پایان نامه ارشد: بررسی فرسایش حوضه آبریز سد ماکو با مدل EPMو MPSIAC و برآورد رسوب وارد شده به مخزن

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته: مهندسی آبیاری و زهکشی

عنوان : بررسی فرسایش حوضه آبریز سد ماکو با مدل  EPMو MPSIAC  و برآورد رسوب وارد شده به مخزن

دانشگاه ارومیه

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی آبیاری و زهکشی

موضوع :

بررسی فرسایش حوضه آبریز سد ماکو با مدل  EPMو MPSIAC  و برآورد رسوب وارد شده به مخزن

استاد راهنما:

دکتر بایرامعلی محمد نژاد

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(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 است)

فهرست مطالب:

      فصل اول

1-1- مقدمه  ………………………………………………………………………………………………………………………… 2

1-2- بیان مسئله…………………………………………………………………………………………………………………….3

1-3- هدف تحقیق……………………………………………………………………………………………………………….. 4

1-4- فرضیه………………………………………………………………………………………………………………………….. 4

1-5- معرفی فصل های پایان نامه………………………………………………………………………………………. 4

   فصل دوم

2-1-مقدمه  ………………………………………………………………………………………………………………………… 6

2-2- تعریف فرسایش                                                                             8

2-3- عوامل موثر بر فرسایش خاک…………………………………………………………………………………… 9

2-3-1- عامل انرژی…………………………………………………………………………………………………………….. 9

2-3-1-1- شیب زمین……………………………………………………………………………………………………….. 9

2-3-1-2- باد………………………………………………………………………………………………………………………. 9

2-3-1-3- مقدار کل بارندگی و شدت آنها……………………………………………………………………….. 10

2-3-1-4- موجودات زنده………………………………………………………………………………………………….. 10

2-3-1-5- نیروی ثقل……………………………………………………………………………………………………………..11

2-3-2- عامل مقاومت…………………………………………………………………………………………………………. 11

2-3-3- عامل حفاظت…………………………………………………………………………………………………………. 11

2-3-3-1- تراکم جمعیت………………………………………………………………………………………………….. 12

2-3-3-2- پوشش گیاهی…………………………………………………………………………………………………… 12

2-4- اثرات فرسایش …………………………………………………………………………………………………………. 13

2-4-1- اثرات فرسایش در محل………………………………………………………………………………………… 13

2-4-2- اثرات فرسایش در خارج از محل…………………………………………………………………………. 13

2-4-2-1- اثرات فرسایش در پر شدن سریع سدها………………………………………………………… 14

2-4-2-2- اثرات فرسایش بر کاهش حاصلخیزی خاک…………………………………………………… 14

2-4-2-3- اثرات فرسایش بر کاهش عملکرد گیاه…………………………………………………………… 15

2-4-2-4- اثرات فرسایش بر سلامت انسان……………………………………………………………………… 15

2-5- حد قابل قبول فرسایش ………………………………………………………………………………………….. 15

2-6- مراحل مختلف فرسایش ………………………………………………………………………………………….. 17

2-6-1- جدا شدن ذرات از توده های اصلی خاک………………………………………………………….. 17

2-6-2-انتقال ذرات جدا شده ………………………………………………………………………………………….. 17

2-6-3-تجمع و انباشته شدن مواد…………………………………………………………………………………… 17

2-7- مهم ترین مناطق مستعد فرسایش…………………………………………………………………………. 18

2-8-رسوب گذاری……………………………………………………………………………………………………………… 19

2-9- پیشینه تحقیق………………………………………………………………………………………………………….. 22

  فصل سوم

3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………. 27

3-2- مواد و روش ها ………………………………………………………………………………………………………… 28

فهرست مطالب                                                                                                                            پ

3-2-1- مواد………………………………………………………………………………………………………………………….28

3-2- 2-روش ها ……………………………………………………………………………………………………………….. 28

3-3- محدوده مطالعاتی……………………………………………………………………………………………………… 29

3-4- مشخصات سد ماکو…………………………………………………………………………………………………… 32

3-4- 1- مشخصات بدنه سد خاکی ماکو…………………………………………………………………………. 33

3-4-2- مشخصات سر ریز سد………………………………………………………………………………………….. 34

3-4-3- مشخصات خروجی آبگیر تحتانی………………………………………………………………………… 35

3-5- سیستم رودخانه های محدوده مورد مطالعاتی……………………………………………………….. 36

3-5-1- رودخانه قزلار چای………………………………………………………………………………………………….36

3-5-2- رودخانه امامقلی چای…………………………………………………………………………………………. 36

3-5-3- رودخانه زنگمار……………………………………………………………………………………………………. 36

3-6- مورفومتری حوضه آبریز………………………………………………………………………………………….. 37

3-6-1- تقسیم بندی منطقه مورد مطالعه به واحد های کاری………………………………………. 37

3-6-2-مساحت حوضه………………………………………………………………………………………………………. 38

3-6-3- پروفیل طولی واحدهای کاری……………………………………………………………………………… 38

3-6-4-محیط حوضه ………………………………………………………………………………………………………… 39

3-6-5- شکل حوضه ………………………………………………………………………………………………………… 39

3-6-5-1- ضریب فشردگی(گراویلیوس)………………………………………………………………………….. 39

3-6-5-2- مستطیل معادل……………………………………………………………………………………………….. 40

3-6-6- ارتفاع حوضه ………………………………………………………………………………………………………… 40

3-6-7-شیب حوضه  ………………………………………………………………………………………………………… 41

3-7- مطالعات هواشناسی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………… 42

3-7-1- ایستگاههای هواشناسی موجود در منطقه…………………………………………………………. 42

3-7-2 – اقلیم کلی منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………………………. 44

3-7-3- بارندگی و دمای منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………….. 48

3-8- زمین شناسی و خاک شناسی منطقه مورد مطالعه…………………………………………………..49

3-9- اشکال مختلف فرسایش در سطح حوضه ………………………………………………………………..52

3-9-1- فرسایش شیاری……………………………………………………………………………………………………. 52

3-9-2- فرسایش کنار رودخانه ای……………………………………………………………………………………. 53

3-9-3- فرسایش خندقی………………………………………………………………………………………………….. 53

3-10- بافت جامعه روستایی منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………… 54

3-11- مدل EPM……………………………………………………………………………………………………………. 55

3-11-1-محاسن روش مدلEPM ………………………………………………………………………………… 55

3-11-2- معایب روش مدل EPM…………………………………………………………………………………. 56

3-12- مدل MPSIAC………………………………………………………………………………………………….. 55

3-12-1- محاسن روش مدل MPSIAC……………………………………………………………………… 58

3-12- 2- معایب روش مدل MPSIAC………………………………………………………………………. 58

فصل چهارم

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………60

4-2- تشریح مدل های تحقیق………………………………………………………………………………………….. 61

4-2-1- تشریح مدل EPM……………………………………………………………………………………………… 61

4-2-1-1- شدت فرسایش………………………………………………………………………………………………… 61

4-2-1-2-فرسایش ویژه…………………………………………………………………………………………………….. 65

4-2-1-3-تعیین ضریب رسوبدهی حوضه به روش EPM…………………………………………………66

4-2-1-4- دبی رسوب ویژه………………………………………………………………………………………………. 67

4-2-1-5- دبی رسوب کل………………………………………………………………………………………………… 67

4-2-2- مدلMPSIAC ………………………………………………………………………………………………… 68

4-2-2-1- عامل زمین شناسی…………………………………………………………………………………………. 68

4-2-2-2- عامل خاک………………………………………………………………………………………………………… 70

4-2-2-3- عامل آب و هوا………………………………………………………………………………………………… 71

4-2-2-4-عامل رواناب……………………………………………………………………………………………………….. 72

4-2-2-5-عامل شیب………………………………………………………………………………………………………… 74

4-2-2-6-عامل پوشش زمین……………………………………………………………………………………………. 74

4-2-2-7- عامل کاربری سرزمین…………………………………………………………………………………….. 75

4-2-2-8- عامل فرسایش مناطق بالا دست…………………………………………………………………….. 77

4-2-2-9- عامل فرسایش رودخانه ای……………………………………………………………………………… 77

4-2-2-10- تعیین میزان فرسایش و رسوب با مدل MPSIAC……………………………….. 82

4-3- نتایج……………………………………………………………………………………………………………………………..85

4-4- ارزیابی اعتبار مدل ها…………………………………………………………………………………………………91

4-5- حساسیت سنجی مدل ها…………………………………………………………………………………………93

فصل پنجم

5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………..95

5-2- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………….. 96

5-3- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………….. 97

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………… 99

منابع و مآخذ  …………………………………………………………………………………………………………………… 100

 

    فهرست جداول

جدول 2-1- نرخ رسوب گذاری در مخازن سدها در مناطق مختلف جهان……………………… 20

جدول2-2- وضعیت رسوب در تعدادی از سدهای مخزنی ایران………………………………………….21

جدول 3-1- پارامترهای مورفومتریک حوضه آبریز……………………………………………………………….41

جدول 3-2- مشخصات ایستگاههای هواشناسی منطقه مورد مطالعه………………………………. 43

جدول 3-3- مقادیر متوسط بارندگی و دمای سالیانه در حوضه مورد مطالعه………………….. 48

جدول 3-4- شرایط سنگ شناسی و خاک شناسی منطقه مورد مطالعه………………………… 50

جدول 3-5- عوامل موثر در مدل MPSIAC و نحوه امتیاز دهی به آن ها………………….. 57

جدول 4-1- مقادیر ضریب حساسیت سنگ و خاک به فرسایش…………………………………… ..62

جدول4-2- ضریب کاربری اراضی………………………………………………………………………………………….62

جدول4-3- مقادیر ضریب فرسایش منطقه………………………………………………………………………. 63

جدول4-4- طبقه بندی کیفی فرسایش در روش EPM……………………………………………………64

جدول 4-5- تعیین عامل زمین شناسی در تولید رسوب…………………………………………………….. 68

جدول4-6- ارقام مدت و دوره بازگشت بارندگی در حوضه آبریز سد ماکو……………………. 71

جدول 4-7- مقادیر ضریب هرزآب با توجه به نوع پوشش گیاهی، خاک و میزان شیب 73

جدول4-8- ارتفاع رواناب و دبی پیک ویژه سالانه ………………………………………………………….. 73

جدول 4-9- درصد زمین لخت و درصد پوشش گیاهی حوضه های سد ماکو…………… 75

جدول4-10  نحوه امتیاز دهی هفت عامل مورد نیاز مدل BLM………………………………… 78

جدول 4-11- تعیین میزان فرسایش و رسوب در حوضه های مورد مطالعه ………………. 81

جدول4-12 نتایج حاصل برای مدل EPM…………………………………………………………………….. 84

جدول4-13- نتایج حاصل برای مدل MPSIAC…………………………………………………………. 85

جدول 4-14 روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیله MPSIAC………………. 86

جدول 4-15- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیله MPSIAC…………… 86

جدول 4-16- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیلهEPM……………………… 78

جدول 4-17- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیلهEPM……………………….. 87

جدول4-18- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن در زمان احداث………………………………. 88

جدول4-19- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن براساس هیدرو گرافی 1382………….. 89

جدول 4-20- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن براساس هیدرو گرافی 1387…………. 90

جدول 4-21- اعتبار سنجی مدل ها براساس هیدروگرافی1382…………………………………….92

جدول 4-22- اعتبار سنجی مدل ها براساس هیدروگرافی1387……………………………………92

جدول 4-23- اعتبار سنجی مدل ها براساس میانگین دو هیدروگرافی………………………….. 92

جدول 4-23- حساسیت سنجی میزان رسوب حاصل از دو مدل EPM و MPSIAC…….93

فهرست تصاویر

شکل3-1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………….30

شکل 3-2- موقعیت جغرافیایی حوضه آبریز………………………………………………………………………….. 31

شکل 3-3- نمایی از دریاچه سدماکو………………………………………………………………………………………. 32

شکل3-4- نمایی از تاج سد ماکو…………………………………………………………………………………………….. 33

شکل 3-5- نمایی از سرریز سد ماکو………………………………………………………………………………………. 34

شکل 3-6- نمایی از تخلیه کننده تحتانی………………………………………………………………………………. 35

شکل 3-7- واحدهای هیدرولوژیک منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………37

شکل 3-8-پروفیل طولی رودخانه قزلار چای و امامقلی چای……………………………………………….. 38

شکل 3-9- نمودار اقلیم نمای آمبرژه در منطقه مورد مطالعه……………………………………………… 45

شکل3-10- نمودار اقلیم نمای دومارتین و دومارتین اصلاح شده منطقه مورد مطالعه…….. 46

شکل 3-11- نمودار اقلیم نمای سیلیانینف منطقه مورد مطالعه…………………………………………. 47

شکل 3-12- نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………….. 51

شکل 3-13- نمونه ای از فرسایش شیاری منطقه مورد مطالعه…………………………………………… 52

شکل 3-14- نمونه ای از فرسایش کنار رودخانه ای…………………………………………………………….. 53

شکل4-1- نموگراف ویشمایر…………………………………………………………………………………………………… ..70

شکل4-2- نقشه پوشش گیاهی حوضه آبریز سد ماکو………………………………………………………….. …76

شکل 4-3- منحنی نشان دهنده وضعیت سطح و نسبت تولید رسوب……………………………….. …83

 

چکیده

فرآیند فرسایش خاک از جمله فرآیندهایی است که منابع آب و خاک و در نهایت تمدن کشاورزی و فرهنگی یک کشور را مورد تهدید قرار می دهد.  فرآیند فرسایش  بسیار پیچیده  است  و عوامل زیادی در آن دخیل است که از جمله مهم ترین آنها عوامل اقلیمی، شیب زمین، پوشش گیاهی، مدیریت و نحوه کاربری اراضی را می توان نام برد. فرسایش خاک باعث کاهش حاصخیزی خاک، گل آلودگی آب، پر شدگی مخزن سدها و به مرور زمان باعث  از بین رفتن  زمین های کشاورزی می گردد. اگر خاک منطقه ای در معرض فرسایش قرار گیرد  اولین اثر منفی را  برروی آب و گیاه می گذارد.  بنابراین آگاهی از میزان فرسایش و رسوب راهگشای مدیران و برنامه ریزان در امر مهم حفاظت آب و خاک می باشد. تحقیق حاضر نیز با هدف برآورد فرسایش و رسوب در حوضه آبریز سد ماکو با مساحت 1072کیلومتر مربع بوسیله دو مدل تجربی EPM و MPSIAC انجام شده و در نهایت  در مدل EPM، میزان رسوب 646/0میلیون تن در سال برآورد گردید. این در حالی است که در مدل MPSIAC  میزان رسوب تقریبا 1میلیون تن در سال برآورد گردید.  پس از اعتبار سنجی مدل ها در نهایت مدل MPSIAC به عنوان مدل قابل قبول انتخاب شد.

 

1-1 مقدمه

سدهای مخزنی به عنوان پروژه های ملی و عظیم جز سرمایه های زیر بنائی جهت توسعه پایدار محسوب   می شوند. رسوبدهی حوضه های آبخیز یکی از خصوصیات مهم هیدرولوژیکی آنهاست که در طراحی سازه ها آبی به عنوان یک مبحث اصلی مورد توجه طراحان می باشد. با احداث سد بر روی رودخانه ها دریاچه هایی در بالادست به وجود می آید. به دلیل پس زدگی آب در محل اتصال رودخانه به مخزن از سرعت جریان آب کاسته می شود، ظرفیت حمل رود خانه کم شده و پدیده رسوب گذاری در مخزن آغاز می شود در بعضی موارد پر شدن مخزن و بالا آمدن رسوبات در پشت سدهای مخزنی به قدری سریع است که عملا” عمر مفید  سد را نصف می کند، از آنجایی که هزینه لایروبی و خارج کردن رسوبات از مخزن بسیار بالا بوده و با مشکلات خاص خود همراه است و همچنین باز نمودن دریچه های تحتانی به منظور خارج ساختن جریان حاوی رسوب موجب خالی شدن کامل مخزن از آب و ایجاد تنش ها و فشار هیدرو استاتیکی در بدنه سد  می شود و همچنین هدایت آب حاوی رسوب از سمت دریچه ها به سمت دره پایین دست سد، موجب وارد آمدن خسارت به تاسیسات احتمالی موجود در پایین دست سد می شود. لذا عملا خارج نمودن کامل رسوبات از مخزن و استفاده از حجم کل آن در سدهای کشوری کاری دشوار و تقریبا” غیر عملی است اگر در طراحی سد مسئله رسوب مورد توجه قرار نگیرد پس از مدتی سازه های آبگیری و تاسیسات نیروگاههای برق آبی با مشکل جدی مواجه می گردند. لذا به نظر می رسد که میزان و وضعیت توزیع رسوب در مخزن باید قبل از ساخت سد مورد توجه قرار گیرد، و بعد از طراحی نیز مورد ارزیابی قرار گیرد اگر لازم بود اقدامات مدیریتی انجام شود.

مقدمه، بیان مسئله و اهداف تحقیق                                                                                                          3

 

1-2– بیان مسئله

روش های متعددی جهت تخمین بار رسوبی رود خانه ها در منابع ملی مختلف ارائه شده است که غالبا” تجربی بوده و بعضی نیز از روی اندازه گیری های رودخانه ای تدوین شده اند که آنها نیز بدون خطا       نمی باشند. هیدروگرافی و رسوب سنجی مخازن، چنانچه با دقت انجام شود بهترین روش جهت برآورد پتانسیل تولید رسوب حوضه آبخیز بالادست سد مخزنی می باشد، در حین انجام عملیات هیدروگرافی     می توان، پروفیل رسوب گذاری در مخزن، محاسبه حجم و ارتفاع مخزن، وزن مخصوص نهشته ها و غیره را مورد بررسی قرار داد. نظر به اینکه سالانه مقدار قابل توجهی رسوب وارد مخزن سدها شده و باعث کاهش حجم کل و حجم مفید مخزن می گردد، لذا انجام عملیات هیدرو گرافی به صورت دوره ای جهت دستیابی به احجام واقعی مخزن به منظور استفاده از آن ها در مدیریت منابع آب سدها و مصارف پایین دست ضروری می باشد. اغلب رسوباتی که در مخازن سدها انباشته می شوند از فرسایش حوضه آبریز سدها بوسیله        آب های سطحی ناشی از ریزش های شدید جوی بوجود می آیند. شدت فرسایش حوضه های آبریز و در نتیجه سرعت کاهش حجم مفید مخزن سدها بستگی کامل به شرایط حوضه آبریز، توپوگرافی،پوشش گیاهی ، مدیریت بهره برداری از مراتع، اقلیم منطقه، میزان نزولات جوی و نوع آنها، پراکنش نزولات و غیره دارد. اغلب سدهایی که تاکنون با مشکل رسوب و کاهش عمر مفید مواجه بوده اند مخصوصا” سدهای کشورمان به علت عدم برنامه ریزی صحیح در مورد حوضه آبریز و یا بهتر بگوییم در نتیجه احداث سد قبل از مطالعه کامل و اصلاح حوضه مربوطه دچار چنین مشکلاتی شده اند، به گونه ای که در بعضی موارد مانند سد    سفید رود حجم مفید مخزن در کمتر از 20سال بهره برداری به میزان قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. ته نشین شدن رسوبات در مخازن سدها علاوه بر اینکه به دلیل کاهش حجم مخزن مشکلات زیادی در رابطه با تولید نیروی برق آبی و آبیاری مزارع بوجود می آورد، به دلیل حرکت رسوبات به طرف دریچه های آبگیری و عبور ذرات رسوبی از درون دریچه ها مشکلات زیادی برای تاسیسات سد از قبیل دریچه ها، توربین ها و  سایر تاسیسات بوجود می آورد. از آنجایی که انباشته شدن رسوبات در مخزن سدها به دلیل عمق زیاد آب روی آنها منجر به تراکم فوق العاده زیاد و چسبندگی ذرات می شود، لذا خارج نمودن رسوبات از مخزن جهت تمدید ظرفیت آن با مشکل مواجه بوده و مستلزم صرف هزینه های زیاد و ایجاد وقفه در بهره برداری سد می گردد، به گونه ای که در بعضی موارد هزینه بازیابی حجم از دست رفته برابر و یا حتی بیشتر از احداث سد جدید می باشد. لذا بهترین راه برای عدم مواجه شدن با چنین مشکلاتی برنامه ریزی و اجرای طرح های آبخیزداری و دقت در انتخاب محل مناسب سد قبل از اجرا می باشد.

تعداد صفحه : 117

قیمت : 14000تومان

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

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        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.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

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