دانلود پایان نامه ارشد:بررسی تغییرات زمانی انتقال رسوب معلق در مواقع سیلابی با استفاده از مدل¬های HEC-RAS و GEP -مطالعه موردی حوزه آبخیز کشکان-

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کشاورزی

گرایش:مرتع و ابخیزداری

عنوان:بررسی تغییرات زمانی انتقال رسوب معلق در مواقع سیلابی با استفاده از مدل¬های HEC-RAS و GEP -مطالعه موردی حوزه آبخیز کشکان-

دانشگاه لرستان

دانشکده کشاورزی

گروه مهندسی مرتع و آبخیزداری

 

عنوان پایان نامه:

بررسی تغییرات زمانی انتقال رسوب معلق در مواقع سیلابی با استفاده از مدل­های HEC-RAS و GEP -مطالعه موردی حوزه آبخیز کشکان-

 

استاد راهنما:

دکتر ناصر طهماسبی­پور

 

اساتید مشاور:

دکتر حسین زینی­وند

دکتر مجید رحیمی­نسب

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی آبخیزداری

زمستان1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شودتکه هایی از متن به عنوان نمونه :چکیدهفرسایش و انتقال رسوب از پدیده­های مهم رودخانه­ای می­باشند و در طرح­های آبخیزداری و حفاظت آب و خاک، برآورد بار رسوبی رودخانه از اهمیت زیادی برخوردار می­باشد. از نتایج مطالعه رسوب در سیلاب­ها، می­توان؛ طرح­های مهندسی رودخانه و کاهش خسارات سیل استفاده نمود. حوزه کشکان لرستان، با مساحتی معادل 4/9274 کیلومتر مربع می­باشد، این حوزه دارای ارتفاع حداکثر 3610 متر و ارتفاع حداقل 657 متر و میانگین سالانه بارش 3/439 میلی­متر یکی از زیرحوزه­های مهم حوزه کرخه بوده که گستره جغرافیایی آن از'50 ◦46 تا '1 ◦50 طول شرقی و از '40 ◦32 تا '23 ◦34 عرض شمالی می­باشد، در این تحقیق به ارزیابی کمی و کیفی انتقال رسوب سیلاب­ها و تغییرات زمانی آن در ماه­های مختلف در رودخانه کشکان، در بازه ایستگاه هیدرومتری کشکان پلدختر تا 200 متر به سمت بالای ایستگاه با استفاده از نرم­افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3 پرداخته شده­است. دوره­ی آماری مورد استفاده سال آبی 1359-1358 تا سال آبی 1389-1388 می­باشد. برای واسنجی مدل­ها از پارامتر ضریب زبری مانینگ استفاده شد که مناسب­ترین آن در این بازه ضریب زبری 0454/0 بوده است. ارزیابی شبیه­سازی رسوب معلق سیلاب­ها بر اساس معیار ناش­ساتکلیف 701/0 درصد در دوره واسنجی، و 74/0 درصد در دوره اعتبارسنجی در نرم­افزارHEC RAS 4.1 می­باشد و مقادیر متناظر در نرم­افزار GEP 4.3 به ترتیب 751/0 درصد و 783/0 درصد است که نشان از قابلیت دو نرم­افزار در شبیه­سازی رسوب می­باشد. با توجه به نتایج حاصل؛ حداکثر رسوب انتقالی سیلاب­ها در ماه اسفند می­باشد که دلیل آن را می­توان تمرکز بارش، عدم وجود پوشش مناسب برای نفوذ بارش و حفظ ذرات خاک حوزه، افزایش دما و وقوع ذوب برف و تغییرات کاربری اراضی دانست. رسوب انتقالی در دوره اندازه­گیری، شبیه­سازی HEC RAS 4.1 و GEP 4.3 به ترتیب 3/152، 14/128و 09/125 هزار تن و با درصد 50، 48 و 46 می­باشد. نرم­افزار GEP 4.3 با 55/12 درصد خطا کمتر نسبت به نرم­افزار HEC RAS 4.1، رسوب سیلاب­ها را شبیه­سازی کرده است. واژگان کلیدی: انتقال رسوب معلق، سیلاب، شبیه­سازی، HEC RAS 4.1، GEP 4.3.     AbstractKnowing the amount of sediment transport in rivers and its effectiveness of protective measures is necessary. Due to the proliferation of dams on rivers, knowledge of sediment volume estimation and how and when sediment transports is so important. The results of sediment in floods can be used in river engineering and flood damage reduction projects.. Kashkan watershed in Lorestan province located between longitude 46º 50´ to 50º 1´ East and latitude 32º 40´ to 34º 23´ North with an area of 9287.39 km2. This field has a maximum altitude of 3610 m and a minimum height of 657 mm and an annual average rainfall of 3/439 mm. In this research, different aspects of sediment transport in Kashkan river for steady and unsteady flow conditions at the moving boundary using HEC RAS 4.1 and GEP 4.3 softwares for various months was assessed. . In this study, 31 years (1980 to 2010) discharge and sediment data, also geometery data between Poldokhtar station and 200 meters its upstream were used and assessed for simulating sediment transport and its temporal changes. Manning roughness coefficient models were used for calibration of the suitable roughness coefficient in the range of 0.0454. The evaluation of sediment transport by the HEC RAS 4.1 4.1showed a good agreement between measured and simulated sediment based on Nash Sutcliffe efficiency criteria 70% for the calibration and 74% for the validation period, also in GEP 4.3 these indexes 75% for the calibration and 78% for the validation period, which show the capability of the softwares to simulate sediment. Moreover, most of floods with high sediment transport occur in the winter especially in December, The reason could be the concentration of rainfall, lack of adequate coverage for precipitation infiltration and preserving areas of soil particles, increasing temperatures and melting snow and land use changes. Transported sediment during the measurement, simulation,in HEC RAS ​​4.1 and GEP 4.3, are respectively, 152.3, 128.14 and 125.09 thousand tonnes and with a percentage of 50, 48 and 46. The error of simulation of sediment with HEC RAS ​​4.1 is 12.55 percent less than GEP 4.3.Key Words: Suspended sediment transport, flood, simulation, HEC RAS 4.1، GEP 4.3   فهرست مطالبعنوان                                                          صفحه1-مقدمه و بیان مسئله. 11-1-مقدمه. 11-2 بیان مسئله. 21-3 اهداف تحقیق. 31-4 فرضیات تحقیق. 32-کلیات و مرور منابع. 52-1-مقدمه. 52-2- رودخانه، سیلاب و انتقال رسوب. 52-3- اهمیت انتقال رسوب در رودخانه ها. 62-4- مدل. 72-5- انواع مدل ها. 92-6-مؤلفه های مدلسازی حوزه. 102-6-1- واسنجی مدل. 102-6-2- صحت سنجی مدل. 112-9- نقش مدل ها در پیش بینی روند فرسایش و رسوبگذاری در محدوده مطالعاتی  122-9-1- مدل های تجربی. 122-9-2- مدل ها و نرم افزارهای کامپیوتری. 132-10- استفاده از مدل در سیلاب و انتقال رسوب. 142-10-1- شبیه‌سازی جریان در رودخانه. 14 عنوان                                                          صفحه2-11 سیلاب. 162-12- ارزیابی خسارات سیلاب. 172-13- انتقال رسوب و اثرات آن. 192-13-1- انتقال رسوب و پیامدهای اجتماعی. 212-13-2- انتقال رسوب و پیامدهای اقتصادی. 212-13-3- انتقال رسوب و پیامدهای زیست محیطی. 222-13-4- رسوب و تغییرات بستر. 222-14- بررسی انواع رودخانه ها از دیدگاه انتقال رسوب.. 232-15- اثرات انتقال رسوب بر رفتار رودخانه و عملکرد مخازن سدها.. 232-16- منابع تغذیه رسوبی رودخانه ها.. 242-13 عوامل مؤثر بر انتقال رسوب. 252-17- اهمیت تعیین بار رسوبی رودخانه ها.. 252-18- شکل های مختلف انتقال رسوب در رودخانه ها.. 262-18-1- بار انحلالی:. 272-18-2 - بارکف:. 282-18-3- بار معلق:. 282-19- نمونه برداری از مواد معلق. 292-19-1- نمونه بردارهای بار معلق. 292-19-2- روش های نمونه برداری از مواد معلق :.. 312-20- روش های برآورد رسوب معلق. 322-21- محاسبه رسوب معلق با استفاده از منحنی سنجه رسوب و دبی های متوسط روزانه : 32 عنوان                                                          صفحه2-22- محاسبه رسوب معلق با استفاده از روش اداره عمران ایلات متحده(USBR)   332-22-1- منحنی سنجه رسوب. 332-22-2 - انواع منحنی سنجه. 342-23-کلیاتی در خصوص هیدرولیک کانال های روباز. 352-23-1- دانه بندی رسوبات. 352-23-2-تقسیمبندی رودخانه ها از نظر مصالح بستری. 362-24- انجام محاسبات هیدرولیکی. 372-24-1 قوانین حاکم بر حرکت جریان. 382-25-طبقه بندی جریان در کانالهای روباز. 402-26 -روشهای تعیین معادله های شیب اصطکاکی. 412-27- تحلیل جریان ماندگار و غیر‌ماندگار.. 412-28- شرایط مرزی. 412-29- معرفی اجمالی برخی از مدل های کامپیوتری توسعه یافته برای مطالعات فرسایش و رسوب. 422-30- دلیل انتخاب مدل HEC RAS. 432-31- دلایل انتخاب GEP4.3. 442-32- بررسی پیشینه تحقیق در داخل و خارج کشور. 44منابع داخلی. 45منابع خارجی. 533-مواد و روش ها. 613-1مقدمه. 61عنوان                                                          صفحه3-2- معرفی منطقه مورد مطالعه. 613-2-1- موقعیت و مشخصات حوزه آبخیز کشکان. 613-2-2- بررسی و ویژگی های رودخانه کشکان. 633-2-3- بررسی ویژگی های توپوگرافیک و فیزیوگرافیک رودخانه کشکان  643-2-4- بررسی وضعیت پوشش گیاهی رودخانه کشکان. 643-2-5 ویژگی های زمینشناسی. 653-2-6 – ویژگی های آب و هوایی.. 653-3-جمع آوری آمار و اطلاعات هواشناسی و هیدرومتری مشاهده شده. 663-4 تعیین منحنی سنجه رسوب و معادله توانی آن در ایستگاه کشکان پلدختر   683-4-1- تعیین سیلاب ها. 683-5- آماده سازی داده ها برای ورود به نرم افزار. 693-6 معرفی مدل ها. 703-6-1- مدلHEC RAS 4.1. 703-7 مراحل اجرای مدل HEC-RAS. 713-7-1 شروع یک پروژه جدید. 713-7-2وارد کردن داده های هندسی. 723-8- وارد کردن داده های جریان و شرایط مرزی. 723-9- ورود داده های رسوب. 733-9-2 دانه بندی مواد بستری. 743-9-3 بررسی معادلات انتقال رسوب و انتخاب معادله مناسب. 743-10- محاسبات هیدرولیک جریان.. 80عنوان                                                          صفحه3-11- مدل GEP 4.3. 823-12 اجرای مدل GEP. 823 -13 تعیین نسبت بار بستر به بار معلق از روش های تجربی. 863-14 آنالیز رسوب در نرم افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 883-15 تغییرات انتقال رسوب سیلاب ها، در ماه های سیلابی در نرم افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 883-16 متوسط انتقال رسوب در نرم افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 883-17 درصد انتقال رسوب سیلاب ها در نرم افزار HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 883-18 واسنجی و صحت سنجی مدل ها. 883-19-1 معیار ناش- ساتکلیف (C1).. 883-19-2 معیار ضریب همبستگی:. 894- نتایج. 914-1-نتایج آزمون داده ها. 914-2- منحنی سنجه رسوب و معادله توانی آن در ایستگاه کشکان پلدختر.. 914-3- تعیین سیلاب ها. 924-4-دانه بندی مواد بستری. 934-5- نتایج شبیه سازی رسوب سیلاب ها در نرم افزار HEC RAS 4.1. 944-6- محاسبه بارمعلق از بارکل شبیه سازی شده. 944-7- بررسی رسوب سیلاب ها در دوره های واسنجی و اعتبار سنجی. 964-8 نحوه شبیه سازی رسوب معلق حداکثر و حداقل دوره آماری با نرم افزار HEC RAS 4.1. 984-9 بررسی تغییرات زمانی ماهانه سیلاب ها در دوره آماری با نرم افزار HEC RAS 4.1. 994-10 بررسی رسوب شبیه سازی شده هر یک از سیلاب ها در ماه های مختلف دوره آماری  100عنوان                                                          صفحه4-10-1 رسوب سیلابهای دی ماه در طول دوره آماری. 1004-10-2 رسوب سیلابهای بهمن ماه در طول دوره آماری. 1014-10-3 رسوب سیلاب های اسفند ماه در طول دوره آماری. 1014-10-4 رسوب سیلاب های فروردین ماه در طول دوره آماری. 1024-11- حداقل و حداکثر رسوب انتقالی سیلاب ها. 1024-11-1 حداقل و حداکثر رسوب انتفالی سیلاب های ماه های دی. 1034-11-2 حداقل و حداکثر رسوب انتفالی سیلاب های ماه های بهمن. 1034-11-3 حداقل و حداکثر رسوب انتفالی سیلاب های ماه های اسفند. 1044-11-4 حداقل و حداکثر رسوب انتقالی ماه های ماه های فروردین. 1044-12-نتایج مدل GEP 4.3. 1054-12-1- نتایج محاسبات هیدرولیکی اجرای مدل GEP 4.3. 1054-13 شبیه سازی رسوب معلق سیلاب ها در دوره واسنجی و اعتبارسنجی با نرم افزار GEP 4.3. 1064-14 شبیه سازی سیلاب ها در دوره واسنجی و اعتبارسنجی با نرم افزار GEP 4.3  1064-15 شبیه سازی هریک از سیلاب ها در مرحله واسنجی و اعتبار سنجی نرم افزار GEP 4.3. 1074-16 تغییرات شبیه سازی رسوب معلق سیلاب ها در ماه های مختلف با نرم افزار GEP 4.3. 1094-17 شبیه سازی سیلاب با حداقل و حداکثر رسوب انتقالی با نرم افزار GEP 4.3  1104-17-1 رسوب معلق سیلاب های ماه دی. 1104-17-2 رسوب معلق سیلاب0های ماه بهمن. 1104-17-3 رسوب معلق سیلاب0های ماه اسفند. 1114-17-4 رسوب معلق سیلاب0های ماه فروردین. 1114-18 شبیه سازی رسوب انتقالی هر سیل در ماه های مختلف با نرم افزار GEP 4.3  112عنوان                                                          صفحه4-18-4 رسوب در سیلاب های ماه های فروردین.. 1144-19 برآورد متوسط رسوب انتقالی سیلاب ها در نرم افزارهای GEP 4.3 و HEC RAS 4.1  1144-20- برآورد نسبت انتقال رسوب در نرم افزارهایHEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 1154-21- روش آنالیز حساسیت نرم افزارها. 1164-21-1- حساسیت سنجی با دما در نرم افزار HEC RAS 4.1. 1164-21-2- حساسیت سنجی با ضریب زبری مانینگ در نرم افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 1174-21-3 آنالیز حساسیت در نرم افزار GEP 4.3. 1184-22 – ارزیابی مدل ها.. 1194-23 – آزمون T Student 1195- بحث و نتیجه گیری. 1211-5- بازسازی رسوب در ایستگاه کشکان پلدختر. 1215-2 توزیع سیلاب ها در ماه های مختلف. 1215-3 نوع توزیع سیلاب ها. 1215-4 کاربرد نرم افزارهای HEC RAS4.1 و GEP 4.3 در حوزه آبخیز کشکان   1215-5 اجرای نرم افزارها. 1225-6 انتقال رسوب سیلاب ها و تغییرات زمانی آن در حوزه آبخیز کشکان (ایستگاه کشکان پلدختر). 1224-7 نتایج شبیه سازی رسوب نرم افزار HEC RAS 4.1. 1235-8 نتایج شبیه سازی رسوب نرم افزار GEP 4.3. 1245-9 انتقال رسوب سیلاب با حداکثر رسوب در مراحل واسنجی و اعتبارسنجی نرم افزار HEC RAS 4.1. 124 عنوان                                                          صفحه5-10 نتایج شبیه سازی رسوب در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی نرم افزار GEP 4.3  1245-11 رسوب حداکثر و حداقل سیلاب ها در نرم افزار HEC RAS 4.1. 1255-12 رسوب حداکثر و حداقل سیلاب ها در نرم افزار GEP 4.3. 1255-13 تغییرات انتقال رسوب در ماه های مختلف. 1255-14 نتایج بررسی متوسط انتقال رسوب. 1275-15 نسبت تغییرات انتقال رسوب در ماه های مختلف. 1285-16 نتایج ارزیابی و حساسیت سنجی مدل. 1285-17 آزمون فرضیه ها. 1305-18 پیشنهادات پژوهشی. 1316- منابع.............................................................................................................................................................................131      فهرست اشکالموضوع ................................................ صفحات2- کلیات و مرور منابعشکل2-1- مراحل مختلف واسنجی داده­ها در مدل­سازی............. 113-مواد و روش­هاشکل3-1- موقعیت منطقه مورد مطالعه........................ 62شکل3-2- بازه مورد مطالعه در رودخانه کشکان............... 72شکل3-3- تعریف کلاس­های دانه­بندی در نرم­افزار HEC RAS 4.1 .... 73شکل3-4- نمودار لارسن برای تعیین تابع ................ 79شکل3-4- نمودار روند اجرای مدل GEP 4.3..................... 83شکل3-5- نمودار تجربی نسبت باربستر به بار معلق در رودخانه­ها 864-نتایجشکل 4-1- منحنی سنجه رسوب برای تعیین بار معلق در ایستگاه هیدرومتری کشکان پلدختر................................................. 91شکل4-2- توزیع وقوع سیلاب د ردوره آماری................... 91شکل 4-3- نمودار تحلیل فراوانی حداکثر سیل در ایستگاه کشکان پلدختر 92شکل4-4- منحنی دانه­بندی بازه مطالعاتی در رودخانه کشکان.... 93شکل 4-5- رسوب تجمعی سیلاب­های دوره آماری با استفاده از نرم­افزار HEC RAS 4.1....................................................... 94شکل 4-6- رسوب معلق تجمعی سیلاب­ها در دوره واسنجی و اعتبا سنجی HEC RAS 4.1 95شکل 4-7- روند تغییرات رسوب معلق شبیه­سازی و اندازه­گیری سیلاب­ها درواسنجی با HEC RAS 4.1 ................................................................................................................... 96شکل 4-8- روند تغییرات رسوب معلق شبیه­سازی و اندازه­گیری سیلاب­ها در اعتبارسنجی با HEC RAS 4.1........................................... 97شکل 4-9- سیلاب با رسوب حداقل و حداکثر دوره آماری در نرم­افزار HEC RAS 4.1 97شکل 4-10- رسوب معلق تجمعی سیلاب­ها در دی، بهمن، اسفند و فروردین با HEC RAS 4.1..................................................... 99شکل 4-11- نحوه شبیه­سازی رسوب معلق سیلاب­های ماه دی HEC RAS 4.1 100شکل 4-12- نجوه شبیه­سازی رسوب معلق سیلاب­های ماه­های بهمن با استفاده از HEC-RAS 4.1.................................................... 100شکل 4-13- نجوه شبیه­سازی رسوب معلق سیلاب­های ماه­های اسفند با استفاده از HEC-RAS 4.1.................................................... 101شکل 4-14- نجوه شبیه­سازی رسوب معلق سیلاب­های ماه­های فروردین با استفاده از HEC-RAS 4.1................................................. 101شکل 4-15- نحوه شبیه­سازی حداقل(الف)وحداکثر(ب) رسوب معلق سیلاب­های ماه­های دی ، در نرم­افزارHEC RAS 4.1........................................... 102شکل 4-16- نحوه شبیه­سازی حداقل(الف)وحداکثر(ب) رسوب معلق سیلاب­های ماه­های بهمن،در نرم­افزارHEC RAS 4.1...................................................................................................... 102شکل 4-17- نحوه شبیه­سازی حداقل(الف) و حداکثر(ب)رسوب معلق سیلاب­های ماه­های اسفند در نرم­افزار HEC RAS 4.1............................................ 103 فهرست اشکالموضوع ................................................ صفحاتشکل4-18-نحوه شبیه­سازی حداقل(الف)وحداکثر(ب)رسوب معلق سیلاب­های ماه­های فروردین در نرم­افزار HEC RAS 4.1......................................................................................................... 103شکل 4-19- رسوب معلق تجمعی سیلاب­ها در دوره آماری با استفاده از نرم­افزار GEP 4.3.................................................................................................................................... 105شکل 4-20- سیلاب با حداقل و حداکثر رسوب معلق در نرم­افزار GEP 4.3     106شکل 4-21- مقایسه رسوب معلق شبیه­سازی و اندازه­گیری سیلاب­ها در دوره واسنجی با نرم­افزار GEP 4.3......................................... 107شکل 4-22- مقایسه رسوب معلق شبیه­سازی و اندازه­گیری سیلاب­ها در دوره اعتبارسنجی با نرم­افزار GEP 4.3..................................... 107شکل 4-23-رسوب معلق تجمعی شبیه­سازی واندازه­گیری سیلاب در ماه­های دی، بهمن، اسفندو فروردین بانرم­افزار GEP 4.3.................................... 108شکل 4-24- مقایسه حداقل و حداکثر رسوب معلق شبیه­سازی سیلاب­های ماه­های دی با نرم­افزار GEP 4.3........................................ 109شکل 4-25- مقایسه حداقل و حداکثر رسوب معلق شبیه­سازی سیلاب­های ماه­های بهمن با نرم­افزار GEP 4.3......................................... 110شکل 4-26- مقایسه حداقل و حداکثر رسوب معلق شیه­سازی سیلاب­های ماه اسفند با نرم­افزار GEP 4.3...................................................................................................... 110شکل 4-27- مقایسه حداقل و حداکثر رسوب معلق شبیه­سازی سیلاب­های ماه فروردین با نرم­افزار GEP 4.3......................................... 111شکل 4-28- مقایسه رسوب معلق شبیه­سازی و اندازه­گیری سیلاب­های ماه­های دی با نرم­افزار GEP 4.3...................................................................................................... 111شکل 4-29- مقایسه رسوب معلق شبیه­سازی و اندازه­گیری سیلاب­های ماه­های بهمن با نرم­افزار GEP 4.3 ..................................................................................................... 112شکل 4-30- مقایسه رسوب معلق شبیه­سازی و اندازه­گیری سیلاب­های ماه­های اسفند با نرم­افزار GEP 4.3........................................................................................................ 112شکل 4-31- مقایسه رسوب معلق شبیه­سازی و اندازه­گیری سیلاب­های ماه­های فروردین با نرم­افزار GEP 4.3......................................... 113               فهرست جداول موضوع ................................................ صفحات2- کلیات و مرور منابعجدول 2-1- معیار معلق شدن دانه­های رسوب در رودخانه­ها....... 283-مواد و روش­هاجدول 3-1- شناسنامه فیزیوگرافی حوزه آبخیز کشکان........... 634-نتایججدول 4-1- مقادیر میانگین مربعات خطا در مدل­های مورد بررسی. 90جدول 4-2- نتایج رسوب تجمعی بارکل سیلاب­ها دوره آماری با استفاده از نرم­افزار HEC RAS 4.1.............................................. 93جدول 4-3- نتایج مربوط به رسوب تجمعی بارمعلق سیلاب­ها با استفاده از نرم­افزار HEC RAS 4.1.............................................. 94جدول 4-4- نتایج مربوط به رسوب تجمعی سیلاب­ها با استفاده از نرم­افزار GEP 4.3......................................................................................................................................... 104جدول 4-5- پارامترهای بهینه مدل GEP 4.3 .................................................. 104جدول 4-6- متوسط رسوب انتقالی در ماه­های مختلف در زمان سیلاب­ها با نرم­افزار­های GEP 4.3 و HEC RAS 4.1.................................................. 114جدول 4-7- نسبت انتقال رسوب معلق تجمعی ماه­ها با نرم­افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3.................................................................................................................................... 115جدول 4-8- تاثیر دما بر روی شبیه­سازی رسوب با رابطه لارسن در نرم­افزار HEC RAS 4.1.................................................... 116جدول 4-9- تعیین ضریب زبری مانینگ و شبیه­سازی رسوب در مدل HEC RAS 4.1    116جدول 4-10- تعیین ضریب زبری مانینگ و شبیه­سازی رسوب در مدل GEP 4.3       117جدول 4-11- آنالیز حساسیت در نرم­افزار GEP 4.3.................................... 117جدول 4-12- صحت سنجی مدل­های HEC RAS 4.1 و GEP 4.3 در سیلاب­های دوره آماری  118جدول 4-13- نتایج آزمون................................. 118                
فصل اولمقدمه و بیان مسئله
                              

1-مقدمه و بیان مسئله

1-1-مقدمه

یکی از اهداف مهم در مهندسی منابع آب، افزایش منافع و کاهش خسارات ناشی از جریان در رودخانه­هاست. کنترل و کاهش خسارات وارده ناشی از سیلاب، رسوب­گذاری و فرسایش به آبراهه­ها، اراضی کشاورزی و سازه­های آبی مستلزم این است که فرآیند فرسایش، انتقال رسوب و ته­نشینی مواد رسوبی مورد مطالعه کامل قرار گیرد. با توجه به اینکه در رودخانه­ها همواره فرسایش و انتقال رسوب صورت می­گیرد، پدیده انتقال رسوب از جمله فرایندهای هیدرودینامیکی مهمی است که بسیاری از سازه­های رودخانه­ای و تاسیسات عمرانی را تحت تأثیر قرار می­دهد و به عنوان یکی از بزرگ­ترین مشکلات بهره­برداری از منابع آب­های سطحی در جهان مطرح می­باشد. آگاهی از میزان مواد جامد رسوب که توسط جریان، حمل یا ترسیب می­گردد جزو اطلاعات لازم و اولیه هر پروژه آبی و یکی از عوامل مهم تصمیم­گیری در مورد احداث سازه­های آبی در رودخانه­ها می­باشد. برای تعیین مقدار ذرات معلق، معمولا گل­آلودگی جریان را در زمان­های مختلف در طول سال و طبق برنامه­ای مشخص در محل ایستگاه­های رسوب­سنجی اندازه­گیری می­کنند. Brushkeh et al (2004) بیان داشت، برای برآورد غلظت رسوب رودخانه در سایر اوقات، با استفاده از داده­های غلظت و دبی جریان متناظر با آن منحنی سنجه رسوب ترسیم می­شود. بنابراین از تلفیق این منحنی و منحنی تداوم جریان، بار معلق رودخانه­ها در طول دوره آماری برآورد می­شود. بنا به نظر(2003) Verstraeten et al آگاهی از مقدار تولید رسوب حوزه آبخیز و بررسی رسوبدهی رودخانه­ها در شناسایی مناطق بحرانی اهمیت زیادی دارد. همچنینTurner et al (1990) بیان می­کند، در بسیاری از مناطق فرسایش خاک باعث تخریب غیر­قابل بازگشت اراضی شده و بر پایداری اکوسیستم­ها تأثیرات منفی می­گذارد، از طرف دیگر در مقیاس جهانی تغییرات محیطی- انسانی موجب افزایش فعالیت فرآیند زمین ریختی و جریان­های رسوبی در قسمت­های زیادی از جهان شده است. به عقیده(2002) Horwitz هیدرولوژیست­ها در صورت کمبود داده­های غلظت رسوب معلق، از منحنی­های سنجه برای پیش­بینی و برآورد غلظت رسوب معلق جریان­ها استفاده می­کنند.بررسی شاخص­های آماری رسوب­دهی حوزه­ آبخیز یکی از روش­های بررسی تغییرات زمانی رسوب است. به طوری که محققین زیادی سعی کرده­اند این شاخص­ها را با تغییرات فیزیکی حوزه آبخیز ارتباط دهند. تشدید فرآیند فرسایش خاک و فزونی رسوبات، به عنوان دو محرک تنش زا، مهم­ترین تهدید برای منابع آب و خاک به حساب می آیند. بر این اساس در پژوهش­های رسوب­دهی آبخیزها به مطالعه غلظت رسوب معلق توجه خاصی شده است . زیرا بار معلق شاخصی از رسوب­دهی کل سطح آبخیز است، و علاوه بر این، بر اثر شستشوی اراضی حاصل خیز بالادست و رودخانه شکل می گیرد (صادقی و همکاران، 1384). مواد معلق موجود در آب رودخانه­ها بسته به غلظت و انرژی جریان، در زمان­ها و در نقاط مختلفی از مسیر رودخانه ته­نشین می­شوند. اطلاع از مقدار رسوب در زمان­های مختلف در یک رودخانه در برنامه­ریز­ی­ها و طرح­های پهنه­بندی سیل و ساماندهی رودخانه حائز اهمیت است. در ایستگاه­های رسو­ب­سنجی کشور آماربرداری رسوب به صورت تصادفی و فقط در برخی رگبارهای شدید انجام شده و هیچ گونه ارزیابی از الگوی توزیع زمانی رسوب در رگبارها و وقایع بارندگی صورت نمی­پذیرد. از طرف دیگر برداشت نمونه­های آب و رسوب در فواصل معین زمانی و ترسیم آب نمود و رسوب­نگار همه رگبارها مستلزم صرف انرژی و هزینه زیاد بوده که انجام مداوم آن را غیر ممکن می­سازد. از این رو توسعه مدل­هایی که بتوانند تغییرات زمانی رسوب را برای رسم رسوب­نگار و اندازه­گیری مقدار کل رسوب حاصل از رگبار ارائه نمایند ضرورتی اجتناب­ناپذیر استDas et al (1990) ؛ صادقی و همکاران (1384). مطالعه و بررسی منحنی­های سنجه رسوب خود راهی در جهت شناخت و کنترل عوامل مؤثر بر سیل و سیل­خیزی بوده که نهایتاُ میزان خسارات احتمالی ناشی از سیل را کاهش می­دهد.

1-2 بیان مسئله

یکی از مسایل مهم در حوزه آبخیز کشکان وقوع سیلاب­های بزرگ با حجم رسوب انتقالی زیاد است، که هر ساله موجب خسارت­های بیشماری در زمینه انتقال رسوب و رسوب­گذاری، پیامدهایی چون ایجاد جزایر رسوبی در مسیر رودخانه­، کاهش عمر مفید سدها و ظرفیت ذخیره مخازن، خوردگی تاسیسات سازه­های آبی، وارد شدن خسارات به مزارع، رسوب­گذاری در کف کانال و بسیاری مسایل و مشکلات دیگر را در بر دارد. آگاهی از چگونگی توزیع زمانی رسوب در طول یک سیلاب به دلیل مشکلات حاصل از وقوع این پدیده در زمینه برنامه­ریزی­های مربوط به کاهش خسارات ناشی از سیلاب و رسوب انتقالی در زمینه­های مختلف خواهد شد. در این راستا منحنی­های رسوب برای تجزیه و تحلیل روابط متقابل مواد رسوبی و سازه­های مؤثر کنترل رسوب از جمله مخازن سدها دارای اهمیت ویژه­ای می­باشند. با دانستن تغییرات زمانی رسوب در طول رگبارها امکان مدیریت بهتر و جامع­تر حوزه­های آبخیز مهیا می­گردد. در حال حاضر، مسائل مربوط به خوردگی سازه­های کنترلی و رسوب­گذاری درصد قابل توجهی از درآمد سرانه کشورهای مختلف را به خود اختصاص می­دهد (بهرنگی، 1388). همچنین تولید رسوب در دراز مدت اثرات نامطلوبی بر کیفیت و ساختمان خاک در زمینه کشاورزی و اقتصاد آن، کیفیت آب­های زیرزمینی و سطحی در زمینه آب آشامیدنی و صنعت، آلودگی­های زیست محیطی خواهد داشت.

1-3 اهداف تحقیق

تحقیق حاضر به منظور دست‌یابی به اهداف زیر انجام خواهد گرفت:
  1. بررسی تغییرات زمانی منحنی سنجه رسوب در مواقع سیلاب­ جهت مقایسه رسوب برآوردی حاصل از نرم افزارهای 4.3 GEP و HEC-RAS4.1 با رسوب اندازه­گیری شده ایستگاه رسوب­سنجی کشکان پلدختر.
2 . ارائه روشی جهت پیش­بینی بهتر رسوب معلق در رودخانه کشکان پلدختر.

1-4 فرضیات تحقیق

1- همبستگی بین دبی رسوب معلق و دبی آب در مواقع سیلابی رودخانه کشکان از رابطه غیر­خطی پیروی می­کند.2- میزان رسوب برآوردی با استفاده از نرم افزارهای 4.3 GEP و HEC-RAS4.1 با میزان رسوب اندازه­گیری شده در منطقه تحقیق اختلاف معنی­داری ندارد.              ***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :140
قیمت : 14000 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید