بررسی و تحلیل رفتار جزیی رسوبات ریز دانه چسبنده بسیار پیچیده می باشد. زیرا رسوبات ریز دانه چسبنده تحت یک سیکل دایمی فرسایش، حرکت انتقالی، انتشار ملکولی و تلاطمی، تفرق، تشکیل خاک دانه، تشکیل کلوخچه، رسوب گذاری و تراکم هستند. شبیه سازی حرکت رسوبات چسبنده به طور شدید به خواص ماکروسکوپی از سیستم آب- رسوب وابسته می باشد. در این تحقیق یک رابطه برای رسوب گذاری رسوبات ریز دانه چسبنده و یک رابطه برای ضریب پخشیدگی در حالت جریان یک بعدی پیشنهاد و در معادله انتقال جرم قرار داده شد. این معادله با روش حجم کنترل حل و با استفاده از داده های آزمایشگاهی واسنجی گردیده است. آزمایش ها در یک فلوم آزمایشگاهی به عرض 30 سانتی متر، شیب 0.00008، دبی جریان بین 3 تا 5.7 لیتر بر ثانیه و غلظت های 4 الی 8 گرم بر لیتر انجام شده است. در مدل پیشنهادی مشخص شد که ضریب پخشیدگی رسوبات ریز دانه چسبنده تحت تاثیر پارامترهای عدد رینولدز و نسبت سرعت جریان به سرعت برشی می باشد.

در این تحقیق تبدیل بارش به رواناب با استفاده از حل عددی معادلات دو بعدی سنت - ونانت در حوضه کمانج علیا، یکی از زیر حوضه های رودخانه آجی چای واقع در استان آذربایجان شرقی، مورد بررسی قرار گرفت. رواناب ناشی از بارش بر مبنای مدل موج پخشیدگی با لحاظ نمودن سرعت نفوذ لحظه ای برای تحلیل زمانی و مکانی شبیه سازی گردید. پس از تعریف شرایط اولیه و مرزی، حل معادلات با استفاده از تکنیک عددی تفاضل های محدود با روش صریح به انجام رسید. ابتدا سطح حوضه مورد مطالعه در محیط GIS به سلول هایی با ابعاد 250×250 متر تقسیم بندی و سپس نقشه رقومی ارتفاعی (DEM) تهیه شد. معادله نفوذ کوستیاکف بر مبنای تحلیل اطلاعات میدانی با توجه به تطابق مطلوب آن برای بیان مولفه نفوذ در معادلات سنت - ونانت انتخاب گردید. قابلیت مدل در شبیه سازی جریان حاصل از بارش به دلیل تطابق مطلوب هیدروگراف های مشاهداتی و شبیه سازی شده مورد تایید قرار گرفت. برای صحت سنجی مدل سه هیدروگراف مورد استفاده قرار گرفت. حداقل مقدار میانگین خطای نسبی دبی 9.4 درصد بدست آمد. نتایج نشان می دهد که مدل تهیه شده می تواند برای تعیین رواناب به ازای بارش های لحظه ای و با در نظر گرفتن تغییرات زمانی و مکانی نفوذ در حوضه ها به کار رود. با استفاده از این مدل می توان دبی پیک و زمان پیک را در خروجی حوضه پیش بینی نمود.

جریان غیرماندگار در مقاطع مرکب به دلیل تفاوت ویژگیهای هیدرولیکی جریان در مقطع اصلی و دشتهای سیلابی، از پیچیدگی خاصی برخوردار است. در هنگام سیلاب، معمولا جریان آب از مقطع اصلی فراتر رفته و به دشتهای سیلابی وارد می شود. در این حالت، سرعت جریان در مقطع اصلی بسیار بیشتر از سرعت در دشتهای سیلابی بوده و در نتیجه، مومنتوم جریان از مقطع اصلی به دشتهای سیلابی منتقل می شود. مطالعات نشان داده است که این انتقال مومنتوم تاثیر زیادی بر ویژگیهای هیدرولیکی جریان در مقاطع مرکب دارد. در این مقاله با استفاده از حل عددی مدل دو بعدی Shiono and Knight (1991) و تلفیق آن با معادلات سن ونان (مدل پخشیدگی)، روندیابی سیلاب در مقاطع مرکب مطالعه شده است. در این مدل تلفیقی، اثر خواص هیدرولیکی مقاطع مرکب و تبادل مومنتوم بین مقطع اصلی و دشتهای سیلابی در نظر گرفته شده است. برای ارزیابی دقت مدل، نتایج آن با نتایج مدلهای DAMBRK مبتنی بر مدل موج کامل دینامیکی و مدل RFMFEM مبتنی بر مدل پخشیدگی مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که علاوه بر مطابقت خوب مدل پیشنهاد شده با مدلهای مذکور، مدت زمان اجرای حاضر ما حدود 10 درصد زمان اجرای مدل DAMBRK است که به عنوان مدل پایه در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین نتایج مقایسه این مدل با داده های آزمایشگاهی Treske (1988) در مقطع مرکب نشان می دهد که دبی پیک سیلاب انتهای بازه حاصل از مدل پیشنهادی، فقط 3.5 درصد با مقدار اندازه گیر شده تفاوت دارد. به طور کلی نتایج این بررسیها نشان می دهد که این مدل، دقت بالایی داشته و مزیت آن، زمان اجرای بسیار کم و کارایی مناسب در شرایط توام مقاطع مرکب با بستر و جداره همگن و ناهمگن است.

روش های عددی مختلفی برای حل سیستم های مورفودینامیک توسعه یافته است که در میان این روش ها، در سال های اخیر روش حجم محدود به طور گسترده ای مورداستفاده قرار گرفته است. در این پژوهش یک روش حجم محدود کارآمد برای شبیه سازی انتقال رسوب بستر در نزدیکی سطوح خشک، ارائه می شود. معادلات حاکم بر انتقال رسوب در کانال ها و رودخانه ها شامل معادلات آب کم عمق و اکسنر می باشند. با در نظر گرفتن یک سرعت نوین برای امواج ریمن، معادلات آب کم عمق و اکسنر توسط روش جفت شده ضعیف بر اساس حل کننده ریمن تقویت شده، حل می شوند. در این روش ابتدا معادله اکسنر حل می گردد و سپس تغییرات بستر به روز شده با همان ساختار ریمن، به عنوان عبارت منبع در معادلات آب کم عمق استفاده می شود. حل کننده ریمن تقویت شده بر اساس تجزیه ای از بردار تقویت شده شامل عمق جریان، اندازه حرکت، شار اندازه حرکت و تراز بستر می باشد. مدل عددی ارائه شده ابتدا برای شبیه سازی شکست سد بر روی بستر متحرک به کار گرفته شد. سپس مسئله شکست سد ناشی از روگذری جریان در نظر گرفته شد و داده های محاسبه شده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج عددی حاصل بیانگر آن است که روش جفت شده ضعیف که بر مبنای روش ریمن تقویت شده، توسعه یافته است، قابلیت مدل سازی انتقال رسوب در نزدیکی سطوح خشک با دقت بالا را دارا می باشد و در نمونه های آزمایشی تطابق بسیار خوبی با داده آزمایشگاهی دارد.

متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد. لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

هدف این تحقیق کاربرد معادلات سنت - ونانت دو بعدی برای تعیین سطوح ایزوکرونال حوضه کمانج علیا، یکی از زیر حوضه های رودخانه آجی چای واقع در استان آذربایجان شرقی می باشد. برای این منظور ابتدا سطح حوضه مورد مطالعه در محیط GIS به سلول هایی با ابعاد 250×250 متر تقسیم بندی و سپس نقشه رقومی ارتفاعی (DEM) تهیه شد. معادله نفوذ کوستیاکف بر مبنای تحلیل اطلاعات میدانی با توجه به تطابق مطلوب آن برای بیان مولفه نفوذ در معادلات سنت - ونانت انتخاب گردید. حل معادلات با استفاده از تکنیک عددی تفاضلات محدود با روش صریح به انجام رسید. مسیر جریان هر سلول به سلول مجاور تا خروجی تعیین شد. سپس مقدار جریان از سلولی به سلولی مجاور بر مبنای مدل پخشیدگی با لحاظ نمودن میزان نفوذ لحظه ای برای تحلیل زمانی و مکانی شبیه سازی گردید. به ازای رویدادهای مختلف بارش زمان تعادل برای کلیه سلول های حوضه به طور جداگانه محاسبه شد و نقشه ایزوکرونال برای هر رویداد ترسیم گردید. رابطه زمان تمرکز با شدت بارش همچنین سطح زهکشی با شدت بارش بسط داده شد. محاسبه زمان تمرکز نسبت به شدت های مختلف بارش در حوضه مورد مطالعه استخراج گردید. با تغییر اندازه سلول ها از250×250  به 300×300 و 350×350 متر به علت حذف عوامل توپوگرافیکی و تغییر پارامترهای هیدرولیکی زمان تعادل افزایش نشان داد.

در برآورد مقدار و شدت جریان آب های زیرزمینی و انتقال مواد آلاینده در محیط های متخلخل، ضرایب هیدرولیکی (هدایت هیدرولیکی، k (q) و پخشیدگی هیدرولیکی، D (q)) نقش اصلی را ایفا می کنند. دقت این بررسی در محیط متخلخل منوط به تعیین دقیق مقادیر این ضرایب می باشد. اندازه گیری این ضرایب در شرایطی که خاک اشباع نباشد مشکل بوده و هزینه وقت زیادی نیاز دارد. هم چنین به طور عمده اندازه گیری در نزدیکی رطوبت اشباع صورت می گیرد. بنابراین این امر، محقیقین را به استفاده از مدل ها سوق داده است. یکی از روش های ارزیابی ضرایب k (q) و D (q)، کاربرد مدل های نظری بر اساس اطلاعات اندازه گیری شده منحنی مشخصه آب خاک است. در این پژوهش، منحنی های مشخصه آب خاک در 9 بافت مختلف خاک با استفاده از دستگاه صفحات فشاری اندازه گیری شد. در فشارهای اعمال شده بر نمونه دست نخورده خاک (0.1 تا 1.5 مگاپاسکال)، حجم آب خروجی از دستگاه نسبت به زمان اندازه گیری شده و دبی خروجی در لحظه اتمام آزمایش محاسبه گردید. مقادیر k (q) و D (q) با استفاده از دبی اندازه گیری شده و با به کارگیری معادله ساده شده ریچاردز محاسبه و به عنوان روش مناسب پیشنهاد شده است.نتایج کاربرد مدل های معلم، وان گنوختن و همکاران، بوردین، گرین و کوری و گاردنر، در برآورد مقادیر k (q) و D (q) در 9 سری بافت خاک آزمایشی دارای اختلاف و پراکندگی زیادی بوده است. به طوری که، شبیه سازی هدایت هیدرولیکی از این مدل ها برای بافت های مختلف خاک با دقت کافی امکان پذیر نیست. اگر کمترین و بیشترین مقادیر شبیه سازی شده توسط مدل ها در رطوبت های متناظر به عنوان محدوده مجاز در نظر گرفته شود، در این صورت نتایج برآورد ضرایب هیدرولیکی با روش پیشنهادی در پژوهش حاضر با نتایج دیگر مدل ها انطباق نشان می دهد. از این رو، روش پیشنهادی برای تعیین k (q) و D (q) امکان انتخاب بهترین مدل شبیه ساز را در برآورد مقادیر ضرایب هیدرولیکی فراهم می سازد.

پخشیدگی یک گاز در خاک نسبت به پخشیدگی آن در اتمسفر (DP/D0) و نیز گذرپذیری هوا درخاک (Ka) تابع خصوصیات فیزیکی خاک مانند اندازه و پیوستگی منافذ و همچنین تخلخل تهویه ای است. پخشیدگی گاز در خاک نیز بر اساس خصوصیات شکل، اندازه و پیچ خوردگی منافذ و مقدار رطوبت خاک متفاوت می باشد. در این تحقیق تعداد 30 نمونه خاک از کلاس های بافتی مختلف بصورت دست نخورده با استفاده از استوانه فولادی تهیه گردید. در رطوبت های متعدد مقادیر DP/D0 با روش حالت غیرماندگار پخشیدگی گاز اکسیژن و Ka با روش بار افتان اندازه گیری شد. در نهایت تغییرات Dp/D0 و Ka در رطوبت های متعدد و رابطه بین آنها به صورت معادله رگرسیونی بدست آمد. نتایج نشان داد که با افزایش میزان رطوبت خاک DP/D0 و Ka بصورت تابع لگاریتمی کاهش یافت به نحوی که حداکثر مقادیر این دو خصوصیت در رطوبت های پائین و حداقل آن در رطوبت های نزدیک اشباع بدست آمد.R2 بدست آمده برای برآورد Dp/D0 و Ka (به ترتیب برابر 0.75 و 0.58) نشان داد با فرض ثابت بودن سایر خصوصیات فیزیکی خاک، با اطمینان قابل توجهی می توان از این روابط به منظور برآورد DP/D0 از روی مقدار رطوبت خاک استفاده کرد و نیازی به اندازه گیری مستقیم این دو خصوصیت نمی باشد.

با افزایش جمعیت و کمبود آب شیرین برای آبیاری، یکی از راهکارهای ممکن استفاده از آب های غیرمتعارف (آب های شور و سدیمی) می باشد. برای استفاده از این آب ها باید ملاحظات و مطالعات خاصی در نظر گرفته شود. از آنجایی که بیشتر فرایندهای مربوط به آب و خاک در مزرعه در وضعیت غیراشباع صورت می گیرد و نیز مطالعات کمتری در این مورد نسبت به وضعبت اشباع وجود دارد، در این پژوهش هدف، بررسی تاثیرشوری و سدیم آب بر پخشیدگی و هدایت هیدرولیکی غیراشباع است. دو بافت لومی و شنی، دو سطح 5 و 20 برای SAR و دو سطح 4 و 12 دسی زیمنس بر متر برای EC و آب معمولی با شوری بسیار کم برای این منظور به کار برده شد. از نمک های NaCl، CaCl2 و MgCl2 با نسبت Ca:Mg=2:1 برای تهیه تیمارها استفاده شد. پخشیدگی از روش جریان خروجی تک گامی در مکش 15 بار اندازه گیری شد. مقادیر هدایت هیدورلیکی غیراشباع با استفاده از مقادیر پخشیدگی و شیب منحنی رطوبتی محاسبه شد. در هر دو خاک با افزایش SAR و کاهش EC، پخشیدگی و هدایت هیدرولیکی غیراشباع خاک کاهش یافته و این کاهش در رطوبت های کمتر، بیشتر مشاهده شد. خاک شنی کمتر از خاک لومی تحت تاثیر قرار گرفت. در مقایسه تیمارهایی که کمترین و بیشترین مقدار پراکندگی را در خاک ایجاد می کنند، مقادیر پخشیدگی و هدایت هیدرولیکی غیراشباع در خاک لومی حدود 100% کاهش داشته است و برای خاک شنی در رطوبت های کم، مقادیر پخشیدگی حدود 91% و هدایت هیدرولیکی غیراشباع حدود 99% کاهش داشته است.