1-1- دورنمای تحقیق

همانطور كه بیان شد شكست سد از جمله وقایعی است كه خسارات مالی و جانی زیادی به همراه دارد. لذادر طراحی سدها باید این پدیده به طور كامل مورد مطالعه قرار گیرد تا تمهیدات لازم جهت كنترل سیلابهای بزرگ، ناشی از شكست سد صورت گیرد. به علت رویارویی باآزاد شدن حجم عظیمی از آب پشت سد به صورت ناگهانی و بروز امواج سهمگین با سرعت زیاد و زمان كم برای اخطار عواملی چون میزان سرعت امواج و ارتفاع جریان از دیرباز مورد توجه و مطالعه محققین بوده است. جهت بررسی پدیده شكست، محققین معادلات حاكم بر آبهای كم عمق را در نظر گرفته و با توجه به عدم وجود روش های دقیق ریاضی جهت حل این معادلات در حالت كلی روش های عددی متفاوتی را پیشنهاد كرده اند. این پدیده در ابتدا بوسیله روابط تجربی و تحلیلی و یا ساخت مدلهایی در ابعاد كوچكتر از اندازه طبیعی مورد بررسی و اندازه گیری قرار می گرفت، كه این روشها علاوه بر داشتن مشكلات ناشی از عدم تطابق كامل با نمونه اصلی در اكثر موارد دارای هزینه های بالای اجرایی بودند . اما پس از ظهور كامپیوترهای با قدرت محاسباتی بالا و در راستای آن معرفی روش های حل عددی معادلات دیفرانسیل كه وابسته به استفاده از این ماشین های محاسباتی می باشند، این پدیده نیز همانند دیگر پدیده های علمی بوسیله روش های مختلف عددی مورد تحلیل و بررسی محققین بسیاری قرار گرفت. روش های مورد استفاده در حل عددی معادلات به

خرید متن کامل این پایان نامه :

 لحاظ روش حل معادلات و نوع شبكه بندی محیط مورد بررسی، قابل تقسیم بندی می باشند.اصلی ترین روش های عددی مورد استفاده روش های تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود می باشند كه هر كدام دارای قابلیت ها و معایبی می باشند.

2-1- اهداف تحقیق
خسارات ناشی از پدیده شكست سد در دهه های گذشته به حدی بوده است كه عملا، مطالعه سدها بدون در نظر گرفتن این پدیده در آنها را به امری غیر مهندسی و غیر قابل قبول تبدیل نموده است اثر این پدیده می تو اند باعث خسارات غیر قابل جبران به خود سد و تاسیسات آن و خسارات جانی و مالی فراوان به انسانها گردیده اند. با توجه بهاهمیت مسئله، لزوم شناخت چگونگی عملكرد آن، برآورد محل و مقدار سیلاب و متعاقبا راه های كنترل، ممانعت و مدیریت آن یكی از مهمترین پارامترها در مطالعه این سازه های بزرگ، استراتژیك، پر هزینه و حیاتی می باشد.
با اینكه در دهه های گذشته روش های مختلف تجربی، تحلیلی و عددی برای محاسبه مقدار دقیق این پدیده مورد استفاده قرار گرفته است، ولی تمامی روش های یاد شده از معایب و مزایایی برخوردار می باشند. در این تحقیق از تلفیق یک روش عددی مبتنی بر روش حجم محدود كه در مدلسازی جریان سیالات بسیار مناسب و كاربردی می باشد، به همراه استفاده از روش شبكه بندی محیطی ورنوی كه در مسائل با هندسه پیچیده و نامنظم بسیار تطبیق پذیر و كاربردی می باشد، استفاده گردیده است تا به كمك آنها بتوان پدیده مورد بررسی را به نحوی دقیق تر، با سرعت زمانی بالاتر و روشی قابل تطبیق تر با شرایط نمونه اصلی طرح مورد ارزیابی قرار گیرد.
از طرفی ارائه روش حلی جدید در مهندسی عمران كه در آن از تلفیق دو روش حجم محدود و شبكه بندی ورنوی برای شبیه سازی جریان سیال استفاده شده است، روزنه ای كوچك ولی كاربردی را برای كارهای عددی آتی در این رشته و به خصوص در رشته هیدرولیک و مهندسی آب بوجود می آورد، و امید است مورد استفاده و مفید فایده محققین بعدی كه به روش های عددی علاقه مند می باشد قرار گیرد.

:

با توسعه شهرها و افزایش تقاضای سفرهای درون شهری، نیاز به جابجایی مردم و كالاها طی سالهای اخیر روز به روز افزونتر گشته است . در این میان مهندسین حمل و نقل و برنامه ریزان شهری، تنها راه مدیریت حمل و نقل و ترافیک شهرها را در افزایش سهم حمل و نقل انبوه و عمومی و توسعه مدیریت سیستم های حمل و نقل شهری دانسته اند. چرا كه با توسعه سیستم و افزایش كارایی و مطلوبیت آن، با افزایش سهم سیستم های حمل و نقل عمومی از تقاضای سفرهای شهری، نیاز به استفاده از وسایل نقلیه شخصی كاهش می یابد و این امر می تواند تاثیر بسیار مطلوبی در شاخص های حمل و نقل و ترافیك، نظیر حجم ترافیك، زمان سفر، میزان تأخیر و نیز شاخص های مدیریتی مانند میزان مصرف سوخت و آلایندگی هوا داشته باشد.

خرید متن کامل این پایان نامه :

طی چند دهه اخیر سیستم های نوین حمل و نقل شهری نظیر قطارهای سبك شهری، تراموا، مترو و اتوبوسهای سریع باعث دگرگونی در حمل و نقل شهری شده اند. برنامه ریزان مسائل شهری با بهره گرفتن از این پیشرفت های تكنولوژیكی می توانند راهكارهای متفاوتی در خصوص نحوه برنامه ریزی حمل و نقل شهری ارائه نمایند.
اما در این میان یک نكته بسیار حائز اهمیت است و آن اینكه هیچ تكنولوژی و سیستم نمی تواند برای تمامی موارد پاسخگو باشد. یعنی به بیان ساده تر این تكنولوژی است كه می بایست در خدمت رسیدن به اهداف برنامه ریزان قرار گیرد. گزینه های پیشنهادی برای جابجایی شهری می باید متناسب شرایط متعددی باشد كه مهندسان و برنامه ریزان در مطالعات حمل و نقل شهری لحاظ می نمایند.
با توجه به تنوع سیستم های مختلف حمل و نقل عمومی، از این سیستمها به فرآخور نتایج مطالعات در شهرها استفاده گردیده است. اما مسئله مهم در این میان بهره مندی از تمامی سیستمها در جهت نایل آمدن به بیشترین و با كیفیت ترین میزان جابجایی در شهرها است . می توان در توضیح این مطلب چنین گفت كه كارایی منفرد هر یک از این سیستمها نمی تواند به اندازه كارایی تركیبی آنها در كنار یكدیگر، اثر بخش گردد. چنانچه در تمامی مطالعات حمل و نقل انجام یافته در شهرها، سیستم های متنوع حمل و نقل عمومی را در كنار یكدیگر مورد ارزیابی قرار داد ه اند و در طراحی آنها، شرایط فیزیكی و عملكردی هر كدام مدنظر داده شده است. این امر باعث می گردد كه هر سیستم در عین خدمت دهی در خصوص جابجایی شهری، با تركیب با سایر سیستم های موجود باعث افزایش كارایی كل مجموعه گردد.
با توجه به مطالب گفته شده در این تحقیق با هدف قراردادن افزایش سهم حمل و نقل عمومی از طریق افزایش کارایی سیستمهای ترکیبی مترو و اتوبوس، سعی می گردد با بررسی المان های مرتبط با طراحی ناوگان برای هریک از سیستمها، مدلی جهت بهینه سازی زمان انتظار در ایستگاه های مشترک بین دو سیستم مترو و اتوبوس ارائه گردد. چرا که با بهینه سازی زمان انتظار براساس این مطالعه، می توان به ترکیب بهینه ناوگان براساس شاخ صهایی نظیر میزان مسافر جابجا شده، زمان سفر و مسافت طی شده وسایل نقلیه خصوصی دست یافت.

1-1- دورنمای تحقیق
اصلی ترین روش برای مهار و ذخیره آب جاری رودخانه ها، استفاده و ساخت سدها و بندها بر روی آنها می باشد که در طول تاریخ به شکل ها و با روش های مختلفی ساخته و مورد استفاده قرار گرفته اند. آب موجود در مخزن سدها به علت داشتن پتانسیل بالا همواره به دنبال راهی برای فرار و حرکت به سمت پایین دست سد می باشد و به همین دلیل در توده متخلخل خاک بدنه و پی سدها نفوذ کرده و به سمت پایین دست جریان می یابد. از این رو یکی از عواملی که همواره موجودیت سدها و یا قابلیت اصلی آنها که همان حفظ مقادیر زیاد آب در پشت سد می باشد را مورد تهدید قرار می دهد، پدیده نشت و یا تراوش از بدنه و پی آنها می باشد. این پدیده در تمامی سدهای خاکی و پی سدهای بتنی در مقادیر و اندازه های متفاوت وجود دارد، هدف از تحلیل و بررسی عملکرد این پدیده کنترل و مدیریت آن می باشد تا از بروز خسارات غیرقابل جبران به سدها جلوگیری به عمل آید.

پدیده تراوش که یکی از اصلی ترین عوامل خرابی سدها تا چند دهه قبل بود در ابتدا به وسیله روابط تجربی و تحلیلی و یا ساخت مدل هایی در ابعاد کوچکتر از اندازه طبیعی مورد بررسی و اندازه گیری قرار می گرفت، که این روش ها علاوه بر داشتن مشکلات ناشی از عدم تطابق کامل با نمونه اصلی در اکثر موارد دارای هزینه های بالای اجرایی بودند. اما پس از ظهور کامپیوترهای با قدرت محاسباتی بالا و در راستای آن معرفی روش های حل عددی معادلات دیفرانسیل که وابسته به استفاده از این ماشین های محاسباتی می باشند، این پدیده نیز همانند دیگر پدیده های علمی به وسیله روش های مختلف عددی مورد تحلیل و بررسی محققین بسیاری قرار گرفت. روش های

خرید متن کامل این پایان نامه :

 مورد استفاده در حل عددی معادلات به لحاظ روش حل معادلات و نوع شبکه بندی محیط مورد بررسی، قابل تقسیم بندی می باشند. اصلی ترین روش های عددی مورد استفاده روش های تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود می باشند که هرکدام دارای قابلیت ها و معایبی می باشند.

2-1- اهداف تحقیق
خسارات ناشی از پدیده تراوش در دهه های گذشته به حدی بوده است که عملا، ساخت سدها بدون در نظر گرفتن این پدیده در آنها را به امری غیر مهندسی و غیر قابل قبول تبدیل نموده است زیرا بسیاری از سدها در اثر این پدیده و یا پدیده های مرتبط با آن مانند پدیده بالا زدگی، فشار برکنش و… دچار خسارات غیر قابل جبران به خود و خسارات جانی و مالی فراوان به انسان ها گردیده اند. با توجه به اهمیت مسئله، لزوم شناخت چگونگی عملکرد آن، برآورد محل و مقدار آن و متعاقبا راه های کنترل، ممانعت و مدیریت آن یکی از مهمترین پارامترها در طراحی این سازه های بزرگ، استراتژیک، پر هزینه و حیاتی می باشد.
با اینکه در دهه های گذشته روش های مختلف تجربی، تحلیلی و عددی برای محاسبه مقدار دقیق این پدیده مورد استفاده قرار گرفته است، ولی تمامی روش های یاد شده از معایب و مزایایی برخوردار می باشند. در این تحقیق از تلفیق یک روش عددی مبتنی بر روش حجم محدود که در مدلسازی جریان سیالات بسیار مناسب و کاربردی می باشد، به همراه استفاده از روش شبکه بندی محیطی ورنوی که در مسائل با هندسه پیچیده و نامنظم بسیار تطبیق پذیر و کاربردی می باشد، استفاده گردیده است تا به کمک آنها بتوان پدیده مورد بررسی را به نحوی دقیق تر، با سرعت زمانی بالاتر و روشی قابل تطبیق تر با شرایط نمونه اصلی طرح مورد ارزیابی قرار گیرد.
از طرفی ارائه روش حلی جدید در مهندسی عمران که در آن از تلفیق دو روش حجم محدود و شبکه بندی ورنوی برای شبیه سازی جریان سیال استفاده شده است، روزنه ای کوچک ولی کاربردی را برای کارهای عددی آتی در این رشته و به خصوص در رشته هیدرولیک و مهندسی آب به وجود می آورد، و امید است مورد استفاده و مفید فایده محققین بعدی که به روش های عددی علاقه مند می باشد قرار گیرد.

در مسائل تصمیم گیری به منظور رسیدن به اهداف مورد نظر می توان مسئله را به صورت یک مدل ریاضی تبدیل نمود و از روش های بهینه سازی موجود بهره جست. تبدیل یک مسئله تصمیم گیری به یک مدل ریاضی، مدل سازی نامیده می شود. به طور كلی مدل سازی سیستم ها به دو منظور شبیه سازی و بهینه سازی انجام می گیرد.
مدل های بهینه سازی كه مبتنی بر الگوریتم های ریاضی ای هستند كه قادر به تعیین بهترین و بهینه ترین راه حل برای مسائل می باشند. و این راه حل ها از دقت بالایی برخوردار بوده و باعث افزایش منافع می شوند. این مدل ها می توانند خطی یا غیر خطی باشند. در حالیكه مدل های شبیه سازی به پیش بینی عملكرد سیستم با توجه به مقادیر متغیرهای داده شده توسط كاربر محدود است، مدل های بهینه سازی به صورت خودكار به جستجوی یک گروه بهینه از بین مقادیر متغیرهای تصمیم می پردازند.
الگوریتم ژنتیک یكی از روش های جدید بهینه سازی است كه بیشتر برای بهینه سازی مسائل بسیار پیچیده و غیر خطی به كار می رود. اساس این روش بر مبنای فرایند تكامل است.
در واقع اساس این روش بر پایه اصل “سیر تكاملی جانداران در طبیعت”یا “انتخاب طبیعت” است.

در همه مسائل، الگوریتم ژنتیک به وسیله تابع هدف خود كه از نوع ماكزیمم است، نقطه بهینه را در مسئله میابد.

خرید متن کامل این پایان نامه :

الگوریتم های ژنتیک تفاوت بسیار زیادی با روش های بهینه سازی قدیمی دارند. در این الگوریتم باید فضای طراحی به فضای ژنتیک تبدیل شود. بنابراین الگوریتم های ژنتیک با یک سری متغیرهای كدشده كار می كنند. مزیت كار با متغیرهای كدشده در این است كه اصولاً كدها قابلیت تبدیل فضای پیوسته به فضای گسسته را دارند. یكی از تفاوت های اصلی این روش با روش های قدیمی بهینه سازی در این است كه الگوریتم ژنتیک با جمعیت یا مجموعه ای از نقاط در یک لحظه خاص كار می كند.
روش الگوریتم ژنتیک ضمن آن كه هزینه نسبتاً زیادی در مقایسه با سایر روش های بهینه سازی دارد، در پروژه های چند منظوره و پیچیده كاربرد داشته و نسبتا سریع به جواب می رسد.

:
بحث آبشستگی هرچند قدمتی در حدود 150 سال در علم هیدرولیک دارد، لیكن بدلیل پیچیدگی های خاص آن مورد توجه محققان است، زیرا این پدیده در رودخانه ها و همچنین در اطراف سازه های هیدرولیكی اساساً ممكن است.
فصل اول: کلیات
1-1- تعریف آبشستگی

یكی از مسائل مهم در مهندسی رودخانه مسئله آبشستگی و شستشوی بستر رودخانه می باشد. برای آبشستگی تعاریف زیادی ارائه شده است اما به نظر می رسد كه تعریف تقریباً جامع آن چنین باشد: ” آبشستگی عبارت است از حركت ذرات جامد از محل استقرار اولیه آن ها به مكان دیگری تحت تاثیر جریان سیالی كه آن را احاطه نموده

خرید متن کامل این پایان نامه :

 است.”

فرایند آبشستگی بطور عادی در كف رودخا نه ها و دیواره های آن ها اتفاق می افتد اما حالت بسیار بحرانی آن معمولاً پس از گذشتن جریان از حول یک سازه هیدرولیكی اتفاق می افتد.
2-1- مراحل مختلف آبشستگی
پدیده ی آبشستگی عموماً در هر كجا كه افزایش سرعت روی دهد بوقوع می پیوندد، این افزایش سرعت می تواند ناشی از كاهش سطح مقطع جریان، افزایش دبی، عبوری از مقطع، افزایش شیب و یا كاهش زبری بستر باشد. از آن جایی كه مكانیزم آبشستگی در مكان های مختلف می باشد لذا به دو دسته تقسیم بندی شده است:
1- مرحله ابتدایی
2- مرحله توسعه
3- مرحله تثبیت
4- مرحله تعادل
با وجود این كه چهار مرحله فوق ارائه شده است، لیكن تفاوت مشخصی بین مراحل مختلف وجود ندارد و نمی توان به راحتی مرز مشخصی برای مراحل فوق ارائه كرد. مرحله اول ظرفیت آبشستگی بالایی دارد و حفره ی آبشستگی در این مرحله ایجاد می شود. در مرحله دوم عمق و ابعاد حفره آبشستگی گستر ش پیدا می كند. در مرحله سوم روند تغییرات كاهش می یابد. در این مرحله تنها دیواره ی پایین دست حفره آبشستگیدستخوش تغییرات محسوس است. نهایتاً در مرحله چهارم كه مرحله تعادل است تنها حركت ذرات درون حفره صورت می گیرد بطوری كه ذرات حركت غلطشی دارند و از درون حفره آیشستگی خارج نمی شوند.