با توجه به اهمیت فوق العاده آب در پروژه های صنعتی، عمرانی، کشاورزی، تولیدات برق آبی، خانگی و غیره همواره ذخیره ، توزیع و مصرف این نعمت خدادادی مورد توجه ارگان ها ، نهادها و افراد مختلف قرار گرفته است . مدیریت استفاده از منابع آب و افزایش بازدهی کاربرد استفاده آب به صورت گسترده به اندازه گیری جریان آب وابسته می باشد . این سازه ها باعث شناخت هیدرولیک جریان و رفتار آب می شوند. سرریز و دریچه از جمله سازه هایی هستند که برای اندازه گیری میزان جریان آب، به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. ولی برای اندازه گیری دقیق تر جریان آب، همواره سعی شده است تا حد امکان، سازه های با نقص کمتر و دقت بالاتر طراحی شود. به همین دلیل مدلی که در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است، مدل سرریز–دریچه می باشد، که غالب نواقص سرریز و دریچه به صورت جداگانه را برطرف می کند. این تحقیق در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام پذیرفته است. کلیه آزمایشات در شیب صفر انجام شد. جنس مدل های ساخته شده از نوع پلکسی گلاس بوده است. هر کدام از مدل ها با ابعاد مختلفی ساخته شدند که انتخاب این ابعاد بستگی به شرایط کانال از لحاظ هندسی و میزان ظرفیت آن داشت. در این تحقیق 21 نوع مدل ترکیبی سرریز- دریچه که تمام آنها با فشردگی جانبی بودند، بررسی شدند. برای تحلیل و بررسی بیشتر نتایج، 6 مدل دریچه و 5 مدل سرریز نیز ساخته شد. عوامل موثر در هیدرولیک جریان مدل سرریز-دریچه عبارتند از : عرض سرریز ( b )، عرض دریچه ( b )، فاصـله بالای دریچه تا کف سرریز ( y ) و بازشدگی دریچه ( d ). این آزمایشات برای نسبت های بدون بعد b/b درحدود 0/24 تا 0/72،b/d در حدود 0/46 تا 5 و y/d حدود 0/61 تا 4/8 تکرار شدند. لازم به ذکر است، در تمام آزمایشات عرض سرریز و دریچه یکسان انتخاب گردید. اندازه گیری عمق جریان در فاصله 1 متری از بالادست مدل و در فاصله 3 متری در پائین دست مدل در شرایطی که جریان آرام برقرار بود، انجام شد. همچنین در هر مدل، دبی های مختلفی با توجه به شرایـط کانال انتخاب می شد و در کلیه آزمایشات عرض سرریز و عرض دریچه مساوی انتخاب گردید. در نهایت با استفاده از اطلاعات برداشت شده در آزمایشگاه و آنالیز ابعادی روابطی برای تخمین دبی در این مدل بدست آمد. بوسیله یکی از روابط بدست آمده می توان دبی عبوری از سازه سرریز-دریچه را مجزا کرد و درصد دبی عبوری از دریچه و یا سرریز این مدل ترکیبی را بدست آورد.

تقابل سازه آبشکن و جریان آب باعث ایجاد گردابه های قوی در دو راستای افقی و عمودی در اطراف آبشکن شده، که عامل اصلی پدیده آبشستگی اطراف سازه و در نتیجه شکست آن می باشد. در این مطالعه آزمایشگاهی، به بررسی اثر نفوذپذیری و زاویه تک آبشکن غیرمستغرق بر روی ابعاد چاله آبشستگی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نفوذپذیری به میزان 50 درصد، آبشستگی به میزان زیادی کاهش می یابد. برای عدد فرود 0.24 و آبشکن قائم(90 درجه) با 50 درصد نفوذپذیری، عمق، طول و عرض آبشستگی نسبی در مقایسه با حالت نفوذناپذیر به ترتیب 67، 75.3، و 45.5 درصد کاهش یافت. همچنین، برای آبشکن دافع(120درجه)، عمق، طول و عرض آبشستگی نسبی به ترتیب 64.1، 72.1، و 35.4 درصد کاهش یافت. به طور مشابه برای آبشکن جاذب(60درجه) نیز در عمق، طول و عرض نسبی چاله آبشستگی کاهش مشاهده شد که مقادیر مربوط به آن ها به ترتیب 60.2، 68.74، و 38.8 درصد اندازه گیری شد. همچنین در حالت 50 درصد نفوذپذیری، بیشترین آبشستگی مربوط به آبشکن جاذب می باشد که متوسط عمق، طول و عرض آبشستگی نسبی برای این حالت به ترتیب برابر با 0.19، 0.7 و 1.2 گردید. بررسی موقعیت حداکثر عمق آبشستگی و عملکرد الگوی جریان نشان داد که برای آبشکن جاذب، در هر دو نوع بسته و باز، حداکثر عمق آبشستگی عموما در دماغه آبشکن تشکیل می شود؛ در حالیکه عمق مزبور برای آبشکن های قائم و دافع می تواند در تمام طول سازه رخ دهد. در نهایت روابطی تجربی جهت تخمین ابعاد چاله آبشستگی با استفاده از عدد فرود، زاویه قرارگیری و درصد نفوذپذیری ارائه شد.

معادله دینامیکی توازن جرمی در قالب رابطه انتقال-پخش (ade) اساس مدل سازی کیفی، انتقال آلودگی و رسوبات در آب می باشد. از آن جایی که برای حالت کلی معادله دیفرانسیل پاره ای انتقال-پخش، راه حل تحلیلی وجود ندارد، بمنظور مدل سازی فرآیندهای انتقال آلودگی و رسوبات در سیستم های رودخانه ای باید این معادله بشکل عددی حل شود. نظر به این که این مدل معمولاً یک راه حل تخمینی برای معادلات مشتق جزئی ارائه می دهند، دقت، پایداری و انعطاف پذیری راه حل بسیار اهمیت می یابد. در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر استفاده از الگوهای مختلف عددی در حل معادله ade، از چند روش حل عددی برای تخمین دقیق غلظت آلاینده های مانند bod، nh3 و رسوبات معلق بهره گرفته شده است. این الگوهای عددی بعنوان چند زیربرنامه به مدل اصلی هیدرودینامیکی و کیفی faster افزوده شدند. این الگوها عبارتند از: الگوی تفاضل مرکزی صریح، الگوی تفاضل پیشرو صریح، الگوی مک کورمک، الگوی تفاضل مرکزی ضمنی، الگوی تفاضل پیشرو ضمنی و الگوی بکار رفته در مدل faster برای حل ade. معادله ade همچنین شامل پارامترهای تجربی نیز می باشد که باید در چنین مدل های ریاضی وارد شوند. این پارامترها عبارتند از ضریب پخشیدگی طولی (dl) و ترم منبع (st). برای این پارامترهای تجربی روابط زیادی در مطالعات پیشین ارائه شده است. هدف دیگر این تحقیق، بررسی مقدار تأثیر این پارامترهای تجربی در دقت پیش بینی معادله در مقایسه با بکارگیری الگوهای مختلف حل عددی است. در تحقیقات پیشین مدل faster برای بازه ملاثانی تا فارسیات رودخانه کارون در مدل سازی انتقال آلودگی و رسوبات مورد واسنجی و صحت سنجی قرار گرفت. در این مطالعه از بهترین پارامترهای تجربی معرفی شده در مطالعات پیشین در مدل سازی استفاده شده است. به این ترتیب که مدلی توسعه داده شد و در آن از این پارامترهای تجربی استفاده شد و برای آنالیز حساسیت مدل نسبت به روش های حل عددی مختلف ade، الگوهای مختلف برای حل اجرا شد. با مقایسه نتایج مدل سازی هرماده با مقادیر مشاهداتی مربوط به آن، خطای الگوهای مختلف با استفاده از پارامترهای آماری تعیین شد و با مقایسه بین خطاهای ناشی از هر الگو، بهترین روش حل که دارای کمترین خطا بود، تعیین شد. اختلاف خطای مدل سازی با الگوهای مختلف، کم و حداکثر 6% بود. بهترین الگوی عددی در مدل سازی bod، nh3 و رسوبات، الگوی بکار رفته در مدل faster بود. سپس برای آنالیز حساسیت مدل نسبت به پارامترهای تجربی، در هر مرحله مقدار تنها یکی از این پارامترها در بهترین مدل معرفی شده، تغییر داده شد. نتایج آماری خطاهای مدل سازی نشان داد که تغییر روابط تجربی، افزایش قابل ملاحظه ای در خطای مدل ایجاد می کند و در مجموع تأثیر ضرایب تجربی در افزایش دقت مدل سازی بسیار بیشتر از تأثیر الگوهای عددی می باشد.

بر اثر وجود موانع موجود در مسیر عبور جریان همچون پایه های پل ، اسکله ، پوشش گیاهی و... ورتکس ایجاد می شود. از همپوشانی این ورتکس ها و در صورت یکسان بودن فرکانس ورتکس ها که باعث تشدید آن ها می گردد شرایط ایجاد امواج عرضی به وجود می آید. امواج عرضی ایجاد شده در اثر وجود موانع می تواند باعث خساراتی همچون فرسایش ساحل رودخانه ، فرسایش پایه های پل گردد. از این رو بررسی شرایط وقوع این امواج به خصوص در محل پل ها حائز اهمیت است و باید به آن توجه نمود. در مجاری روباز ، موارد زیادی وجود دارد که یک جریان پایدار از مجموعه ای از موانع ثابت موجود در مسیر جریان عبور می کند. این موانع ممکن است پایه های یک پل یا پایه های اسکله و یا پوشش گیاهی (درخت یا درختچه)در حریم سیل گیر رودخانه باشد.برخورد سیال با این موانع می تواند سبب ایجاد امواج عرضی در پایین دست آنها شود.در اثر عبور سیال از این موانع عمود بر مسیر جریان در لبه بالا دست موانع لایه مرزی شکل می گیرد و در لبه پایین دست آنها جداشدگی خطوط جریان رخ می دهد.وجود این موانع وشرایط جریان در عبور از این موانع می تواند سبب تشکیل امواج عمود بر جریان (امواج عرضی) شود. در این تحقیق وقوع امواج عمود بر مسیر جریان در محدوده دو پل پنجم و نادری اهواز بر رودخانه کارون در یک فلوم آزمایشگاهی به طول 6 متر وعرض 72 سانتیمتر و ارتفاع 60 سانتیمتر و با شیب ثابت 0.005 مدلسازی شده است. بدین منظور به کمک مدل فیزیکی وبا توجه به اصول حاکم بر مدل های فیزیکی پایه های پل های موجود به مدل آزمایشگاهی تبدیل شده و آزمایش هایی در محدوده متناظر با دبی های واقعی روی آنها انجام شد.از تقسیم عرض رودخانه به عرض فلوم مقیاس مدل به دست آمد همچنین قطر پایه های مدل شده 4 میلیمتر محاسبه شد.این مدل ها روی صفحات پلاکسی گلاس درون فلوم قرار داده شد. در ابتدا با مدل پل پنجم آزمایش ها آغاز شد که موجی مشاهده نشد به همین منظور یک شبکه 17 ردیفی مشابه آرایش پل پنجم ساخته شد و ارتباط کاهش ردیف با دامنه امواج تشکیل شده به دست آمد که با 3 ردیف از موانع استوانه ای موجی تشکیل نشد . به این ترتیب با توجه به این که مدل پل پنجم شامل یک آرایش 6 ردیفی بود وقوع امواج عرضی به اثبات رسید. پس از برقراری مدل پل پنجم درون فلوم با 4 دبی 2، 3، 4 و5 لیتر بر ثانیه آزمایشات آغاز شد. در حالتی که موانع مستغرق بودند موجی مشاهده نشد. با کاهش تدریجی عمق جریان که توسط دریچه کشویی در پایین دست فلوم صورت می گرفت(2 میلیمتر در هر گام) ابتدا موج نوع 2 و سپس موج 3 و در نهایت موج 4 مشاهده شد. در اینجا تنها به ازای دبی 5 لیتر بر ثانیه درون فلوم امواج عرضی مشاهده شد. سپس مدل پل نادری مورد بررسی قرار گرفت که در حالت موانع مستغرق باز هم موجی مشاهده نشد با کاهش تدریجی عمق امواج 2 ، 3 و 4 به ترتیب تشکیل شد. لازم به ذکر است موج نوع 1 در این آزمایش ها مشاهده نشد. سپس هر دو پل با فاصله 3.65 متر در مدل مورد آزمایش قرار گرفت مشاهده شد که قرار گیری همزمان هر دو پل تاثیری بر امواج عرضی ایجاد شده در هر پل ندارد و این احتمالا" به دلیل فاصله زیاد دو پل می باشد. بیشترین دامنه موج مشاهده شده در آزمایشات 8.3 درصد عمق جریان که مربوط به دبی 5 لیتر بر ثانیه در آرایش 17 ردیفی متراکم بود. کمترین دامنه موج مشاهده شده 1.2 درصد عمق متوسط جریان که مربوط به مدل پل پنجم بود به دست آمد. رژیم جریان در طول آزمایشها زیربحرانی وبیشترین مقدار عدد فرود 0.2 بود. عدد رینولدز در این آزمایشات بین حداقل 139 و حداکثر 365 اندازه گیری شد که در محدوده پیشنهادی لینهارد برای تشکیل امواج عمود بر جریان( یا ) قرار می گیرد.در نهایت معادله ای برای محاسبه دامنه با تعداد ردیف متغیر به دست آمد.

پرش یا جهش هیدرولیکی، از نوع جریان¬های متغیر سریع است و عبارت است از پدیده¬ای که طی آن جریان از حالت فوق بحرانی به حالت زیر بحرانی تبدیل می¬شود. مهم¬ترین کاربردهای پرش هیدرولیکی عبارتند از: 1- کاهش انرژی آب در جریان از روی سدها، سرریزها و دیگر سازه¬های هیدرولیکی و نهایتاً محافظت قسمت-های پایین دست.2- ترمیم و افزایش سطح آب در کانال¬ها به منظور پخش آب و همچنین کاهش فشار بالا برنده(uplift pressure ) در زیر سازه¬ها با افزایش عمق آب در دامنه سازه.3- مخلوط نمودن مواد شیمیایی جهت تصفیه آب یا فاضلاب و نیز جهت مصارف کشاورزی. هدف از این تحقیق بررسی تغییر شکل شوت بلوک و عمق آب پایین دست روی پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی پرش هیدرولیکی، 3 نوع شوت بلوک به عرض 12( b1/b2=1) و 9( b1/b2=0/75) و 6( b1/b2=0/5) میلیمتر، برای هر بلوک 4 دبی(295.152 و 47.7 و 69.175 و 100.55 لیتر بر ثانیه) و برای هر دبی 4 عمق پایاب مورد بررسی قرار گرفت و با برقراری شرایط هیدرولیکی مورد نظر آزمایش¬های این تحقیق انجام گرفت وپس از برداشت داده¬های آزمایشگاهی اقدام به آنالیز این داده¬ها گردید. این تحقیق با استفاده از یک کار آزمایشگاهی بر روی حوضچه آرامش تیپ دو usbrمدل هیدرولیکی سد نمرود در موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو صورت گرفت. نتایج این تحقیق نشان می¬دهد با افزایش عدد فرود پارامترهای نسبت عمق ثانویه به اولیه، طول نسبی جهش و افت نسبی جهش افزایش می¬یابد. همچنین آنالیز داده¬های آزمایشگاهی نشان می¬دهد با افزایش نسبت b1/b2 (نسبت عرض ابتدای شوت بلوک به عرض انتهای آن)، پارامتر¬های نسبت عمق ثانویه به اولیه، طول نسبی جهش و نسبت طول جهش به عمق ثانویه افزایش و پارامتر افت نسبی جهش با کاهش می¬یابد.