وبلاگ

کشور ایران بروی کمربند خشک کره زمین قرار دارد. متوسط بارندگی در ایران در حدود یک سوم بارندگی جهان و کمتر از یک دوم متوسط بارندگی آسیا می‌باشد؛ لذا اهمیت برنامه ­ریزی و مدیریت استفاده از منابع موجود آب امری حیاتی محسوب می‌شود. از این رو، شرایط اقلیمی كشور و نیاز آن به احداث سازه های ذخیره آب، احداث سدها را در دستور كار برنامه­­ریزان قرار داده است كه به عنوان سازه­های مهاركننده آب‌های سطحی و كنترل سیلاب امكان استفاده بیشتر از آب رودخانه­ها را فراهم می­نمایند. مهار سیلاب­ها و آب‌های جاری به کمک احداث سد از امور زیربنائی در رشد و توسعه هر کشور از جمله ایران به شمار می­آید.
در گذشته ایجاد سد عمدتاً با اهداف تأمین آب آشامیدنی و آبیاری مزارع کشاورزی بوده ولی امروز به دلیل نیاز به انرژی برق آبی و اهداف دیگر توسعه بیشتری یافته است. برآورد میزان ۲۰ میلیارد متر مکعب برداشت از آب‌های شیرین جهان خود دلیلی بر اهمیت سد­سازی در دنیای امروز است. یکی دیگر از اهداف مهم سد­سازی بهبود و توسعه شبکه آبیاری و کشاورزی زمین­های پایین­دست است. در کشورهایی مانند ایران که پراکندگی زمانی و مکانی بارندگی­ها نامناسب است و ریزش­های جوی در فصولی صورت می­گیرد که شاید نیاز کمتری به آب باشد و یا قسمت اعظم نزولات در برخی مناطق متمرکز است، تنها راه چاره و مقابله با این مسئله احداث سد می­باشد و این امر به خصوص در کشورهای که متکی به کشاورزی هستند اجتناب­ناپذیر است. احداث سد، کسب و کار و درآمد ملی به همراه دارد. در زمان حاضر شبکه­ های آبیاری وتامین آب کشاورزی در ایران باعث توسعه، بهبود و رونق اقتصادی مناطق شده است. یکی دیگر از اهداف عمده سد­سازی استفاده از نیروی الکتریسیته است. استفاده از این منبع که ارزان­ترین نوع انرژی در اغلب کشورهای دنیاست، بسته به نیاز و ویژگی­های ساختمانی، اهداف متفاوتی دارد. امروزه احداث سد با هدف تولید برق آبی یک امر متداول بوده و کشورهای پیشرفته و حتی در حال رشد کمال استفاده را از این پتانسیل موجود می­برند.

در صورت عدم توجه به شرایط ساختگاهی و ناکافی بودن مطالعات، خطر وقوع خرابی، سد را تهدید می­ کند. مطالعه آماری خرابی در سدهای خراب شده با توجه به وجود شباهاتی در شرایط، امکان ارائه راهکارهای مناسب در طراحی سدها توسط مهندسین را فراهم می­ کند. خرابی در سدها به اشکال مختلفی دیده می­ شود، شایع­ترین علت شکت سدها خصوصاً در سال­های اخیر فرسایش در اثر تراوش و یا رگاب بوده است. اصولاً بروز تراوش در سدهای خاکی امری اجتناب­ناپذیر است. اما می­بایست تراوش طوری مهار شود تا در مدت 50 الی 100 سال بهره ­برداری سد، نتواند به پایداری و ایمنی سد لطمه­ای بزند. با وجود تمام پیشرفت­هایی صورت گرفته در علم مهندسی ژئوتکنیک، معضل تراوش تا به امروز اصلی­ترین مشکلی است که در سدها بروز می­ کند.

• بیان مسئله

شرایط اقلیمی كشور و نیاز آن به احداث سازه های ذخیره آب، احداث سدهای خاکی را در دستور كار برنامه ریزان قرار داده است كه به عنوان سازه های مهاركننده آبهای سطحی و كنترل سیلاب امكان استفاده بیشتر از آب رودخانه ها را فراهم می نمایند. با توجه به مطالعاتی که معمولا قبل از ساخت سد صورت می گیرد، همیشه نمی توان رفتار هیدرولیکی بدنه سد و یا تشکیلات زمین شناسی مجاور آن را به دقت پیش بینی کرد. بنابراین احتمال وقوع تراوش پس از ساخت سد تقریبا قطعی به نظر می رسد. شدت تراوش در بسیاری از موارد تا زمانی که ایمنی سد به خطر نیفتاده است قابل قبول می باشد. از نقطه نظر ایمنی، بررسی خطرات ناشی از تراوش و نفوذ به علت پیچیدگی ذاتی در خصوصیات آنها حائز اهمیت می باشد. بسیاری از مخازن سدهای ساخته شده در جهان دارای تراوش می باشند. این تراوش ممکن است از تشکیلات زمین شناسی ساختگاه یا پی سد و یا از بدنه سد اتفاق بیافتد. از عواقب سوء تراوش می توان به مسائل اقتصادی، گرادیان هیدرولیکی بالا که منجر به پدیده هایی نظیر رگاب یا جوشش و افزایش فشار منفذی که منجر به کاهش تنش موثر می شود اشاره کرد. از این رو، یكی از مهمترین نكات در مراحل مطالعاتی، در طول عملیات اجرایی و پس از ساخت سدهای خاكی، مسئله تراوش از پی و بدنه سد می باشد كه به عنوان معضلی فرا روی طراحان سدها بوده است. لذا ضروری است كه با محاسبه دقیق مقدار دبی تراوش از بدنه و پی سد و بررسی روش­های كنترل یا كاهش آن، به لحاظ فنی و اقتصادی در راستای جلوگیری از خطرات جانی و مالی پرداخته شود.
تخمین دقیق تراوش از بدنه سدهای خاكی چالشی مهم در موضوع طراحی این سازه­های عظیم می­باشد. استفاده از ابزارگذاری شاید تا حدودی تخمین دقیقی از این پدیده در اختیار قرار دهد ولی مشکلات پیش رو از جمله خرابی ابزارها در اثر زمان، صرف هزینه و نیروی انسانی متوالی جهت قرائت و…، این روش را با مشکل روبرو ساخته است. استفاده از روش های حل تحلیلی كه توسط محققین مختلف پیشنهاد گردیده­اند، برای ارزیابی میزان تراوش از بدنه سدهای خاكی واقع بر بستر نفوذناپذیر به دلیل سهولت استفاده ار آن­ها، امری متداول است. ولی، این روش­های تحلیلی از فرضیاتی برای ساده سازی ساخت معادلات استفاده می­ کنند كه ممكن است به خطاهای بزرگ منجر شود.
بنابراین با توجه به مطالب بیان شده در بخش­های قبل، هدف این مطالعه ارائه مدل شبکه عصبی مصنوعی[1] برای پیش بینی دقیق تر میزان تراوش از بدنه سدهای خاكی و از بین بردن مشکلات فوق می­باشد. از این رو، سعی می­ شود براساس داده های ابزار دقیق یک سد خاص و بکارگیری روش های داده کاوی، به پیش بینی پدیده تراوش در سدهای خاکی پرداخته شود.
[1] Artificial Neural Network

تحلیل پایداری شیروانی های خاکی به منظور تعیین محتمل ترین فرایند گسیختگی یا به عبارتی دیگر یافتن کمترین ضریب اطمینان، یکی از مسائل مهم مهندسی ژئوتکنیک است.روش هایی که توسط محققین برای یافتن سطح لغزش بکار گرفته میشود را می توان به دسته کلی تقسیم کرد. که این سه دسته عبارتند از:
(الف) روش عددی حساب تغییرات   (ب) روش توده خاکی     (ج) روش بهینه سازی الهام گرفته از .
از بین روش های ذکر شده روش های بهینه سازی الهام گرفته از طبیعت بیشترین استفاده را برای تعیین بحرانی ترین سطح لغزش داشته است. بهینه سازی سطح لغزش شیروانی ها از مسائل بهینه سازی بدون قید بوده که امروزه این روش ها گستره خوبی داشته اند، هرچند که هنوز امکان زیادی برای گسترش آنها وجود دارد.
در میان روش های گوناگون بهینه یابی، روشی که بتواند سطح لغزش بحرانی را در زمان کوتاهتر و با حجم آنالیز کمتر پیدا نماید نسبت به روش های دیگر از برتری بیشتری برخوردار می باشد. لذا با جمع آوری، مقایسه و تحلیل نتایج بدست آمده از روش های گوناگون بهینه یابی، میتوان روش مناسب جهت تحلیل مسائل مهندسی را انتخاب و پیشنهاد نمود. با تحقیقات و بررسی حتی انجام شده نسبت به الگوریتم های بهینه یابی مختلف جهت تحلیل شیروانی های خاکی،در تحقیق فوق نتیجه زیر حاصل شده است که: جهت یافتن سطح لغزش در شیروانی های خاکی استفاده از الگوریتم جامعه پرندگان به دلایلی که در زیر ذکر میشود مناسب میباشد.

یکی از روش های بهینه یابی نوین، روش جامعه  است که مزایای روش فوق نسبت به سایر روش ها به این شرح می باشد:
1-دارای مکانیزم آسان جهت استفاده از کامپیوتر
2-بررسی روابط ریاضی ساده
3-استفاده از خود تابع هدف به جای استفاده از مشتقات آن بر خلاف دیگر روش ها
4- سرعت بالای همگرایی به جواب این الگوریتم اشاره نمود.
با توجه به  اهمیت تعیین سطح لغزش بحرانی شیروانی ها،در این تحقیق تلاش می شود با تحلیل شیروانی ها به روش بی شاپ اصلاح شده و تلفیق آن با الگوریتم جامعه پرندگان و انتخاب مناسب متغییرهای پایداری شیروانی راه حل مناسبی جهت کاهش میزان آنالیز و همگرایی سریعتر الگوریتم ارائه گردد. روش های بهینه یابی که تا کنون مورد استفاده بوده است دارای محدودیت ها و مشکلات خاص خود میباشند، به عنوان مثال آریا و ، با بهره گرفتن از روش گرادیان مزدوج سطح لغزش غیر دایره ای بحرانی در شیروانی ها را تعیین کرده اند. در این روش نیاز به مشتق مرتبه اول تابع ضریب اطمینان میباشد که در بعضی مسائل از پیچیدگی بالایی برخوردار میباشد.  نیز از روش سیمپلکس برای یافتن سطح گسیختگی استفاده نموده است که در این روش احتمال درگیر شدن در بهینه محلی زیاد میباشد. در سالهای اخیر ملکاوی برای بهینه یابی سطح لغزش از روش مونت کارلو استفاده نموده اند که با توجه به مفاهیم روش بهینه یابی مونت کارلو، استفده از این روش جهت مدل سازی برای استفاده از کامپیوتر مشکل و وقت گیر می باشد.کومبی و همکارانش و محمد حسین باقری پور و احسان شاهسوندی  از الگوریتم ژنتیک برای یافتن سطح لغزش شیروانی های خاکی استفاده نموده اند، که با توجه به مفاهیم روش بهینه یابی الگوریتم ژنتیک و سرعت همگرایی این روش نسبت به روش بهینه یاب جامعه پرندگان مشکل تر و وقت گیرتر می باشد.چنگ و همکارانش از الگوریتم پرندگان جهت یافتن سطح لغزش غیر دایروی در شیروانی های خاکی استفاده  کرده اند. شویی لی از الگوریتم جامعه پرندگان جهت بهینه یابی پایداری سد آش استفاده کرده است. از الگوریتم جامعه پرندگان در بهینه یابی مسائل دیگر مهندسی نیز استفاده شده است از جمله پرز و بهدینان از الگوریتم جامعه پرندگان برای بهینه یابی مقاومت میله های مرکب استفاده نموده است. لی و همکاران برای بهینه یابی سازه هایی با اتصالات پینی از الگوریتم جامعه پرندگان استفاده نموده اند.یانگ و همکاران از الگوریتم اصلاح شده جامعه پرندگان برای انطباق مسائل دینامیکی استفاده نموده اند.

1-1- پیش گفتار:
امروزه علم مکانیک سنگ و مهندسی سازه­های زیرزمینی از مهمترین شاخه­های مهندسی ژئوتکنیک گردیده است.گواه این ادعا گسترش روز افزون نرم افزار­های تحلیل سازه­های زیر زمینی و شیب­های سنگی می­باشد. مهمترین خواسته یک طراح تونل در تحلیل سازه­های زیر زمینی بدست آوردن ناحیه­ی گسیختگی، تنش و تغییر مکان در نقاط مختلف اطراف این سازه می­باشد. این نتایج بسیار حیاتی می­باشند. با بهره گرفتن از این نتایج می­توان مناطقی که نیاز به تقویت دارد را تعیین نمود. گرچه راه حل­های دقیق زیادی برای تحلیل محیط­های سنگی تاکنون ارائه شده است اما با توجه به محدودیت­های روش­های تحلیلی در مدل کردن محیط­هایی با رفتار الاستو پلاستیک، ناهمگن، غیر ایزوتروپ، شرایط مرزی پیچیده، اشکال پیچیده تونل و… علاقه به استفاده از روش­های عددی روز به روز گسترش یافته است. از میان تمام روش­های عددی روش اجزای محدود[1] به دلیل سادگی و انعطاف­پذیری بیشتر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
گرچه در اکثر تحقیقات انجام یافته، رفتار سنگ را الاستیک خطی در نظر می­گیرند اما آزمایشات مقاومت سه محوری نشان می­ دهند که رفتار اکثر سنگ­ها الاستو پلاستیک غیر خطی می­باشد. با توجه به توانایی روش اجزای محدود، مدل کردن گسیختگی این رفتار کار مشکلی به نظر نمی­رسد. علاوه بر روش
 
تحلیل، معیار مورد استفاده برای تحلیل نیز بسیار مهم است. معیار گسیختگی باید بتواند به خوبی رفتار محیط سنگی در شرایط مختلف بارگذاری را مدل کند. معیار­های تجربی زیادی تاکنون ارائه گردیده است اما مهمترین و اجرایی­ترین آنها، معیار هوک-براون[2] و معیار بنیاوسکی[3] می­باشد که هر دو در کار­های اجرایی کاربرد فراوان دارند.
امروزه نرم­افزار­های زیادی در مورد تحلیل فضاهای زیر زمینی وجود دارد که هر یک متکی بر یک روش تحلیلی یا عددی می­باشند. اما با

 تمام تفاسیرهیچ نرم افزار مشخصی را نمی­ شود پیدا کرد که به طور جامع و کامل بتواند تمام خواسته­ های یک مهندس تونل را برآورده کند. این خواسته­­ها شامل

1- ترسیم نواحی گسیختگی اطراف تونل به صورت مشخص و واضح
2- پوشش دادن تمامی معیار­های موجود اعم از تئوری و تجربی
3- مدل کردن تمامی مدل­های رفتاری اعم از الاستیک خطی، الاستو پلاستیک غیر خطی، الاستیک غیر خطی..
4- مدل کردن رفتاری محیط­های سنگی ناهمگن، غیر ایزوترپ،درزه­دارو..
5- تاثیر  المان­های تقویت­کننده مانند راک­بولت و طراحی پوشش محافظ داخلی
منظور نگارنده از ارائه این بحث آن است که هیچ نرم افزار جامع و کاملی که بتواند تمامی ملاک­های مورد نیاز برای همه نوع تحلیل را داشته باشد، یافت نمی­ شود. در نتیجه با تمامی این امکانات هنوز برنامه نویسی در بحث تونل و شیب­های سنگی،برای اهداف خاصی که نرم­افزار­ قادر به پوشش آن نیست، فراوان انجام می­ شود.
در این پژوهش اهداف چندی مد­نظر می­باشد که عبارتند از
1-­­ مقایسه­ ترسیمی بین نواحی گسیختگی یک سازه­ی زیر زمینی در شرایط بارگذاری یکسان، تحت دو معیار هوک-براون وبنیاوسکی در یک محیط سنگی با رفتار الاستیک؛ ومقایسه­ آن با جواب­های تحلیلی ارئه شده
2-­ تاثیر بار ­برشی بر نواحی گسیختگی اطراف تونل
3-­ ارائه مدل رفتاری الاستو پلاستیک غیر خطی با معیار هوک و براون و مقایسه­ نتایج آن با یکی از نرم افزار­های تجاری
قابل ذکر است که کلیه­ مراحل برنامه نویسی در محیط متلب[4] انجام یافته است.
-Finite Element Method
-Hoek&Brown
-Benyavsky
[4]-Matlab

:

الف)بیان مسئله:

با تغییر و تحول های به وجود آمده در سالهای اخیر و حضور فعال بانوان در جامعه ، و نقش کلیدی آنها در نظام خانواده و اجتماعی ، نهاد خانواده با مسایل و چالشهای مختلفی مواجه و باعث دغدغه و نگرانی هایی در میان کارشناسان و نیز خانواده ها شده است ( محمدی ، 1388 ) افزون بر جهان شدن و پیامدهای حاصله از آن ، برنامه های ماهواره ای بیشتر سبب اختلالات روان پریشی و بی خوشتن شدگی مخاطبان ، به ویژه بانوان می شود و از طرف دیگر فراگردهای تفکر مختل ، در اثر مشاهده برنامه های هیجان انگیز و رخوت آور ماهواره ای شکل می گیرد که پرش ایده ها با شتاب فکر ، انسداد تفکر و قطع جریان تفکر سالم را به همراه دارد استفاده از ماهواره در تمامی زمینه های زندگی نوجوانان و جوانان تاثیرات شگرف و عمیقی برجای می گذارد . طبق پژوهش های انجام شده در سالهای اخیر جرایم و جنایات دامنه دار و وحشتناکی همچون زنای با محارم ، مشکلات جنسی شدید در میان نوجوانان دختر و پسری که در سازمان بهزیستی نگهداری می شوند تا به سن قانونی زندان برسند و بیماری های روانی به نوع از تبعات تماشای برنامه های گمراه کننده ماهواره است . ایجاد ضعفهای روحی و

 جسمی ، از بین رفتن قید و بندهای اخلاقی و کشمکش اخلاقی و کشمکش مداوم با خانواده های سنتی و مذهبی ، نوجوانان را از پیشرفت و عداوت و درگیری ها در جامعه افزایش یافته و فرار از قانون زیاد می شود و رعب و وحشت سایه شوم خود را بر جامعه می گستراند . از بین رفتن قوانین دینی و مذهبی ، شکسته شدن حریم ها وچارچوب فرهنگی از طریق رهیابی فرهنگ ناشناس غربی ، کیان و صیانت خانواده ها را متزلزل کرده و همین امر موجب بالا رفتن سرسام آور آمار طلاق در جامعه شده است ، از طرفی دیگر تعداد افراد مجرد در جامعه افزایش یافته که این امر در میان برخی جوانان دختر و پسری که در سن ازدواج قرار دارند موجب برقراری روابط نامشروع شده و مفاسد اجتماعی بی شماری را به باور آورده است . قرآن کریم از آغاز خلقت چگونگی آفرینش زن و مرد را یکسان دیده و آن را در خلال موضوعاتی چون سجده فرشتگان ، دمیدن روح الهی ، تعلیم ، عهد ، وسوسه شیطان ، عصیان ، تلقی کلمات ، توبه و مبدا آفرینش طرح کرده است . این فکر که زن فقط و فقط باید در کنج خانه محبوس بماند و حتی با حفظ حریم و رعایت عفاف هم از علم و از هر کمالی ، الزاما باید محروم بماند و کاری جز اطفای شهوت مرد و خدمتکاری او ندارد و … علاوه بر اینکه با اسلام جور نمی آید ، ضد عواطف انسانی است. شناسایی نیازهای خانواده یکی از پایه های اصلی برای اجتهاد و پژوهش درست در مسائل مربوط به آن است اگرچنین آگاهی به دست نیاید برداشت و فتواها با مشکل همراه خواهد بود موضوع عدم توجه به روحیات و احساسات زن نیز قابل بحث است اگر منظور این باشد که نباید حکم بدون توجه به روحیات خانواده جعل شود، چنین موضوعی مربوط به شان شارع ( قانونگذار) است نه مربوط به مجتهد به عنوان استنباط کننده حکم که صرفا به کشف قرائن و رموز می پردازد ، و اگر منظور آن است که مجتهد گاه در تطبیق قواعد شرعی بر مصادیق خود به دلیل مرد بودن گرفتار غفلت می شود و نمی تواند شرایط ویژه خانواده را که می تواند موضوعی برای حکمی دیگر باشد ، دریابد ، حرف صحیحی است .در حوزه مسائل خانواده اهتمام به قرآن یادآوری از آن نقش تعیین کننده ای دارد ؛ زیرا از یک سو آیات قرآنی در حوزه مسائل خانواده بسیار است و از طرف دیگر روایت ها نیز فراوان و البته با مضامین مختلف . در این میان برخی از بخشهای فقه – به جز آفت های عامی که متوجه ی همه ی ابواب و بخشها است – دچار آسیب های خاص خود است .مسائل خانواده یکی از همین بخشهاست هر پدیده ای که در زندگی آدمی شکل می گیرد در بستر حیات خویش ممکن است گرفتار آفت ها و آسیب هایی گردد که آن را از خاستگاه اصلی اش دور سازد ؛ بنابراین برای جلوگیری از آفت ها و آسیب ها باید نظارتی پیوسته و بیرونی حاکم بر آن باشد لذا بررسی آسیب های اجتماعی خانواده از نظر فقهی و حقوقی خود از ملزومات جامعه امروز ایران می باشد .

بشر از دیرباز با ساخت سد‌ها جهت رفع نیازهای آبی خود آشنا بوده است. از قرن گذشته با گسترش علم و تکنولوژی، ساخت انواع مختلف سدهای بلند با مهار جریان‌های سطحی جهت تأمین نیازهای آب کشاورزی، صنعتی، شرب و کنترل سیلاب و تولید نیروی برقآبی توسعه یافت. در این سدها سرریز به عنوان یکی از سازه‌های هیدرولیکی وابسته، نقش خطیر تخلیه‌ی سیلاب‌های ورودی به مخزن سد را با ایمنی کافی در حالت جریان آزاد یا تحت فشار به پایین‌دست را به عهده دارد. یکی از مشکلات عمده مطرح در سرریز سدهای بلند مسئله‌ی احتمال وقوع پدیده‌ی کاویتاسیون و تخریب‌های ناشی از آن در بستر و جداره‌ی بتنی سرریزهاست که نه تنها عملکرد هیدرولیکی این سازه‌ها و سد را دچار اخلال می کند بلکه خسارات قابل‌توجهی را به سازه‌ی سرریز وارد می کند. ازجمله سرریزهایی که در اثر بروز این پدیده دچار آسیب گردیده‌اند می‌‌توان به سرریز تونلی سد گلن کانیون[1] در آمریکا و سرریز آزاد سد کارون1 در کشورمان اشاره نمود.
در سرریز سدهای بلند به دلیل بالا بودن سرعت جریان (بیش از m/s 20) هرگونه تغییر در هندسه‌ی مجرا، زبری بستر و جدار، انحنا در مسیر جریان و وجود درزهای اجرایی در جدار موجب جداشدگی جریان از جداره‌ی مجرا و کاسته شدن موضعی فشار از میزان فشار بخار آب می‌گردد. در این صورت با بروز پدیده‌ی کاویتاسیون، آب در دمای محیطی خود از حالت مایع به حالت به بخار تبدیل و حباب‌های کاویتاسیون (حباب‌های بخار آب) تشکیل می‌شوند که با حرکت همراه آب به مناطق با فشار بالا از بین می‌روند. اضمحلال این حباب‌های کاویتاسیون که توأم با تولید موج‌های فشاری قوی ناشی از انفجار حباب‌ها و آزاد شدن مقدار قابل توجه انرژی می‌باشد، اگر در نزدیکی جداره‌ی سرریز رخ دهد باعث فرسایش و خوردگی سطح بتنی سرریز گردیده و در صورت تداوم، خسارات هنگفتی را به جداره و سازه وارد می کند.
تحقیقات صورت گرفته در زمینه‌ی بررسی پدیده‌ی کاویتاسیون و روش­های پیشگیری از آن در سرریزها نشان داده است که استفاده از بتن مقاوم و اصلاح انحنا و جداره جریان، سرریزهای پلکانی و هوادهی به جریان از روش­های مناسب جهت پیشگیری وقوع این پدیده و کاهش خسارات ناشی از آن می­باشند که در این بین موثرترین و اقتصادی‌ترین روش برای پیشگیری و کاهش خسارات ناشی از این پدیده، هوادهی می‌باشد.
ورود هوا به داخل جریان در سرریزها باعث تغییر بسیاری از خصوصیات جریان می­ شود که از جمله آن­ها می­توان به تغییرات در چگالی جریان، تغییرات سرعت و فشار و تغییر وضعیت توربولانسی جریان اشاره کرد که برخی از این تغییرات مفید و برخی دیگر برای سیستم

 هیدرولیکی مورد مطالعه مضر می­باشند.

هزینه گزاف و مدت زمان طولانی احداث سازه­های هیدرولیکی و توجه به اینکه هنوز انجام آزمایش کماکان به عنوان دقیق­ترین روش در بررسی مسائل و مشکلات پیش روی اینگونه سازه­ها مطرح می­باشد، محققان و طراحان را بر آن داشته تا با شبیه سازی جریان واقعی بر روی مدل­های فیزیکی و انجام آزمایشات گوناگون در پی مرتفع کردن مشکلات و مسائل مذکور باشند. بدین دلیل استفاده از مدل­های عددی در دهه­های اخیر بسیار توسعه یافته است.
مهمترین امتیاز یک برآورد محاسباتی عددی، هزینه پایین و سرعت قابل ملاحظه آن است. همچنین حل عددی مسائل، اطلاعات کامل و جزئیات لازم را به ما خواهد داد و مقادیر متغیرهای مربوطه را در سراسر حوزه مورد مطالعه به دست می­دهد. برخلاف شرایط نامطلوبی که ضمن آزمایش پیش می­آید، مکان­های غیرقابل دسترس در کارهای محاسباتی عددی کم می­باشد. بدیهی است از هیچ بررسی آزمایشگاهی نمی­توان انتظار داشت تا تمام متغیرهای دخیل در پدیده مورد مطالعه را در کل میدان جریان اندازه گیری نماید بنابراین جهت تکمیل اطلاعات آزمایشگاهی، حل عددی هم زمان نیز ضرورت پیدا می­ کند.

1-2       بیان مسئله

سال‌های مدیدی است که حوادث مربوط به پدیده‌ی کاویتاسیون ذهن مهندسان را در نقاط مختلف جهان به خود معطوف کرده است. پدیده‌ی کاویتاسیون پدیده‌ی نام آشنایی است که در اکثر سازه‌های هیدرولیکی که در معرض جریان‌هایی با سرعت بالا قرار دارند ازجمله سرریز سدها، به عنوان یک خطر و چالش بزرگ مهندسی تلقی می‌شود. البته لازم به ذکر است که عامل موثر بر روی این پدیده تنها به سرعت محدود نمی‌شود و وجود مجموعه‌ای از عوامل متعدد منجر به وقوع این پدیده می‌گردد.
در سرریزهای بلند در نواحی انتهایی، سرعت جریان فوق‌العاده افزایش و عمق جریان کاهش می‌یابد. ترکیب این عوامل باعث کاهش شاخص کاویتاسیون[2] می‌گردد. در نتیجه نقطه‌ای از سازه با نامنظمی نرمال می‌تواند تبدیل به نقطه‌ی شروع کاویتاسیون در سازه گردد. در چنین حالتی این امکان وجود دارد که با کاهش سرعت جریان و یا با افزایش فشار جریان در مرزها از وقوع این پدیده جلوگیری کرد. توجه به این امر ضروری است که شکل هندسی سرریز نیز در وقوع و یا عدم وقوع پدیده‌ی کاویتاسیون نقش قابل ملاحظه‌ای ایفا می‌کند. برای جلوگیری از وقوع پدیده‌ی کاویتاسیون باید موقعیت نقاطی را که در آن‌ ها ممکن است با افزایش سرعت، فشار تا حد فشار بخار مایع کاهش می‌یابد، شناسایی کرد.
هوادهی جریان به عنوان عامل موثر در از بین بردن یا کاهش تخریب­های ناشی از کاویتاسیون در سرریزهای آزاد و تونلی تحت­فشار، تاثیر قابل توجهی بر روی ساختار هیدرولیکی جریان از جمله میدان­های فشار و سرعت داشته و در سال­های اخیر شناخت صحیح الگوی جریان و تاثیرات ناشی از هوادهی در سرریزهای تحت­فشار دارای سیستم هواده، از جمله مباحث مورد مطالعه تعدادی از محققین بوده و به علت پیچیدگی خاص جریان­های دو فازی و روشن نبودن دقیق ارتباط میان هوادهی جریان با کاهش خسارات ناشی از کاویتاسیون، هنوز به مطالعات دامنه­داری در خصوص این موضوع نیاز می­باشد.
[1]  Glen Canyon
[2] Cavitation Index