![سیلاب و انتقال رسوب](https://payanbama.ir/wp-content/uploads/2024/05/سیلاب-و-انتقال-رسوب.jpg)
قیمت 19,000 تومان
2-1-مقدمه. 5
2-2- رودخانه، سیلاب و انتقال رسوب .. 5
2-3- اهمیت انتقال رسوب در رودخانه ها 6
2-4- مدل. 7
2-5- انواع مدل ها 9
2-6-مؤلفه های مدلسازی حوزه 10
2-6-1- واسنجی مدل. 10
2-6-2- صحت سنجی مدل. 11
2-9- نقش مدل ها در پیش بینی روند فرسایش و رسوبگذاری در محدوده مطالعاتی. 12
2-9-1- مدل های تجربی. 12
2-9-2- مدل ها و نرم افزارهای کامپیوتری.. 13
2-10- استفاده از مدل در سیلاب و انتقال رسوب.. 14
2-10-1- شبيهسازي جريان در رودخانه. 14
2-11 سیلاب .. 16
2-12- ارزیابي خسارات سيلاب.. 17
2-13- انتقال رسوب و اثرات آن. 19
2-13-1- انتقال رسوب و پیامدهای اجتماعی. 21
2-13-2- انتقال رسوب و پیامدهای اقتصادی.. 21
2-13-3- انتقال رسوب و پیامدهای زیست محیطی. 22
2-13-4- رسوب و تغییرات بستر. 22
2-14- بررسی انواع رودخانه ها از دیدگاه انتقال رسوب.. 23
2-15- اثرات انتقال رسوب بر رفتار رودخانه و عملکرد مخازن سدها 23
2-16- منابع تغذيه رسوبي رودخانه ها 24
2-13 عوامل مؤثر بر انتقال رسوب.. 25
2-17- اهمیت تعیین بار رسوبی رودخانه ها 25
2-18- شکل هاي مختلف انتقال رسوب در رودخانه ها 26
2-18-1- بار انحلالی: 27
2-18-2 – بارکف: 28
2-18-3- بار معلق: 28
2-19- نمونه برداری از مواد معلق. 29
2-19-1- نمونه بردارهای بار معلق. 29
2-19-2- روش هاي نمونه برداري از مواد معلق : 31
2-20- روش های برآورد رسوب معلق. 32
2-21- محاسبه رسوب معلق با استفاده از منحنی سنجه رسوب و دبی هاي متوسط روزانه : 32
2-22- محاسبه رسوب معلق با استفاده از روش اداره عمران ايلات متحده(USBR) 33
2-22-1- منحنی سنجه رسوب.. 33
2-22-2 – انواع منحنی سنجه. 34
منابع
سیلاب و انتقال رسوب
مقدمه
هیدرولیک رسوب دانشی است که چگونگی فرسایش، حرکت و رسوبگذاری مواد رسوبی در کانالها و رودخانهها را مورد بحث قرار میدهد. این علم برپایه علومی چون مکانیک سیالات، هیدرولیک رودخانه و رسوبشناسی استوار میباشد. از آنجا که خسارات وارده رسوبات رودخانهای به طبیعت، کشاورزی و سازههای آبی بسیار گسترده و زیانآور است، شناخت دقیق آن از اهداف مهم مهندسان هیدرولیک میباشد. برای جلوگیری یا به حداقل رساندن خسارات وارده باید سه فرآیند فرسایش، انتقال و تهنشینی مواد رسوبی را مورد مطالعه قرا داد. به عنوان مثال ذرات رسوبی در حین انتقال به توربینها، پمپها، پایههای پل و پوشش کانالها خسارات زیادی وارد میکنند. در این فصل علاوه بر ذکر مبانی نظری، با توجه به موضوع تحقیق، اشاره به منابع تحقیقاتی نرمافزارهای HECRAS 4.1 و GEP 4.3 خواهد شد.
رودخانه، سیلاب و انتقال رسوب
رودخانهها یکی از منابع حیاتی انسان و سایر موجودات زنده میباشد. درحالت طغیان رودخانهها این منبع زندگی باعث نابودی و وارد شدن خسارات جبرانناپذیری گردیده است. شناخت رفتاری رودخانه و انجام فعالیتهای سازگار با طبیعت رودخانه و اقدامات مهندسی بهجا همواره دغدغه مهندسین درگیر در این زمینه بوده است و همیشه به ابزاری جهت شبیهسازی پدیده مورد نظردر رودخانه نياز بودهاست. یکی از مهمترین ابزارها، مدلهای مقياسی (مدلهای فیزیکی) میباشد که در قرن اخیر به طور گستردهای مورد استفاده مهندسین و محققین قرار گرفتهاند.
کاربرد جدی این مدلها که پایه تئوریک آن در قرن نوزدهم توسط فرود (Froude) گذاشته شده به دهههای 1930 و 1940 میلادی برمیگردد که با موفقیت زيادی همراه بوده وجوابهای کمی ونسبتاٌ دقیقی را در اختيار طراحان و مهندسین قرار دادهاست. اما با توجه به توسعه فعالیتهای مهندسی رودخانه و ازدیاد ابعاد پروژههای مرتبط با رودخانه، مدلهای مقياسی کارآیی کمتری از خود نشان دادهاند، زیرا محدوده مورد مطالعه طراحان وسیعتر از حدی بود که در مدلی با مقياس قابل قبول شبیهسازی شود. علاوه بر آن زمانهای شبیهسازی نیز بعضاٌ در حدی میباشد که استفاده از مدل مقياسی را غیر ممکن میسازد.
پیشبینی سیلاب قبل از وقوع، هشدار آن و روشهای غیر سازهای مهار سیل، یکی از راهکارهای مؤثر در کاهش خسارت سیل میباشد، که به عنوان ابزاری برای مدیریت سیل از اهمیت زیادی برخوردار هستند. سیلابی بودن اکثر حوزههای کشور، گسترش طرحهای توسعه منابع آب در حوزهها و پیشرفت فنآوریهای کامپیوتری ضرورت مدیریت سیلاب از طریق مدلسازی را دوچندان کرده است.
با تمام اهمیتی که آب در اقتصاد ایران دارد، سیلابها هر ساله حجم عظیمی از آبها و خاکهای حاصلخیز کشور را از دسترس خارج نموده و به کویرها، دریاچهها و دریا انتقال میدهند (علیزاده، 1381). تداوم این وضعیت، صدمههای جبرانناپذیری بر منابع آب و خاک کشور وارد میکند. از این رو در کنترل و مبارزه با این پدیده شناخت عوامل و پارامترهای موثر بر سیلاب اهمیت بسیار زیادی دارد. به عبارت دیگر قبل از هرگونه برنامهریزی برای کنترل سیل، باید رفتار و فرآیندهای آن را شناخت (Smith ,1992).
اهمیت انتقال رسوب در رودخانه ها
در کشور ما اطلاعات دقیق و صحیح از فرسایش، انتقال رسوب و رسوب گذاري کم است و بین اندازهگیريها و برآوردهاي انجام شده نیز اختلاف زيادي مشاهده میشود. جوان بودن تحقیقات در این رشته و فقدان اندازهگیريهاي درازمدت رسوب، مانع از دستيابی به اعداد قابل اعتماد شدهاست. با توجه به اینکه در رودخانهها همواره فرسایش و انتقال رسوب صورت میگیرد، بنابراین بررسی ظرفیت حمل رسوب جريان و مکانیسم انتقال رسوب در هیدرولیک رودخانه و مورفولوژي آن، از اهمیت ویژهاي برخوردار میباشد.
از سال 1970 به بعد، اندازه گیري و برآورد بارمعلق به دلایل گوناگون و متعدد، شامل مسئله گلآلودگی و انتقال رسوب، بحث کیفیت آب، رسوبگذاري مخازن و کانالها، فرسایش و تلفات خاك مورد توجه قرار گرفت. با وجود مطالعات و تحقیقات زيادي که در دو دهه اخیر در مورد مسئله فرسایش خاك، حمل رسوب و سرانجام ته نشست آنها به عمل آمده، اما هنوز راهی طولانی براي فهم کامل این پدیده باقی مانده است (.Horowitz, 2002 Ferguson, 1986).
کشور ایران با فرسایش بیش از یک میليارد تن در سال ، رتبه اول تخریب در دنيا را دارا بوده و روزانه سیل در حدود 300 میلیون تومان و خشکسالی 100 میلیون تومان خسارت وارد می نماید (مهدوي، 1380). درایران نیز سالانه بیش از 100 میلیون مترمکعب از گنجایش سد هاي مخزنی به خاطر رسوبگذاري کاسته می شود (موسوی و صمدي بروجنی، 1375). از این رو برآورد بار رسوب معلق که قسمت اعظم رسوب ته نشین شده در مخازن را تشکیل می دهد، بسيار حائز اهمیت است. اندازه گیري رسوب معلق رودخانهها از سال1343 آغاز و تا پايان سال آبی 76-1375 تعداد 715 ایستگاه رسوب سنجی با 244000 رکورد در سطح کشورگزارش شده است (تماب، 1376 ).
در این ایستگاهها غلظت يا گل آلودگی جريان اندازه گیري و نتایج حاصل از آن، در مطالعات مرتبط با مدیریت منابع آب، فرسایش و رسوب و مسائل زیست محیطی استفاده می شود. بخش عمده رسوب حمل شده بوسیله اکثر رودخانهها را بار معلق تشکیل میدهد. به همین علت تعیین مقدار بارمعلق رسوب رودخانه در مطالعات مهندسی رودخانه و منابع آب حائز اهمیت است. به مطالعه رسوب معلق به سه دلیل توجه بیشتري شده است: اول اینکه بار معلق شاخصی از تحویل رسوب از کل سطح آبخیز است؛ در حالی که بار بستر شاخصی از شرایط بستر در زمان نمونهبرداري است.
دوم اینکه، غلظت مواد حاصلخیز در بار معلق خیلی بیشتر است؛ در نتیجه اهمیت آن نیز بیشتر از بار بستر است (صادقی و همکاران، 1384). و دلیل سوم اینکه معمولاً بار معلق بدون تماس با کف رودخانه است و از ذرات رس، سیلت و و شن ریز تشکیل شده است که نمونهبرداري و اندازهگیري آن به مراتب آسانتر از بار بستر است (Mimikou, 1982). رسوب انتقال یافته توسط رودخانهها به مخازن، ظرفیت ذخیره آنها را کاهش داده و بر کیفیت آب قابل استفاده شده برای نیروگاههای برق، آبیاری و کاربردهای صنعتی و خانگی تأثیرگذار است (Kumar and Rastogi, 1987).
مؤلفه های مدلسازی حوزه رسوب
واسنجی مدل
واسنجی مدل فرآیندی است که در طی آن مقادیر پارامترهای معرفی شده به مدل، با هدف دسترسی به نتایج مشابه با دادههای واقعی و طبیعی تصحیح میشود (موسوی ندوشن و داننده مهر، 1384). فرآیند واسنجی میتواند به صورت کاملاٌ دستی با استفاده از قضاوت مهندسی به روش تصحیح مکرر پارامترها و محاسبه بهترین برازش بین هیدروگرافهای محاسبه شده و مشاهده شده، انجام پذیرد. بهترین شبیهسازی، خروجی نزدیک به دادههای اندازهگیری شده خواهد بود. برای مدلهای ریاضی باید مراحل واسنجی و صحتسنجی صورت گیرد. همانطور که گفته شد در مرحله واسنجی مجموعهای از عوامل به نحوی اصلاح میگردند که نتایج حاصل از مدل و مقادیر اندازهگیری شده در طبیعت، تطابق داشتهباشند، شکل(2-1).
قبل از واسنجی، کاربر باید از صحت عملکرد مدل و کامل بودن فایل ورودی اطمینان حاصل کند. به عنوان مثال در مطالعه هیدرولیک جريان، معمولاٌ از اطلاعات اندازهگیری شده دبی جريان و تراز سطح آب برای واسنجی استفاده میگردد. در این حالت ضریب زبری عمدهترین عاملی است که مورد واسنجی قرار میگیرد. ولی در مدلهای دو بعدی و سه بعدی، جريان غیرماندگار و مدلهای فرسایش و رسوب، اطلاعات بیشتری برای واسنجی مورد نيز میباشد. از جمله تغییرات مکانی و زمانی دبی جريان و تراز سطح آب، غلظت رسوب، تراز و شکل بستر و تراز سرعت از جمله اطلاعاتی هستند که برای واسنجی اینگونه مدلها مورد نيز میباشد (راهنمای مطالعات فرسایش و رسوب در ساماندهی رودخانهها، 1386).
شکل هاي مختلف انتقال رسوب در رودخانه ها
مواد رسوبی در رودخانهها عموما به دو صورت بار بستر و بار معلق جابجا میشود. عواملی نظیر خصوصيت دانه بندي، چگالی دانهها، دماي آب، هیدرولیک جريان و مشخصههاي هندسی رودخانه در نحوه انتقال مواد رسوبی تأثیرگذار میباشند. بارکل مجموع باربستر و بار معلق است که به عنوان آورد رسوبی رودخانه قلمداد می شود.
بار شسته مواد رسوبی ریزدانه است که در اثر بارندگی از سطح خاك حوزه آبخیز فرسایش يافته و وارد شبکه آبراههها میشود. در خصوص بار معلق بستري نیز بخشی از دانههاي رسوب موجود در بستر به حالت معلق در آمده و همراه جريان آب حمل میشود. مجموع باربستر و بار معلق بستري به عنوان بارمواد بستر[1] بوده و معرف مواد رسوبی برخاسته از بستر رودخانه میباشد (راهنماي مطالعات فرسایش و رسوب در ساماندهی رودخانه ها، 1386).
باربستر و بار معلق بستري همواره در تعامل با یکدیگر بوده و چنانچه در بازهاي از رودخانه تنشهاي هیدرولیکی افزایش يابد (به علت کاهش مقطع جريان و يا افزایش شیب بستر) بخشی از باربستر به حالت معلق در آمده و میزان بار معلق بستري افزایش میيابد. در صورت کاهش تنش هیدرولیکی (به علت کاهش بده جريان، افزایش مقطع و يا کاهش شیب رودخانه) بخشی از بار معلق ترسیب گردیده و به صورت باربستر جابجا میشود. دراین قسمت جزئيات بیشتري از شکلهاي مختلف انتقال رسوب (مواد مختلفی را که با آب حمل میشوند میتوان به سه گروه، شامل بار انحلالی ، بار معلق و بارکف (بار بستر ) تقسیم کرد) به اختصار تشریح میشود.
روش های برآورد رسوب معلق
بطور کلی روشهاي برآورد غلظت رسوب معلق رودخانهها به دو دسته تقسیم شده است. دسته اول روشهاي مبتنی بر قوانین دینامیک و مکانیک سيلات که عموماً توسط متخصصان و صاحبنظران علم هیدرولیک ارائه شده است؛ و دسته دوم روشهاي مبتنی بر اندازهگیريهاي مستقیم و تحلیلهاي آماري، که بیشتر توسط صاحبنظران علم هیدرولوژي توصیه شده است (میرابوالقاسمی و مرید، 1374). طبق تقسیمبندي Preston et al(1989) سه طبقه عمده از روش هیدرولوژیکی دیده میشود که عبارتند از: برآوردکنندههاي رگرسیونی، برآوردکنندههاي ميانگین، و برآوردکنندههاي نسبتی.
در برآوردگرهاي رگرسیونی مقادیر اندازهگیري شده دبی آب و رسوب در مقابل یکدیگر رسم شده و سپس تابع مناسبی بر دادهها برازش داده میشود (جواهري و همکاران، 1384). از ميان روشهاي فوق، منحنیهاي سنجه رسوب، که جزء برآوردگرهاي رگرسیونياند، بر اساس روابط بدست آمده از اندازهگیريهاي مستقیم دبی جريان- غلظت رسوب عمل میکنند و معمولاً در مقياسهاي زمانی غیرمنفرد و پیوسته (روزانه، ماهانه، و سالانه) بعنوان مبناي مشاهدهاي در برابر مقادیر برآوردي در نظر گرفته میشوند (دفتر استانداردها و معيارهاي فنی، 1386).
همچنین از آنجا که بیشترین مقدار بار رسوب انتقالی در زمان سیلابهاي منفرد مشاهده میشود، لذا در مقياس سالانه، تغیییرات رسوبدهی در ارتباط با تعداد وقایع سیلابی رخ داده میباشد که بصورت هیدروگراف سالانه نیز قابل ترسیم است. بنابراین با ثبت دادههاي دبی متوسط روزانه در طی سال میتوان با استفاده از معادله سنجه، رسوبدهی سالانه را با دقت قابل قبولی برآورد کرد (Rovira et al. 2006).
جهت مشاهده نمونه های دیگر از ادبیات و مبانی نظری مهندسی کشاورزی کلیک کنید.
نمونه ای از فهرست منابع فارسی
- – – الوانکار، س. ر.، ثقفيان، ب. 1388. مدلسازی سیلاب در حوزه آبخیز رودخانه کن به وسیله مدل توزیعی ADHM، مجموعه مقالات پنجمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران (مدیریت پایدار بلايی طبیعی) گرگان. ص 1327-1319
- -اعظمی، ا.، نجفینژاد، ع. و عربخدري، م. 1384 . ارزيابی مدلهاي هیدرولوژیکی در برآورد با رمعلق رسوبی جريان پایه و سیلابی در حوزه سد ایلام. سومین همایش ملی فرسایش و رسوب، 5.ص.
- – اسديانی یکتا.، ا، سلطانی.، ف ، 1387، مقایسه برآورد میزان بار معلق ورودي به مخزن سد اکباتان با استفاده از مدلهاي هوشمند عصبی -فازي،(ANFIS)، شبکه عصبی مصنوعی(ANN) و منحنی سنجه رسوب.
- – اعلمی،، م. ت. ، احمدیان، م. و تیموری مقدم، ع. ، 1388، براورد تغییرات پایاب سدشهید مدنی بااستفاده از نرمافزار HEC-RAS 4.0 ، هشتمین سمینار بین المللی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز.
- -بانک آمار و اطلاعات ایستگاه هاي آب و هواشناسی کشور،1371، دفتر مطالعات پایه منابع آب، تماب سابق(وزارت نیرو).
- – بشارت، م.، ح. زینیوند.، 1391، تعیین مناسبترین روش برآورد رسوب معلق درایستگاه هیدرومتری نام ایستگاه ، نهمین همایش بینالمللی مهندسی رودخانه، اهواز.
- – بنی حبیب، م.ا ، معصومی، ا ، 1387، اثر غلظت بالاي رسوب بر طغیان رودخانه ها، مطالعه موردي رودخانه ماسوله، مجموعه مقالات دومین کنفرانس هیدرولیک ایران، تهران.
- – بهرامی، م.، رحیمی، ع.، کنگی، ع. و کرمی، م.، 1388، محاسبه بار کل رسوب رودخانه فیروزآباد در محل سد هایقر با استفاده از روشهای هیدرومتری، هیدرولیکی و تجربی( MPSIAC) در قالب GIS ، فصلنامه رسوب و سنگ رسوبی، سال دوم، شماره چهارم.
- – بهرنگی، ف.، م. ع.، بنیهاشمی، ع.، پوربوجاریان، م. م .، امینی.، 1388، مقایسه نتایج مدل عددی HEC RAS با مقادیر واقعی در رسوبگذاری مخزن سد لتیان، هشتمین سمینار بینالمللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران.
- – پوراغنیانی، م.ج.، دومیري گنجی، م.، یوسف پور، ا. و قرمز چشمه، ب. 1386 . مروري بر روشهاي برآورد بار معلق (مطالعه موردي: حوزه آبریز صیدون). گزارش فنی، مجله تحقیقات منابع آب ایران 3 (3): 75-73.
- – تلوري،ع. 1375 . مدلهاي هیدرولوژیکی به زبان ساده. انتشارات مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع،118 صفحه.
- – تلوری ع. 1376. عوامل مؤثر در وقوع یا تشدید سیل و خسارات آن. کارگاه آموزشی – تخصصی مهار سیلاب رودخانهها، دانشگاه صنعتی شربف، صفحات138-159.
- -.تلوري، ع. 1376. عوامل مؤثر در وقوع یا تشديد سيل و خسارات آن، كارگاه آموزشي، تخصصي مهار سيلاب رودخانه ها، ارديبهشت ماه، انجمن هيدروليك ايران..
- – تلوري،ع . 1376. مديريت مهار سيلاب ((كاهش خسارات سيل))، كارگاه آموزشي، تخصصي مهار سيلاب رودخانه ها، ارديبهشت ماه، انجمن هيدروليك ايران
- – تلوري، ع. 1379. كنترل سيلاب، جزوه درسي، دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان.
- – تلوری،ع، 1381. طرحهای جامع کنترل سیلاب، سمینار کاهش اثرات و پیشگیری سیل، 25 و 26 دی، دانشگاه گرگان.
- – تماب . 1376 . بانک اطلاعات رسوب، بولتن وضعیت منابع آب کشور . ص 15.
- ..
- …
نمونه ای از منابع لاتین
- Achite, M., and Ouillon, S. 2007. Suspended sediment transport in a semiarid Algeria. Arab J Geosci. DOI. 15p.
- Aminuddin, AB. Ghani, H.MD. Azamadulla, 2011, Gene expression programming for sediment transport in sewer pipe system, jurnal of pipline systems engineering and practice. 102-106.
- Arabkhedri, M., F.S. Lai, I. Noor-Akma and M.K. Mohamad-Roslan. 2010. An application of adaptive cluster sampling for estimating total suspended sediment load. J. Hydrology Research 41(1): 63-67.
- Ariffin, J., Abdul Ghani, A., Zakaria, N., Shukri Yahya, A., (2003), “Sediment
- Asselman, N.G.M. 2000. Fitting and interpretation of sediment rating curves. Journal of Hydrology, Vol. 234. p. 228-248.
- Babovic V, Keijzer M. 2000, Genetic programming as a model induction engine. J Hydroinf ;2(1):35–60.
- Banasik, K., and Walling, D.E. 1996. Predicting sedimengraph for a small agricultural catchment. Nordic Hydrology, 27: 4. 275-394.
- Beven, K. J. 2000. Rainfall-runoff Modeling. John Willey and Sons Ltd, England. 200 pp.
- Blanco, M.L.R., Castro, M.M.T., Palleiro, L., and Castro, M.T.T. 2010. Temporal
- Bogardi, J., 1978, Sediment transport in alluvial streams, Akademia Kiado, Budapest, Hungary.
- Branson, F. A. and Owen, J. B. 1970. Plant cover runoff and sediment yield relationships on Moncos shale in western Colorado. Water Resources Research 6(3): 783-790.
- Brooks K, N. 2003: Hydrology and The Management of Watersheds, Lowa Static University Prees.
- Brushkeh, A., Sokuti, R. and Arabkhedri, M., 2004, Estimation of sediment yield in upstreams using sediment measurement in sediment storage dams(West Azerbaijan province), First conference on watershed management and water and soil resourced management, Kerman university ,(in Persian).
- Buther, J., Shoemaker, L., Trevor Clements, J., Thirolle, E. 1998. Watershed changes in suspended sediment transport in an Atlantic catchment, NW Spain.
- Canfield, H. E., Wilson, C. J., Lane, L.J, Crowell, K.J., Thomas, W.A. 2005. Modeling scour and deposition in ephemeral channels after wildfire. Journal of Catena, 61(2-3): 273–291.
- Chow, V. T., 1964, Handbook of Applied Hydrology, McGraw Hill Book Co., New York
- Cohen, H. and Laronne, J. B. 2005. High rates of sediment transport by flashfloods in the southern Judean desert, Israel. Hydrological processes. 19, 167-1702.
- Crawford, C.G. 1991. Estimation of suspended sediment rating curves and
- Culberston, D.M., 1967, Scour and fill in alluvial channels, U.S Geological Survey.
- Crawford, C.G. 1991. Estimation of suspended sediment rating curves and mean
- …
- …
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.