انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-423712220170823Study of the Longitudinal Dispersion Coefficient of Nonreactive Solute through the Rockfill Mediumبررسی ضرایب انتشار طولی آلودگیهای غیرواکنشی در محیطهای سنگدانهای1124997110.30482/jhyd.2017.49971FAجعفر چابک پوراستادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه مراغه، مراغهعمر مینائیدانشجوی کارشناسی ارشد سازههای هیدرولیکی -گروه مهندسی عمران دانشگاه مراغه، مراغهرسول دانشفرازدانشیار سازههای هیدرولیکی،گروه مهندسی عمران، دانشگاه مراغه، مراغه0000-0003-1012-8342Journal Article20170408In many flowthrough patterns from body of rockfill dams or long rock drains with free water surface, modeling of advection and dispersion of pollutants is one of most important issues. In this research with application of sodium chloride as tracer and EC sensors installed inside the rockfill media, experimental breakthrough curves were extracted. Then with analytical solution of unsteady advection- dispersion equation and none linear optimization least square technique the analytical breakthrough curves at the positions of sensors were also determined. The data acquisition instrument consisted of EC sensors, data logger and application software. Two types of rocks with diameters of 1.1 and 1.8 centimeters, two completely flowthrough discharges of 0.26 and 0.37 liters per second and 5 injection mass of sodium chloride 5, 10, 15, 25 and 50 grams were the variables of laboratory experiments. Finally it was observed that against normal distribution of mass which is special and symmetric case of equation, the observed BC curves were asymmetric in raising and falling limbs. They had longer tail in falling limb because of transient storage of tracer inside the rock media and gradually transport towards the downstream. It was concluded that the classical AD equation is suitable for predicting the general trend of BC curves. In many cases it was observed that the peak point in the analytical solution is lower than the experimental one. Average magnitudes of RMSE, CRM, MAE and ME the statistical parameters for simulated concentration data were 1.35, 0.000608, 52.9ppm and 648.8 ppm respectively which showed a good agreement between experimental and analytical data series. در بسیاری از جریانهای عبوری از بدنه سدهای سنگریزهای و یا زهکشهای طویل سنگی شامل جریان درونگذر دارای سطح آزاد، مدلسازی فرایندهای جابجایی و انتشار آلاینده ها از مهمترین مباحث میباشد. در این تحقیق با استفاده از محلول کلرید سدیم و حسگرهای هدایت الکتریکی که درون محیط سنگدانه ای کار گذاشته شده بود، اقدام به برداشت منحنیهای رخنه آزمایشگاهی شد و با استفاده از حل تحلیلی معادله جابجایی-انتشار غیرماندگار و روش بهینه سازی برازش منحنی با روش کمترین مربعات اقدام به استخراج سریهای زمانی آلودگی در موقعیتهای کارگذاری حسگرهای هدایت سنج الکتریکی گردید. مجموعه دستگاه برداشت داده ها، شامل حسگرهای هدایت الکتریکی، دستگاه جمع آوری داده و نرم افزار تهیه شده برای آن بود. در این آزمایشها از دو قطر سنگدانه با اندازه های متوسط 1/1 و 8/1 سانتیمتر، دو دبی و پنج جرم تزریقی آلودگی استفاده گردید و در نهایت مشاهده شد که بر خلاف توزیع نرمال که حالت خاص و متقارنی از حل معادله مزبور است، منحنیهای رخنه آزمایشگاهی برداشت شده به صورت نامتقارن در بازوهای بالا و پائین رونده بوده و بازوی پائین رونده بسیار طولانی تری را دارد که این به دلیل ذخیره موقت آلودگی درون محیط سنگدانه ای و انتقال تدریجی آن به بیرون از محیط میباشد. در حالت کلی میتوان گفت که حل تحلیلی معادله جابجایی و انتشار قادر به پیشبینی ساختار کلی منحنیهای رخنه خروجی میباشد، ولی در بساری از موارد مشاهده گردید که نقطه اوج منحنی تئوریکی پائینتر از منحنی آزمایشگاهی است. مقادیر متوسط پارامترهای آماری RMSE،CRM ، ME و MAE برای منحنیهای برداشت شده نیز به ترتیب برابر با 35/1، 000608/0، 640 (ppm) و 9/52 (ppm) میباشد که تطابق مناسب داده های آزمایشگاهی برداشت شده با حل تحلیلی را نشان میدهد.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-423712220170823Assessment of the Destruction Causes at the Downstream Basins of Mill-Mugan Dam Using Computational Fluid Dynamicsبررسی علل تخریب حوضچههای پاییندست سد میل مغان با استفاده از مدلسازی هیدرودینامیک محاسباتی13344998610.30482/jhyd.2017.49986FAاکبر صفرزادهدانشیار مهندسی آب، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل0000-0003-4515-2078طاهر باهر طالاریاستادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل0000-0003-4515-2078Journal Article20170204In this research 3D hydrodynamics of Mill-Mugan diversion dam at a domain with a length of 500 meters was simulated numerically using large eddy simulation (LES) method. All of the components of the dam such as radial gates and stilling basin were considered and the causes of destruction occurrence at the downstream basins were investigated under various operating conditions. Simulated stage-discharge curve of a single radial gate was compared with data reported by dam consultant and also with relationships available in the literature, which confirms the validation of the numerical model. Furthermore, flow patterns of the numerical model were compared with images taken from the study area. Study domain were discretized using 25 million cells. Numerical simulation was performed using parallel processing and to provide the steady state condition, simulation was continued for up to 1000 seconds. Results showed that in all scenarios of the symmetric operating condition, hydraulic jump downstream of the radial gates formed inside the main stilling basin. However, the high end sill caused hydraulic obstruction and as the subcritical flow passed over the sill, critical flow formed at its top followed by a supercritical flow thereafter. Consequently, another hydraulic jump occurred when flow reached the subcritical flow in the protection trench, located downstream of the main stilling basin. Due to the diverging geometry of the side walls, a radial hydraulic jump occurred further downstream. Hydraulic jumps exert strong dynamic loads to the flexible concrete blocks inside the protection trench and it causes rupture of the chains connecting the concrete blocks. Under asymmetric operating conditions of the radial gates, hydraulic jump is swept out of the main stilling basin and it exacerbates unfavorable hydraulic conditions downstream of the dam. در این تحقیق، هیدرودینامیک سه بعدی سد انحرافی میل مغان در یک محدوده 500 متری و با لحاظ نمودن تمامی اجزای هیدرولیکی موجود از جمله دریچههای قطاعی و حوضچه آرامش با روش شبیهسازی گردابههای بزرگ (LES) مدلسازی عددی شده و به ازای سناریوهای مختلف بهرهبرداری، علل وقوع تخریب حوضچههای پاییندست مشخص گردیده است. برای صحتسنجی نتایج، منحنی عملکرد هیدرولیکی یکی از دریچههای قطاعی با دادههای ارائه شده توسط مشاور طراح سد و همچنین روابط موجود در مراجع مقایسه شده است. همچنین عکسهای برداشت شده از محدوده مطالعاتی با الگوی جریانهای حاصل از مدل عددی نیز مقایسه شده است. نتایج نشان داد که به ازای بهرهبرداری متقارن از سد، در تمامی حالات، پرش هیدرولیکی پاییندست دریچهها در داخل حوضچه آرامش رخ میدهد؛ اما در بازشدگیهای زیاد دریچههای قطاعی، به دلیل ارتفاعِ زیادِ آستانه انتهایی حوضچه آرامش، ضمن وقوع پدیده انسداد، جریان خروجی از حوضچه، مجدداً فوق بحرانی شده و بر روی حوضچه حفاظتی، پرش هیدرولیکی دوم شکل میگیرد. بواسطه واگرا بودن دیوارههای پاییندست و نیز تشکیل جریان فوق بحرانی در خروج از حوضچه حفاظتی، پرش هیدرولیکی دیگری به صورت پرش دایرهای شکل میگیرد. نوسانات فشار ناشی از پرشهای فوق، عامل اصلی اعمال بار دینامیکی به بلوکهای بتنی منعطف، گسست اتصال بین بلوکها و تخریب حوضچه حفاظتی بوده است. در حالت بهرهبرداری نامتقارن، امکان خروج پرش هیدرولیکی از حوضچه آرامش و تشدید شرایط نامناسب هیدرولیکی وجود دارد. انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-423712220170823Determination of the Optimum Value of Depth and Position of Baffle Blocks using Studies Designed by Taguchi and Full Factorial Methodsتعیین مقدار بهینه ارتفاع و موقعیت بلوکهای آرام کننده با استفاده از مطالعات طراحی شده با روشهای تاگوچی و فاکتوریل کامل35444999010.30482/jhyd.2017.49990FAمعصومه رستم آبادیاستادیار مهندسی آب، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوئین زهرا، بوئین زهرا، ایرانJournal Article20170211If too many variables with multiple levels for investigation of hydraulic phenomenon are effective, finding the optimum combination of variables in full experimental study is very time-consuming and costly. In many other sciences instead of full factorial method, Taguchi method is used. Taguchi method uses fractional factorial combination and meanwhile reduces number of experiments, tunable comparison of all the variables will be ensured. The purpose of this research is to find out whether using Taguchi method and reducing the number of tests could yield results closer to the results of experiments designed with full factorial method. If the answer is yes, what will be the amount of errors in the results? On the other hand, how reliable is the optimum value for each variable. Moreover, how much time and money could be saved from application of the Taguchi method in the study of a hydraulic phenomenon. For this purpose, experimental studies were made to evaluate the effect of height and position of baffle block under different flow conditions in order to minimize the scour downstream of the stilling basin. In addition to the analysis of the results, the results of Taguchi and full factorial methods are compared from different aspects. The results showed that Taguchi method predicts the optimum combination of variables with high accuracy and saves up to 74% of the total time spent.اگر متغیرهای زیادی که سطوح متعددی دارند در بررسی یک پدیده هیدرولیکی مؤثر باشند، یافتن ترکیب بهینه از طریق بررسی فاکتوریل کامل ترکیبات بسیار وقتگیر و پرهزینه میباشد. در بسیاری از علوم دیگر به جای روش فاکتوریل کامل، از روش تاگوچی برای طراحی مطالعات استفاده میشود. روش تاگوچی از ترکیبات فاکتوریلی جزئی بهره میبرد و ضمن کاهش تعداد آزمایشها، مقایسه موزون تمام متغیرها را تضمین میکند. این روش در مطالعات هیدرولیکی کمتر مورد توجه بوده است. لذا در پژوهش حاضر به مقایسه نتایج مطالعات طراحی شده با روشهای تاگوچی و فاکتوریل کامل در تأثیر پارامترهای ارتفاع و موقعیت بلوکهای آرام کننده جریان در شرایط هیدرولیکی مختلف به منظور کنترل آبشستگی پاییندست حوضچه آرامش پرداخته شده است. از نتایج آزمایشگاهی Fahmy Abdelhaleem (2013) استفاده شده است. هدف از این کار بررسی این مسئله است که آیا با استفاده از روش تاگوچی و کم نمودن تعداد آزمایشها میتوان نتایج نزدیک به نتایج مربوط به انجام تمام آزمایشهای طراحی شده با روش فاکتوریل کامل را حاصل نمود. اگر پاسخ مثبت باشد، چه مقدار خطا در نتایج وارد خواهد شد، از طرفی مقدار بهینه بدست آمده برای هر متغیر تا چه حد قابل اتکاست. همچنین مقدار صرفه جویی مالی و زمانی ناشی از کاربرد روش تاگوچی در یک پدیده هیدرولیکی چقدر است. بنابراین ضمن تحلیل نتایج آزمایشگاهی، سطوح بهینه متغیرهایی که از طراحی مطالعات با روش تاگوچی بدست آمده با نتایج بدست آمده از روش فاکتوریل کامل از جنبههای مختلف مقایسه شده است. نتایج نشان داد روش تاگوچی به جای 80 آزمایش، با استفاده از 25 آزمایش، با دقت خوب و نزدیک به نتایج طرح فاکتوریل کامل، ترکیب بهینه پارامترهای مؤثر بر پدیده را پیشبینی نموده و منجر به صرفهجویی بیش از 70 درصد در زمان کل انجام آزمایشها شده است. از طرفی مقدار عمق آبشستگی نسبی پاییندست با ترکیب بهینه پیشبینی شده با روشهای تاگوچی و فاکتوریل کامل به ترتیب 119/0 و 122/0 بوده است.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-423712220170823Introducing One Row Wall Boundary Condition Utilizing Developed Moving Particle Semi-implicit Methodمعرفی شرط مرزی دیوار تکلایه با استفاده از روش نیمهضمنی ذرات متحرک توسعه یافته45574999110.30482/jhyd.2017.49991FAمسعود آرامی فدافندانشجوی دکترا سازههای هیدرولیکی، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایرانمسعود رضا حسامی کرمانیاستادیار بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایرانJournal Article20170514Moving Particle Semi-implicit (MPS) method is one of the fully Lagrangian particle methods which is meshless and widely used in various engineering problems. Flow characteristics such as velocities and pressures assigned to each particle and particles have the rule of meshes. MPS method in its original form suffers from pressure oscillations and fluctuations. Various efforts on MPS method were made in order to suppress these spurious oscillations. This method is rarely used in engineering problems with curved lines in their geometry. In this study, a modified method is proposed which improves computational pressure fields and has the ability of modeling problems with complicated geometries including curved lines. In order to validate the proposed method, various hydraulic problems such as hydrostatic and dam-break problems as common tests and flow over an ogee spillway with open boundaries as new test case are simulated. The results obtained showed good agreement between the theoretical smoothed pressure fields with those obtained from the experiments. <br /> روش نیمهضمنی ذرات متحرک، یک روش کاملاً لاگرانژی است که در آن به هیچ نوع شبکهبندی نیاز نبوده و به طور گسترده در مسایل مختلف مهندسی مورد استفاده قرار میگیرد. مشخصههای جریان نظیر سرعت و فشار به هر ذره اختصاص یافته و ذرات نقش شبکهی محاسباتی را ایفا میکنند. شکل اصلی این روش دچار نوسانات فشار بوده و تلاشهای بسیاری برای کاهش این نوسانات انجام شده است. همچنین این روش به ندرت در شبیهسازی مسایل مهندسی با هندسههای شامل خطوط منحنی به کار رفته است. در این مطالعه روندی برای توسعه روش تراکمناپذیر نیمهضمنی ذرات متحرک پیشنهاد شده است که علاوه بر بهبود فشار، امکان شبیهسازی مسایل با هندسههای پیچیده شامل خطوط منحنی را فراهم میسازد. به منظور صحتسنجی روش پشنهادی، مسایل مختلف هیدرولیکی مانند مسئله فشار هیدرواستاتیک و شکست سد به عنوان آزمونهای معمول و جریان روی سرریز اوجی با مرزهای باز به عنوان آزمون جدید روش پیشنهادی شبیهسازی شدهاند و نتایج به دست آمده، توزیع فشار هموار و نزدیک به مقادیر تئوری یا آزمایشگاهی در دسترس را نشان میدهند.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-423712220170823» Research Note «
Imperialist Competitive Algorithm Application in the Optimization of the Reservoir Operation with the Objective of Maximization for Water Allocation
Case Study: Pishin Reservoir«یادداشت تحقیقاتی» کاربرد الگوریتم رقابت استعماری در بهینهسازی بهرهبرداری مخزن با هدف حداکثرسازی تأمین نیاز (مطالعه موردی: سد پیشین)59664999410.30482/jhyd.2017.49994FAسید آرمان هاشمی منفرداستادیارگروه مهندسی عمران، عضو هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدانفهیمه حسین زادهدانش آموخته کارشناسی ارشد عمران آب، گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدانبهاره پیرزادهاستادیارگروه مهندسی عمران، عضو هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان0000-0002-5728-3481Journal Article20160415Surface waters play a significant role in supplying water for different demands such as agriculture, domestic and industrial. Due to the variation of river discharges and the non-compatibility of this resource with the water demands, water supply reliability reduces and some damages are inflicted. Therefore, for appropriate use of water in the reservoir, the reservoir operation should be considered. Reservoir operation is performed using different optimization methods. Heuristic algorithms showed a suitable performance during the last two decades. In this study optimized water releases are determined in the Pishin reservoir using Imperialist Competitive Algorithm (ICA) which is based on the social-political evolution. Modeling is done for a 12-month period that is the mean of a 41-years period of hydrological parameters. Objective function is defined as the square of summation between water releases and water demand in each sub-period. Results are compared with the Particle Swarm Optimization (PSO) and Standard Operation Policy (SOP) methods. The mean of the objective function with PSO and ICA is obtained as 3.9804 and 3.9808 respectively, which shows a close estimation of the two methods. The results also show that the content of unmet demand by these two algorithms is 31.1 percent less than SOP method.منابع آب سطحی نقش عمده ای در تأمین نیاز آبی بخشهای مختلف کشاورزی، شرب و صنعت دارا میباشند. با توجه به تغییرات زمانی آبدهی رودخانه ها و عدم همخوانی آن با نیازهای موجود، اعتمادپذیری تأمین آب کاهش مییابد و باعث بروز خسارت در بخشهای مختلف میشود. از همین رو برای استفاده مناسب از آب ذخیره شده در سدها باید به مسأله بهره برداری بهینه از مخازن نگاه ویژهای داشت. بهرهبرداری از مخازن سدها از جمله مسائل مهم در مهندسی آب است که تاکنون از طریق انواع روشهای بهینه سازی به آن پرداخته شده است. در دو دهه اخیر الگوریتمهای فراکاوشی، موفقیت قابل ملاحظه ای از خود نشان داده اند. در این تحقیق مقادیر بهینه برداشت آب از مخزن سد پیشین با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری (ICA) که یکی از الگوریتم های پیوسته فراکاوشی مبتنی بر تکامل سیاسی- اجتماعی است، تعیین شد. مدلسازی بهره برداری از مخزن سد پیشین برای یک دوره 12 ماهه که میانگین دوره 41 ساله (82-1341)، میباشد، صورت گرفت. تابع هدف به صورت مجموع مربعات اختلاف رهاسازی از تقاضای مخزن در هر دوره تعریف شد. عملکرد الگوریتم رقابت استعماری با الگوریتم ازدحام ذرات و روش سیاست بهره برداری استاندارد مورد مقایسه قرار گرفت. متوسط مقدار تابع هدف در دو الگوریتم ازدحام ذرات و رقابت استعماری به ترتیب برابر 9804/3 و 9808/3 بدست آمد که نشان دهنده عملکرد یکسان این دو الگوریتم است. همچنین نتایج نشان داد که شدت کمبودهای حاصل از دو الگوریتم بهینه ساز نسبت به روش سیاست بهره برداری استاندارد، 1/31 درصد کاهش داشته است.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-423712220170823» Research Note «
Conjunctive Numerical Simulation of Free-surface Solitary Wave and Flow in Porous Media using Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Method«یادداشت تحقیقاتی» شبیهسازی عددی توامان جریان موج سطح آزاد و جریان در محیط متخلخل با بکارگیری روش هیدرودینامیک ذرات هموار شده (SPH)69784999510.30482/jhyd.2017.49995FAمحمد ذونعمت کرمانیدانشگاه شهید باهنر کرمان0000-0002-1421-8671حبیبه شیبانی فرددانش آموخته0000-0002-1617-3948Journal Article20161002In this study, Lagrangian numerical method and free-mesh smoothed particle hydrodynamics were used to simulate solitary wave in the porous media. Equations governing the wave flows were also solved using SPH discrete method with two-step fractional algorithm. A computer code was developed in order to simulate solitary wave on porous media (soil) with smoothed particle hydrodynamics method. For this purpose, flow equations in porous media and boundary conditions between the interaction of the two porous and non-porous media were also implemented. In order to validate the numerical model, numerical results were compared with analytical solution by simulating a solitary wave using mean percentage of relative error criterion. Moreover, results from simulation of solitary wave on a porous media showed acceptable accuracy of the numerical model with mean percentage of relative error of 3.54% for numerical modeling results versus the theoretical results.در این مقاله از روش عددی لاگرانژی و بدون شبکه هیدرودینامیک ذرات هموار شده (SPH) برای شبیهسازی موج تنها بر روی محیط متخلخل استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان امواج با استفاده از این روش گسستهسازی شده و با الگوریتم دو گام جزئی حل میشوند. به منظور مدلسازی حرکت موج تنها روی محیط متخلخل با روش عددیSPH ، با افزودن معادلات جریان در محیط متخلخل و اعمال شرایط مرزی بین فصل مشترک محیط متخلخل و غیر متخلخل (با در نظر گرفتن مرز به ارتفاع برابر با فاصله اولیه بین ذرات و اعمال معادلات پیوستگی مربوطه)، کد رایانهای مساله توسط نویسندگان تهیه شد. به منظور صحتسنجی مدل عددی، نتایج حاصل با جوابهای تحلیلی مدلسازی موج تنها و با استفاده از درصد میانگین خطای نسبی مورد ارزیابی و تایید قرار گرفت. همچنین نتایج حاصل از شبیهسازی موج تنها بر روی محیط متخلخل نشاندهنده دقت قابل قبول مدل عددی تهیه شده میباشد، به طوریکه درصد میانگین خطای نسبی برای نتایج مدلسازی عددی نسبت به نتایج تئوری در محاسبه ارتفاع موج 54/3 درصد برآورد شده است.