدروگراف تا ابعاد سلولی 100 متر روند کاهشی را تجربه نموده و پس از آن با یک جهش روبرو شده و مجدداً با افزایش ابعاد سلولی، روند کاهشی را ادامه میدهد. مطابق نتایج بدست آمده در آستانههای بالاتر از 2% ، اختلاف دبی اوج هیدروگراف در DEMهای با ابعاد سلولی مختلف معنیدارتر بوده و همچنین در یک آستانه ثابت، زمان رسیدن به اوج هیدروگراف سیل مستقل از توان تفکیک DEM میباشد. انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42378320130823Experimental Study on the Effect of Different Concentration of Wastewater on the Deposition Rate of Cohesive Sediments by using Rotating Circular Flumeبررسی آزمایشگاهی تأثیر غلظتهای مختلف پساب شهری بر نرخ تهنشینی رسوبات چسبنده با استفاده از فلوم دوار1928641210.30482/jhyd.2014.6412FAمیلاد خواستار بروجنیکارشناس ارشد سازههای آبی، دانشگاه فردوسی مشهدحسین صمدیاستادیار گروه مهندسی آب دانشگاه شهرکرد و رئیس مرکز تحقیقات منابع آبJournal Article20140927Sedimentation in water conveyance channels is one of the main problems in the operation of irrigation systems. In recent years, wastewater has been used in agriculture. This may affect the rate of the channel sedimentation. In order to assess this matter, some experimental tests were conducted in an annular flume. In these experiments the velocity and the shear stress profiles were measured using an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). During the experiments, deposition rate of the sediments were determined by using the measured suspended sediment concentration. The results showed that adding 30% to 60% wastewater caused deposition rate of the sediments to be increased at a rate of 39%. In this work a significant difference between the effect of 30% and 60 % wastewater concentration was not observed. For all experiments, it was observed that the arrival time for deposition of a certain amount of suspended sediment in a fluid- containing wastewater occurred in a shorter period of time.رسوبگذاری در کانالهای انتقال آب یکی از معضلات اساسی در مدیریت شبکههای آبیاری است. در چند سال اخیر استفاده از پساب تصفیه شده شهری در کشاورزی مورد توجه قرار گرفته و این امر ممکن است موجب تشدید رسوبگذاری در کانالهای انتقال شود. برای بررسی این موضوع در این پژوهش آزمایشهایی در فلوم دوار انجام و پروفیل سرعت و تنشبرشی جریان با استفاده از دستگاه ADV اندازهگیری شد. نرخ تهنشینی در طول آزمایشها (0-240 دقیقه)، بر اساس غلظت رسوبات معلق و با روش خشک کردن و توزین بدست آمد. نتایج نشان داد پساب سبب افزایش 39 % نرخ تهنشینی رسوبات معلق نسبت به آب خالص میشود و تفاوت محسوسی بین نتایج 30 و 60 درصد پساب مشاهده نگردید. همچنین مشاهده شد در تمام آزمایشها، تهنشینی مقدار معینی از رسوبات معلق در سیال حاوی پساب نسبت به آب خالص، در زمان کمتری اتفاق میافتد.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42378320130823The Effect of Diversion Angle on Flow Pattern and Sediments Transportation around the Intake Mouth in Sinuous Riverتأثیر زاویة آبگیری بر الگوی جریان و انتقال رسوب در اطراف سردهانة آبگیر در رودخانة سینوسی2943641310.30482/jhyd.2014.6413FAمنصور ابوالقاسمیاستادیار، مؤسسه تحقیقات آبJournal Article20140927Secondary current in the river bend causes transportation of the river bed sediments towards the convex bank. Several parameters affect the rate of sediment diversion to the intake. In this research, the effects of intake angle on sediment rate were investigated in two extreme angles, 52 degrees (the gentle angle) and 90 degrees (the sharp angle), under various discharges and flow diversion rates. The results show that the outflow capacity of intake in 52-degree is higher than 90-degree about 21 percent for various discharges. Therefore, it is possible to decreases the width of intake mouth in 52<sup>0</sup> diversion angle proportionally. Comparison of the sediment diversion rates in two angles shows that, in case of intake with 90-degree diversions angle, up to 22 percent, less sediment diverts into intake mouth, compared with 52-degree diversion angle. At this angle because of the quick rotation of flow surface towards intake mouth, the angle between surface flow and bottom flow increases (about 90 degree), and the power of secondary flow, increases, and consequently decreases sediment entry into intake. Secondary flow power in intake mouth causes by secondary flow in the bend and diversions angle that is identified by Psec Index. By increasing the flow rate diversion in 90<sup>0</sup> diversions angle, the domain of flow diverted into the intake mouth expands more than the width of bend and approaches to the moving sediment bar in the inner part of the bend. This flow acts the same as flow in the outer bend of the river but with higher potential for sediment transportation progression. At the 52-degree angle, the flow rotates with a minimized angle by diverting a part of river flow into the outer bend. Therefore, at the lower angle in flow diversion and intake alignment, the power of secondary flow becomes weaker than the 90-degree angle. This results in lower rate of up to 22 percent more sediment diversion into the intake compared with 90-degree diversion angle.جریان ثانویه در قوس موجب دورسازی رسوبات بستر از ناحیه خارجی آن میشود. عوامل مختلفی بر میزان رسوب ورودی به آبگیر مؤثر هستند که در این تحقیق اثر زوایة آبگیری بر نسبت رسوب در دو زاویة حدی ٥٢ درجه (ملایم ترین زاویه) و ٩٠ درجه (تندترین زاویه)، به ازای دبیهای مختلف و نسبتهای انحراف جریان به آبگیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد ظرفیت آبگذری آبگیر در زاویة آبگیری٥٢ درجه نسبت به زاویة ٩٠ درجه، حدود ٢١ درصد در دبیهای مختلف افزایش داشته است، لذا میتوان عرض سردهانه را در زاویة ٥٢ درجه کاهش داد. مقایسه نتایج حاصل از نسبت رسوب انحرافی به آبگیر در این دو زاویه نشان داد تا نسبت انحرافی جریان به میزان ٢٢ درصد، آبگیر با زاویة انحراف ٩٠ درجه، رسوب کمتری را نسبت به زاویة ٥٢ درجه وارد آبگیر نموده است، در این زاویه به دلیل چرخش تند جریان سطحی بسمت آبگیر، زاویة بین جریان سطحی و عمقی زیاد شده (حدود قائمه) و قدرت جریان ثانویه در سردهانه -که تابع این زاویه نیز میباشد- بیشتر شده و کاهش ورود را به همراه داشته است، قدرت جریان ثانویه در سردهانه متاثر از جریان ثانویه در قوس خارجی و زاویة آبگیری میباشد که توسط شاخص Psec تعریف شده است. با افزایش نسبت انحراف جریان در زاویة آبگیری ٩٠ درجه، میدان جریان برگشتی بسمت آبگیر در عرض قوس آبراهه توسعه بیشتری یافته و به بارهای رسوبی متحرک در قوس داخلی نزدیک شده و همانند جریان در قوس خارجی بدلیل قدرت حمل بالا، رسوبات زیادتری را از این ناحیه برداشته و وارد آبگیر میکند و لذا نسبت رسوب ورودی به آبگیر افزایش تصاعدی دارد. در زاویة آبگیری ٥٢ درجه، جریان در حداقل زاویة چرخشی (زاویه حاده) با انحراف بخشی از جریان که در قوس خارجی میباشد آبگیری نموده و با توجه به زاویة کم جریان با امتداد آبگیر، قدرت جریان ثانویه در سردهانه ضعیف بوده و تا نسبت 22 درصد میزان رسوب بیشتری را نسبت به زاویة آبگیری 90 درجه منحرف نموده است.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42378320130823Analysis and Prediction of the Kashkan River Flow using Chaos Theoryتحلیل و پیشبینی جریان رودخانه کشکان با استفاده از نظریه آشوب4561641410.30482/jhyd.2014.6414FAمسعود انیسحسینیدانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی رودخانه، دانشگاه صنعتی جندیشاپور، دزفولمحمد ذاکرمشفقاستادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندیشاپور، دزفولJournal Article20140927In this paper, flow of the Kashkan River was analyzed through chaotic viewpoint regarding the daily discharge time series. At first, time series noise level was evaluated by the Gaussian Kernel estimation and wavelet transform methods. In addition, statistical behavior of time series was studied using autocorrelation and partial autocorrelation functions. Then, in phase space reconstruction by lags method, Average Mutual Information and False Nearest Neighbors methods were used to recognize the optimal delay time and embedding dimension, respectively. Subsequently, fractal dimension of system had been estimated using the correlation dimension method. In addition, sensitivity to initial conditions examined by Lyapunov exponent method and finally, prediction has been made using the local approximation method. Decrease of false neighbors due to increasing the embedding dimension, shows the existence of fractal attractor in system's phase space, which beside positive Lyapunov exponent obtained, suggests the condition of a chaotic system for river flow in the Kashkan basin. Following these results, forecasting had been made using local approximation method in the base of reconstructed phase space and satisfactory accuracy obtained, indicate the usefulness of chaos theory-based methods to analysis and prediction of river flow in the Kashkan basin. This efficiency was emphasized using comparison between local approximation and genetic programming results.در این پژوهش از دیدگاه نظریه آشوب، سری زمانی آبدهی روزانه رودخانه کشکان تحلیل شده است. قبل از انجام تحلیل مبتنی بر نظریه آشوب، میزان دادههای نوفهای سری زمانی با استفاده از روشهای تخمین هسته گوسی و تبدیل موجک مورد بررسی قرار گرفت. همچنین رفتار آماری سری زمانی با توابع خودهمبستگی و خودهمبستگی جزئی ارزیابی شد. سپس در بازسازی فضای فاز این سیستم به روش تأخیرها، از روشهای میانگین اطلاعات متقابل و نزدیکترین همسایگان کاذب، بهترتیب برای تشخیص زمان تأخیر بهینه و بُعد تعبیه بهینه سیستم استفاده شده است. در همین حال، بعد فراکتالی سیستم با استفاده از روش بعد همبستگی و همچنین حساسیت به شرایط اولیه سیستم با استفاده از روش توان لیاپانوف آزموده شده و در انتها نیز پیشبینی با استفاده از روش تقریب محلی انجام شده است. کاهش درصد همسایگان کاذب بهدنبال افزایش بعد تعبیه، نشاندهنده وجود جاذب فراکتالی در فضای فاز سیستم است؛ که در کنار توان لیاپانوف مثبتِ بهدست آمده، شرایط یک سیستم آشوبناک را برای جریان رودخانه در حوضه آبریز کشکان ترسیم میکند. به دنبال این نتایج، پیشبینی بهروش تقریب محلی بر اساس فضای فازِ بازسازی شده انجام شد؛ که دقت رضایتبخش بهدست آمده، بیانگر کارایی روشهای مبتنی بر نظریه آشوب برای تحلیل و پیشبینی جریان رودخانه در حوضه آبریز رودخانه کشکان است. این کارایی در مقایسهای که با روش برنامهسازی ژنتیک انجام شد؛ مورد تایید بیشتری قرار گرفت.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42378320130823Depth-averaged Velocity Distribution in Compound Channel with Vegetated Floodplainsتوزیع سرعت متوسط عمقی در کانال مرکب با وجود پوشش گیاهی در سیلاب دشت6375641510.30482/jhyd.2014.6415FAمرضیه محسنیدانشجوی دکتری سازههای آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرسorcid 0000-0001-52جمال محمد ولی سامانیاستاد گروه سازههای آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرسسید علی ایوب زادهدانشیار گروه سازههای آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس0816-9445-0002-0000Journal Article20140927Vegetated floodplains frequently occur in natural rivers. The presence of vegetation plays an essential role in bank stabilization and ecological restoration. The hydraulic resistance due to vegetation on the floodplain typically causes a further reduction of flow velocity and increases the velocity difference between the main channel and the floodplain. As a consequence, a strong lateral shear layer leads to the exchange of mass and momentum between the main channel and floodplain which in turn affects the overall channel conveyance and certain fluvial processes. The goal of this study was to simulate flow velocity in compound channels with vegetated floodplains. The present paper builds on previous work by Tang and Knight and applies it to simulate flow on a vegetated floodplain. This model includes the effects of bed friction, drag force, lateral turbulence and secondary flows, via four coefficients ƒ, , λ and Γ, respectively. To validate the 2D model, flume experiments have been conducted in straight compound channel with vegetated floodplains. Six series of tests were undertaken at 2 different bed slopes ( ) and three depth ratios (Dr). The results of a comparison between calculated and measured values of the velocities showed that Colebrook-White equation cannot correctly predict values of friction factor (ƒ) and thus use of Nudging’s equation would be recommended. Five eddy viscosity models were selected from the literature and the best model was introduced, through the best-fit to the observed data.پوشش گیاهی در بسیاری از جریانها و رودخانهها وجود دارد. پوشش گیاهی موجب تغییر ساختار جریان، افزایش مقاومت کلی جریان و کاهش دبی سیلاب میشود، از اینرو نقش قابل توجهی در تثبیت سواحل و احیای زیست محیطی رودخانهها دارد. در چنین رودخانههایی، پیشبینی توزیع عرضی سرعت در طرحهای کنترل سیلاب و مطالعات انتقال- انتشار آلودگی و رسوب حائز اهمیت است. هدف از این مطالعه، شبیهسازی جریان در کانال مرکب با وجود پوشش گیاهی صلب غیر مستغرق در سیلاب دشت و معرفی مناسبترین مدل، برای محاسبه فاکتور اصطکاکی، ضریب لزجت گردابهای و پارامتر جریان ثانویه میباشد. در مطالعه حاضر از یک مدل دوبعدی تحلیلی برای پیشبینی سرعت متوسط عمقی در کانالهای مرکب با وجود پوشش گیاهی در سیلاب دشتها استفاده شده است. در این مدل اثرات اصطکاک بستر، نیروی کشانه، آشفتگی عرضی و جریانهای ثانویه، توسط 4 پارامتر در نظر گرفته شدهاند. به منظور صحتسنجی، نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. آزمایشها در دو شیب و سه عمق نسبی مختلف انجام گرفته است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی معادله کلبروک وایت، قادر به محاسبه دقیق ضریب اصطکاک ناشی از پوشش گیاهی در سیلاب دشت نمیباشد و خطای قابل توجهی در محاسبه سرعت در سیلاب دشت ایجاد میکند. با بررسی مطالعات مختلف، استفاده از معادله نادینگ (1998) برای محاسبه فاکتور اصطکاک، خطای مشاهده شده را به میزان قابل توجهی کاهش داد، بنابراین از این مدل برای محاسبه ضریب اصطکاک در سیلاب دشت استفاده شده است. با توجه به مدلهای مختلف ارائه شده برای در مطالعات مختلف، مدل آلاوین و چو (1985)، به عنوان مناسبترین مدل، بر اساس کمترین اختلاف میان دادههای مشاهداتی و محاسباتی معرفی شد.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42378320130823Optimum Design of Levees Considering Hydrologic, Hydraulic and Economic Uncertainties by Monte Carlo Methodطرح بهینه خاکریزهای کنار رودخانه (گورهها) با اعمال عدمقطعیتهای هیدرولوژیکی، هیدرولیکی و اقتصادی به روش مونتکارلو7793641610.30482/jhyd.2014.6416FAمعصومه بهروزدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده عمران و محیط زیست، پردیس فنی-مهندسی عباسپور، دانشگاه شهید بهشتیسعید علیمحمدیاستادیار دانشکده عمران و محیط زیست، پردیس فنی-مهندسی عباسپور، دانشگاه شهید بهشتیجلال عطاریاستادیار دانشکده عمران و محیط زیست، پردیس فنی-مهندسی عباسپور، دانشگاه شهید بهشتیJournal Article20140927Design, analysis and operation of flood control systems are subjected to several uncertainties due to inherent behavior of flooding and random errors associated with measurements. One of these issues is, the design of levees that collaborated with hydrologic, hydraulic and economic uncertainties. In this paper, for the design of levees considering these uncertainties a stochastic optimization model based on Monte Carlo simulation has been developed. The resulted model is a nonlinear stochastic model that has been solved by LINGO-13 software. A reach in the Moali-abad river in the north of Shiraz city, has been considered as case study. Obtained results are compared with results of deterministic model. According to the results of the of model, a 20-year return period flood like deterministic model had highest annual net benefit and was selected as the design flood. Unlike the deterministic model, that every output (design parameters) is single valued, stochastic model gives a range for each parameter. Thus the statistical distributions of these parameters are also obtained.طراحی، تحلیل و بهرهبرداری سیستمهای کنترل سیل به دلیل ماهیت تصادفی سیلاب و خطاهای اندازهگیری با عدم قطعیت همراه است. یکی از این مسائل، طراحی خاکریزهای کناره رودخانه (گورهها) است که با عدم قطعیتهای هیدرولوژیکی، هیدرولیکی و اقتصادی همراه میباشد. در این مقاله به طراحی ابعاد بهینه گوره با در نظر گرفتن انواع عدم قطعیتهای موجود پرداخته شده و برای تجزیه و تحلیل این عدمقطعیتها یک مدل بهینهسازی بر مبنای شبیهسازی مونتکارلو<sup>1</sup> توسعه داده شده است. مدل بهینهسازی حاصل، یک مدل استوکستیک غیرخطی است که حل آن توسط نرمافزار <sup>2</sup>LINGO<em>-</em>13 صورت گرفته است. در این مقاله محدوده شمال شیراز در مجاورت رودخانه خشک معالیآباد (تنگ سرخ) مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل با نتایج مدل قطعی و بدون در نظرگرفتن عدمقطعیتها مقایسه شده است. با توجه به مطالعات انجام گرفته و در پی اجرای مدل، سیلاب با دوره بازگشت 20 ساله همانند مدل قطعی دارای بیشترین سود خالص سالانه بوده و به عنوان سیل طراحی انتخاب شده است. برخلاف مدل قطعی که ابعاد سیستم به صورت قطعی و تک مقداری حاصل میشوند، مدل استوکستیک یک بازه برای هر پارامتر نتیجه میدهد و میتوان توزیع آماری این پارامترها را نیز تخمین زد