کتاب هیدرولیک محیط زیستی جریان در مجاری روباز

کتاب هیدرولیک محیط زیستی جریان در مجاری روباز

تالیف: هیوبرت چانسون

فهرست مطالب کتاب هیدرولیک محیط زیستی جریان در مجاری روباز

مقدمـه مترجم درباره کتاب هیدرولیک محیط زیستی

پیشگفتار

دربارة مؤلف

بخش اول: مقدمه‌ کتاب هیدرولیک محیط زیستی بر جریان در مجاری روباز

فصل اول: مقدمه 

۱-۱- معرفی

۱-۱-۱- بحث: پیشینة مهندسی هیدرولیک

۱-۲- ویژگی‌های سیال

۱-۳- استاتیک سیالات

۱-۴- جریان در مجاری روباز

۱-۵- تمرین‌ها

فصل دوم: مبانی جریان در مجاری روباز

۲-۱- معرفی

۲-۲- اصول پایه‌ای

۲-۳- هیدرولیک جریان در تبدیل‌های کوچک و بدون اصطکاک

۲-۴- پرش هیدرولیکی‏

۲-۵- جریان در مجاری روباز طویل

۲-۵-۱- معرفی

۲-۵-۲- جریان متعادل یکنواخت

۲-۵-۳- محاسبات جریان متغیر تدریجی (GVF)

۲-۶- خلاصه

۲-۷- تمرین‌ها

بخش دوم: مقدمه‌ای بر اختلاط و انتشار آشفتگی در رودخانه‌ها و مصب‌ها

فصل سوم: مقدمه‌ای بر اختلاط و انتشار آشفتگی در آبروهای طبیعی

۳-۱- مقدمه

۳-۲- جریان‌های آشفته و آرام

۳-۳- تعریف‌های پایه‌ای

۳-۴- ساختار بخش

۳-۵- پیوست ۱- کاربردها: نیروی شناوری وارد بر حباب‌ هوای مستغرق

۳-۵-۱- حباب کروی

۳-۵-۲- سرعت بالاآمدن حباب در آب ساکن

۳-۵-۳- سرعت بالاآمدن حباب در گرادیان فشار غیرهیدرواستاتیک

۳-۶- پیوست ۲- ویژگی‌های آب زلال

۳-۷- تمرین‌ها

فصل چهارم: جریان‌های برشی آشفته

۴-۱- معرفی

۴-۲- جت‌ها و جریان‌های حلقوی (وِیک)

۴-۳- جریان‌های لایة مرزی

۴-۴- جریان‌های به‌طور کامل توسعه‌یافته در مجاری روباز

۴-۵- اختلاط در جریان‌های برشی آشفته

۴-۵-۱- معرفی

۴-۵-۲- بحث: اثرات آلودگی بر جریان‌های برشی

۴-۶- تمرین‌ها

۴-۷- حل تمرین‌ها

فصل پنجم: پخش- نظریة پایه‌ای

۵-۱- معادله‌های پایه‌ای

۵-۲- کاربردها

۵-۲-۱- تودة اولیه

۵-۲-۲- تابع گام اولیه C_m(x, 0)

۵-۲-۳- افزایش ناگهانی غلظت توده در مبدأ

۵-۲-۴- اثر مرزی‌های جامد

۵-۳- پیوست ۱- اهداف ریاضی

۵-۴- تمرین‌ها

فصل ششم: انتقال- پخش

۶-۱- معادله‌های پایه‌ای

۶-۲- کاربردهای پایه‌ای

۶-۲-۱- جابه‌جایی-پخش یک جبهة تیز

۶-۲-۲- تودة اولیه واردشده در ۰ = t و ۰ = x

۶-۲-۳- اختلاط عرضی دو آبراهه با غلظت‌های متفاوت

۶-۲-۴- تزریق ناگهانی تودة آلودگی در یک رودخانه

۶-۳- کاربردهای دو یا سه‌بعدی

۶-۴- تمرین‌ها

۶-۵- حل تمرین‌ها

فصل هفتم: اختلاط و انتشار آشفتگی: ۱- اختلاط عمودی و عرضی

۷-۱- مقدمه

۷-۲- مقاومت جریان در مجاری روباز

۷-۳- اختلاط عمودی و عرضی در جریان‌های رودخانه‌ای آشفته

۷-۴- کاربردهای اختلاط آشفتگی

۷-۴-۱- اختلاط عرضی پایین‌دست منبع نقطه‌ای پیوسته

۷-۴-۲- اختلاط عرضی پایین‌دست محل تزریق توده

۷-۴-۳- اختلاط کامل عرضی

۷-۵- بحث

۷-۵-۱- اختلاط اولیه

۷-۵-۲- کاربردها

۷-۶- پیوست ۱- محاسبات ضریب اصطکاک

۷-۷- پیوست ۲- مدل گام تصادفی

۷-۸- پیوست ۳- اختلاط آشفتگی در پرش هیدرولیکی‏ و حفره‌ها

۷-۹- تمرین‌ها

۷-۱۰- حل تمرین‌ها

فصل هشتم: اختلاط و انتشار آشفتگی: ۲- انتشار طولی

۸-۱- مقدمه

۸-۲- انتشار یک‌بعدی آشفتگی

۸-۳- انتشار طولی در آبراهه‌های طبیعی

۸-۳-۱- معادلة پایه‌ای

۸-۳-۲- ضریب انتشار در رودخانه‌های طبیعی

۸-۴- مدل‌های تقریبی برای برآورد انتشار طولی

۸-۴-۱- تقریب ابر منجمد

۸-۴-۲- بحث: حل هایامی

۸-۵- کاربردهای طراحی

۸-۵-۱- کاربرد شمارة ۱

۸-۵-۲- کاربرد شمارة ۲

۸-۶- تمرین‌ها

۸-۷- حل تمرین‌ها

فصل نهم: انتشار آشفتگی در سامانه‌های طبیعی

۹-۱- مقدمه

۹-۲- انتشار طولی در رودخانه‌های طبیعی با نواحی مرده

۹-۲-۱- مقدمه

۹-۲-۲- معادلة پایه‌ای

۹-۲-۳- حل تحلیلی (تزریق لحظه‌ای توده)

۹-۳- انتقال و انتشار مواد آلایندة واکنش‌پذیر

۹-۳-۱- معادلة پایه‌ای

۹-۳-۲- کاربردها

۹-۳-۲-۱- غلظت تودة آلودگی ناگهانی در یک رودخانه

۹-۳-۲-۲- افزایش ناگهانی غلظت توده در مبدأ

۹-۳-۳- بحث

۹-۴- انتقال همراه با واکنش

۹-۴-۱- معادلة پایه‌ای

۹-۴-۲- تعیین مقدار اکسیژن محلول در آبراهه‌های طبیعی

۹-۴-۲-۱- ثابت نرخ اکسیژن‌دهی دوباره و نرخ واپاشی

۹-۴-۳- تحلیل تضعیف DO

۹-۵- پیوست ۱- انتقال تودة هوا- آب در جریان‌های هوا- آب

۹-۶- پیوست ۲- حلالیت نیتروژن، اکسیژن و آرگون در آب

۹-۷- پیوست ۳- ضریب پخش مولکولی در آب

۹-۸- تمرین‌ها

۹-۹- حل تمرین‌ها

فصل دهم: اختلاط در مصب‌ها

۱۰-۱- معرفی

۱۰-۲- سازوکارهای پایه‌ای

۱۰-۲-۱- اختلاط در اثر وزش باد

۱۰-۲-۲- اختلاط در اثر جزر و مد

۱۰-۲-۳- اختلاط در اثر جریان رودخانه

۱۰-۲-۴- بحث: اختلاط ناشی از حفره‌های جزر و مدی

۱۰-۳- کاربردها

۱۰-۳-۱- زبانة شوری

۱۰-۳-۲- چرخش عمودی ماندگار

۱۰-۴- اختلاط آشفتگی و ضریب انتشار در مصب‌ها

۱۰-۵- کاربردها

۱۰-۵-۱- کاربرد شمارة ۱: دریاچة اینو-هانا، هاما-ماتسو (ژاپن)

۱۰-۵-۲- کاربرد شمارة ۲: رود ایپراپا، کویینزلند (استرالیا)

۱۰-۵-۳- کاربرد شمارة ۳: تنگة گیبرالتار

۱۰-۶- پیوست ۱- مشاهده‌های اختلاط و ضریب انتشار در مصب‌ها

۱۰-۶-۱- مشاهده‌های میدانی اختلاط در حفره‌های جزر و مدی

۱۰-۷- تمرین‌ها

۱۰-۸- حل تمرین‌ها

تمرین‌های مروری

 

بخش سوم: مقدمه‌ای بر جریان غیرماندگار در مجاری روباز

فصل یازدهم: جریان‌های غیرماندگار در مجاری روباز؛ ۱- معادله‌های پایه‌ای

۱۱-۱- مقدمه

۱۱-۲- معادله‌های پایه‌ای

۱۱-۲-۱- معرفی

۱۱-۲-۲- شکل انتگرالی معادله‌های سنت- ونانت

۱۱-۲-۳- شکل دیفرانسیلی معادله‌های سنت- ونانت

۱۱-۲-۴- برآورد مقاومت جریان

۱۱-۳- روش‌ مشخصه‌ها

۱۱-۳-۲- شرایط مرزی

۱۱-۳-۳- کاربرد: انتگرال عددی روش مشخصه‌ها

۱۱-۴- بحث

۱۱-۴-۱- معادلة دینامیک

۱۱-۴-۲- محدودیت‌های معادله‌های سنت- ونانت

۱۱-۴-۳- خلاصه

۱۱-۵- تمرین‌ها

۱۱-۶- حل تمرین‌ها

فصل دوازدهم: جریان‌های غیرماندگار در مجاری روباز؛ ۲- کاربردها

۱۲-۱- مقدمه

۱۲-۲- انتشار موج‌ها

۱۲-۲-۱- انتشار یک موج کوچک

۱۲-۲-۲- انتشار یک دبی مشخص (موج یک‌طرفه یا مونوکلینال)

۱۲-۳- مسئلة موج ساده

۱۲-۳-۱- معادله‌های پایه‌ای

۱۲-۳-۲- کاربرد

۱۲-۴- امواج ناگهانی مثبت و منفی

۱۲-۴-۱- معرفی

۱۲-۴-۲- موج ناگهانی مثبت

۱۲-۴-۳- موج ناگهانی منفی

۱۲-۵- مسئلة موج سینماتیک

۱۲-۵-۱- معرفی

۱۲-۵-۲- بحث

۱۲-۶- مسئلة موج پخشیدگی

۱۲-۶-۱- معرفی

۱۲-۶-۲- بحث

۱۲-۶-۳- روش کانژ- ماسکینگام

۱۲-۷- پیوست ۱- توابع خطای گوسی

۱۲-۷-۱- تابع خطای گوسی

۱۲-۷-۲- تابع خطای مکمل

۱۲-۸- تمرین‌ها

۱۲-۹- حل تمرین‌ها

فصل سیزدهم: جریان‌های غیرماندگار در مجاری روباز؛ ۳- کاربرد موج شکست سد

۱۳-۱- مقدمه

۱۳-۲- موج ناشی از شکست سد در آبراهه‌های افقی

۱۳-۲-۱- شکست سد در یک مجرای خشک

۱۳-۲-۲- شکست سد در یک مجرای افقی از ابتدا پرشده با آب

۱۳-۳- اثرات مقاومت جریان

۱۳-۳-۱- اثر مقاومت جریان بر موج شکست سد روی مجرای افقی

۱۳-۳-۲- موج  شکست سد روی یک مجرای شیب‌دار

۱۳-۳-۳- سایر شرایط موج شکست سد

۱۳-۴- شکست سد خاکی

۱۳-۴-۱- مقدمه

۱۳-۴-۲- شکاف خاکریز

۱۳-۵- سایر شرایط جریان

۱۳-۶- تمرین‌ها

۱۳-۷ – حل تمرین‌ها

فصل چهاردهم: مدل‌سازی عددی جریان‌های غیرماندگار در مجاری روباز

۱۴-۱- مقدمه

۱۴-۲- روش‌های تفاضل محدود صریح

۱۴-۲-۱- روش پخشی لاکس

۱۴-۲-۲- روش جهشی (لیپ فراگ)

۱۴-۲-۳- بحث

۱۴-۳- روش‌های تفاضل محدود ضمنی

۱۴-۴- تمرین‌ها

تمرین‌های مروری

 

بخش چهارم: برهم‌کنش میان جریان آب و محیط پیرامون

فصل پانزدهم: برهم‌کنش میان جریان آب و محیط پیرامون؛ ۱- مقدمه

۱۵-۱- معرفی

۱۵-۲- واژگان علمی

۱۵-۳- ساختار این بخش

فصل شانزدهم: برهم‌کنش میان جریان آب و محیط پیرامون؛ ۲- فرایند انتقال رسوب

۱۶-۱- مقدمه

۱۶-۲- ویژگی‌های فیزیکی رسوبات

۱۶-۲-۱- مقدمه

۱۶-۲-۲- سرعت سقوط ذره

۱۶-۳- آستانة حرکت بستر رسوبی

۱۶-۳-۱- مقدمه

۱۶-۳-۲- آستانة حرکت بار بستر

۱۶-۳-۳- آستانة تعلیق رسوبات

۱۶-۴- انتقال رسوبات

۱۶-۴-۱- نرخ انتقال بار بستر

۱۶-۴-۲- نرخ انتقال تعلیق

۱۶-۵- نرخ انتقال بار رسوبی کل

۱۶-۵-۱- معرفی

۱۶-۵-۲- مقاومت جریان در آبراهه‌های طبیعی

۱۶-۵-۳- محاسبات طراحی

۱۶-۶- تمرین‌ها

فصل هفدهم: برهم‌کنش میان جریان آب و محیط پیرامون؛ ۳- خودهوادهی

۱۷-۱- مقدمه

۱۷-۲- هوادهی سطح آزاد در جریان‌های آشفته: سازوکارهای پایه‌ای

۱۷-۲-۱- معرفی

۱۷-۲-۲- سازوکار هوادهی موضعی/ منفرد: ورود هوا در جت‌های غوطه‌ور

۱۷-۲-۳- فرایند هوادهی بین‌وجهی: خودهوادهی روی سرریز پلکانی

۱۷-۲-۴- فرایند هوادهی بین‌وجهی: خودهوادهی در وجه مشترک جت آب

۱۷-۳- تحلیل ابعادی و تشابه

۱۷-۳-۱- مقدمه

۱۷-۳-۲- کاربردها

۱۷-۳-۳- تشابه دینامیکی و اثرات مقیاس

۱۷-۴- روش‌شناسی پایه‌ای در مطالعات جریان هوا- آب

۱۷-۴-۱- مقدمه

۱۷-۴-۲- پردازش سیگنال و تحلیل داده‌ها

۱۷-۴-۳- ا ندازه‌گیری‌های جریان غیرماندگار

۱۷-۵- کاربردها

۱۷-۵-۱- کاربرد جریان جت غوطه‌ور

۱۷-۵-۲- کاربرد جریان روی سرریزهای پلکانی

۱۷-۶- پیوست ۱- پخش حباب هوا در جریان جت غوطه‌ور

۱۷-۷- پیوست ۲- پخش حباب هوا در جریان‌های فوق‌بحرانی خودهوادهی شده

۱۷-۸- پیوست ۳- پخش حباب هوا در جت‌های آبی با سرعت زیاد

۱۷-۹- تمرین‌ها

بخش پنجم: پیوست‌های کتاب هیدرولیک محیط زیستی

پیوست ۱- واژه‌نامه تخصصی

پیوست ۲- فهرست نمادها

پیوست ۳- ثابت‌ها و ویژگی‌های سیال

پ۳-۱- شتاب ثقل

پ۳-۲- ویژگی‌های آب

پ۳-۳- ویژگی‌های گاز

پیوست ۴- تبدیل‌ واحدها

پ۴-۱- مقدمه

پ۴-۲- واحدها و ضریب‌های تبدیل

پیوست ۵- منابع و مراجع کتاب هیدرولیک محیط زیستی جریان در مجاری روباز