برآورد ضریب زبری مانینگ دررودخانه ها |
2-6-3- جداول.. 22
2-6-3-1- جدول U S G S (سازمان زمینشناسی آمریکا) 22
2-6-3-2- جدول تورنر و چانمیسری(1957) 23
2-6-3-3- جدول چاو (1959) 23
2-6-3-4- جدول سازمان برنامه و بودجه. 26
2-7- تعیین زبری ناشی از شکل بستر. 30
2-7-1- تعیین زبری ناشی از شکل بستر با در نظر گرفتن نوع شکل بستر. 31
2-7-1-1- رابطۀ شکل بستر با توان جریان و قطر متوسط دانه های رسوب… 32
2-7-1-2- روابط تعیین زبری هیدرولیکی شکلهای مختلف بستر. 33
2-7-2- تعیین زبری ناشی از شکل بستر بدون در نظر گرفتن نوع شکل بستر. 33
2-8- تعیین زبری ناشی از پوشش گیاهی.. 34
2-8-1- روابط تجربی و نیمه تجربی.. 35
2-8-2 – رابطۀ پتریک و باسماجیان (1975) 35
2-8-3- روابط گرین و گارتن (1978) 36
2-8-4- روابط رهمیر (1969) . 35
2-9- تعیین ضریب زبری مانینگ بر اساس داده های اندازه گیری شده آبسنجی.. 44
2-9-1- واسنجی ضریب مانینگ با استفاده از نیمرخ طولی تراز آب… 44
2-9-2- تعیین ضریب زبری مانینگ با استفاده از منحنی دبی- اشل جریان.. 45
2-10- تعیین ضریب زبری مانینگ به روش کاون (1956) 45
2-11- انتخاب روش مناسب برای برآورد ضریب زبری مانینگ… 46
2-12- خصوصیات مدل Hec-Ras.. 46
2-13- بیان پارامترها و اصطلاحات… 48
2-14- سابقۀ پژوهش…. 49
فصل سوم: مواد و روشها 58
3-1- مقدمه. 58
3-2- مواد اجرای طرح.. 58
3-2-1- انتخاب رودخانه مورد مطالعه. 58
3-2-2- رودخانۀ فهلیان.. 64
3-2-3-تحلیل رژیم جریان رودخانه فهلیان : 66
3-2-3-1-رژیم سیلابی رودخانه : 66
3-2-3-2- رژیم دائمی رودخانه : 66
3-2-3-3- رژیم رسوبی رودخانه : 67
3-3- روشهای اجرای طرح.. 68
3-3-1- کارهای میدانی و آزمایشگاهی.. 68
3-3-1-1- آزمایش دانه بندی.. 68
3-3-2- محاسبۀ ضریب مانینگ از روشهای مختلف… 84
3-3-3- پروفیل سطح آب : 91
3-3-3-1- نتایج مطالعات هیدرولوژی وهیدرولیكی : 94
3-3-3-2- نتایج بررسی هیدرولیكی : 95
3-3-4- اجرای نرمافزار H e c-R a s برای ترسیم پروفیل سطح آب… 97
3-3-4-1- انتقال اطلاعات به نرمافزار H e c-R a s. 99
3-3-5- انتقال منحنیهای دبی اشل به Excel. 105
3-3-6- محاسبۀ خطاها به روش آماری R M S E. 105
فصل چهارم: نتایج و بحث…. 106
4-1- مقدمه. 106
4-2- نتایج.. 106
4-2-1- نتایج حاصل از روابط تجربی.. 107
4-2-2- نتایج حاصل از روشهای نیمه تجربی.. 118
4-2-3- نتایج حاصل از جداول.. 122
4-2-4- نتایج حاصل از روشهای متأثر از مجموعۀ عوامل.. 126
5-1- مقدمه. 134فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها 134
5-2- نتیجه گیری.. 134
5-3- پیشنهادها 137
مراجع ومنابع.. 139
منابع فارسی.. 139
منابع لاتین.. 140
چكیده
این تحقیق با شناخت شرایط حاكم بر رودخانه فهلیان به تعیین ضریب زبری مانینگ در محدوده مورد مطالعه با استفاده از روش های مختلف تجربی ، نیمه تجربی و جداول جهت استفاده در طراحی ها می پردازد . و بهترین و مطمئن ترین روش تعیین ضریب زبری را با استفاده از مطالعات صحرایی و تلفیق با روابط تجربی ارائه می نماید و در پایان نیز تعدادی روابط پیشنهادی ارائه می گردد . به همین منظور محدوده مورد مطالعه به طول 23 كیلومتر به 5 بازه تقسیم گردید ودر هر بازه آزمایش دانه بندی مصالح بستر صورت گرفته و با استفاده از روش های ذكر شده n مربوط به هر بازه بدست آمد. سپس جهت بررسی نتایج مقدار n بدست آمده به نرم افزار HEC- RAS وارد گردید ومنحنی های دبی اشل حاصل از نرم افزار با منحنی های دبی اشل واقعی ایستگاهای رودخانه مورد مقایسه قرار گرفت . نتایج حاصل از این مطالعه نشان میدهد روشهای تجربی ونیمه تجربی بری به دلیل شنی بودن بستر رودخانه از دقت بالاتری نسبت به سایر روشها برخوردار است . همچنین جهت صحت سنجی، پروفیل طولی رودخانه با استفاده از نرم افزار HEC-RAS وضریب n روش منتخب ترسیم گردید و ارتفاع سطح آب حاصل از این پروفیل با ارتفاع اندازه گیری شده توسط دوایستگاه بالادست و پایین دست مقایسه ومقدار خطای 4 سانتی متر مشاهده گردید . ودر پایان مقدار ضریب زبری مانینگ 037/0 برای این رودخانه بدست آمد .
واژه های كلیدی : ضریب زبری مانینگ ، منحنی دبی اشل ، نرم افزار HEC-RAS ، آزمایش دانه بندی ، فهلیان
1-1- مقدمه
یک مطلب دیگر :
اهمیّت موضوع برآورد صحیح ضریب زبری مانینگ ، بیان مسئله ، اهداف و ضرورتهای انجام پژوهش حاضر و تشریح ساختار پایان نامه مواردی است كه دراین فصل بیان خواهدشد.
بهمنظور تحلیل شرایط حاکم بر جریانهای یکنواخت و نیز طراحی سازههای هیدرولیکی و مهندسی رودخانه روابط متعددی وجود دارد که از این میان رابطۀ مانینگ از اهمیّت بیشتری برخوردار بوده و عمومیت بسیاری دارد. در این رابطه تخمین مقدار مناسب ضریب زبری مانینگ در برآورد میزان تراز آب نقش بسزایی داشته و از اهمیّت ویژهای برخوردار است. با توجه تحقیقاتی که تا کنون در این زمینه صورت گرفته میتوان نتیجه گرفت که تفاوتهای بسیار کوچک چند صدمی در تعیین مقادیر ضریب زبری مانینگ میتواند برآورد مساحت اراضی سیلگیر را دهها هزار مترمربع تغییر داده و در نتیجه در برآورد میزان خسارات وارده تأثیر بسزایی داشته باشد. این امر نیز بر برنامهریزیهای مدیریتی و ساماندهی رودخانه تأثیرگذار میباشد. بنابراین چنین طرحها و اقداماتی که مستقیماً در ارتباط با مدیریت و ساماندهی رودخانهها هستند، نیازمند دقّت زیاد در انتخاب روش تعیین ضریب زبری مانینگ میباشند. ضریب زبری مانینگ کلیّه عوامل مؤثر در مقاومت بستر کانال در مقابل جریان را در خود مستتر دارد و همچنین این ضریب شدّت افت انرژی را در یک جریان نشان می دهد. راه مناسب در تخمین صحیحتر ضریب مانینگ، شناخت عوامل مؤثر در این ضریب میباشد. این عوامل عبارتند از زبری بستر کانال، جنس کانال، نامنظمی سطح مقطع، پوشش گیاهی(نوع و میزان تراکم آن)، شکل مسیر(مستقیم یا مارپیچی بودن مسیر)، وجود موانع در مسیر جریان و حتّی عمق و دبی جریان که علاوه بر تأثیر در افت طولی در مسیر جریان تا حدودی دربرگیرندۀ افتهای ناشی از تغییر شکل جریان(افتهای موضعی) نیز میباشند.
1-2- بیان مسئله
در کلیّه مطالعات مهندسی رودخانه و طراحی سازههای متقاطع رودخانه نظیر پلها، سدهای انحرافی و یا دهانههای آبگیر، تعیین عوامل هیدرولیکی نظیر عمق و سرعت جریان، ضروری است. متداولترین رابطه در تعیین میزان سرعت، رابطۀ مانینگ بوده و برای استفاده از این رابطه، تعیین ضریب زبری مانینگ اجتنابناپذیر است. برای محاسبۀ ضریب زبری مانینگ، روش مطمئنی برای همۀ رودخانهها وجودندارد و برای هر رودخانه باید با توجه به شرایط همان رودخانه، بهترین روش تعیین شود.
مقدار زبری یکی از پارامترهای عمدۀ افت انرژی در کانالها و رودخانههاست که تغییرات آن حتی به اندازه چند صدم باعث ایجاد دهها هزار مترمربع تفاوت در سطح سیلگیری اراضی میشود. لذا با برآورد دقیق مقدار آن که متأثر از عوامل مختلفی نظیر جنس بستر، پوشش گیاهی، دانهبندی و اندازه ذرات بستر، نحوۀ تغییر مقطع رودخانه و… است، میتوان علاوه بر پیشگیری غیرسازه ای از سیل، بهکمک پهنهبندی خطر سیل، که از توجیه اقتصادی بیشتری برخوردار است، به نتایج محاسبات هیدرولیکی نیز اطمینان بیشتری داشت. از سوی دیگر از آنجا كه دقّت تعیین عمق جریان در تعیین دقیق مشخصههای فنّی و حقوقی نظیر حدود بستر و حریم رودخانهها، مؤثر میباشد ، برآورد دقیق ضریب زبری هیدرولیكی علاوه برارزش فنّی ، اهمیّت حقوقی نیز پیدا میکند. همچنین با علم به تأثیر ضریب زبری مانینگ بر فرسایش و انتقال رسوب، با انتخاب مناسب این ضریب میتوان شاهد تأثیرات مهم و مثبت آن بر حفاظت خاک و مدیریت آبخیزداری بود.
رودخانۀ فهلیان یکی از رودخانه های بزرگ جنوب غرب کشور می باشدکه در شمال غرب استان فارس درشهرستان های ممسنی ورستم واقع شده است كه از به هم پیوستن رودخانه های شور وشیرین تشكیل می گردد و یکی از سرشاخههای اصلی رودخانۀ زهره است که ازبه هم پیوستن رودخانه های شیو، کتی وخیرآباد تشکیل شده و به خلیج فارس می ریزد.بر روی این رودخانه ابنیه و سازههای هیدرولیکی متعددی احداث شدهاندوهم اکنون نیز سد پارسیان(گورک) نیز دربالادست رودخانه برروی یکی از سرشاخه های آن واقع دربخش دشمن زیاری ممسنی دردست اجرا می باشد. مدیریت سیلاب و همچنین پهنهبندی جریان سیلاب میتواند در طراحی و حفاظت و ساماندهی طرحهای مهندسی رودخانه و تعیین حریم ایمن این رودخانه مهم و مؤثر باشد. یکی از کلیدیترین پارامترهای مهم در مهندسی رودخانه، ضریب زبری مانینگ است که نتایج مدلهای هیدرولیکی رودخانه وابستگی زیادی به این پارامتر دارد.
لذا این تحقیق با هدف تعیین مناسبترین رابطه جهت محاسبۀ ضریب زبری مانینگ در رودخانه فهلیان، بهدلیل عبور از میان مناطق مسکونی ،زمین های کشاورزی وجود تأسیسات فراوان در اطرافش از اهمیّت ویژهای برخورداراست، به بررسی روابط موجود در این زمینه، در رودخانه مورد نظر خواهد پرداخت و باعث بهبود برنامهریزیهای مدیریتی و ساماندهی محدودههای مذکور خواهد شد.
1-3- اهداف و ضرورتهای انجام پژوهش
- با توجه به اهمیّت و حساسیّت موجود در امر تخمین ضریب زبری مانینگ در رودخانهها و با توجه به اینکه پیش از این مطالعاتی دراین خصوص بر روی رودخانه فهلیان صورت نگرفته است، محاسبۀ ضریب زبری مانینگ در این رودخانه با استفاده از روشهای مختلف، مقایسۀ این روشها و تخمین مقدار خطا در هر رابطه ضروری احساس شد.
- مقایسۀ نتایج حاصل از روشهای مختلف و تحلیل آنها به انجام مطالعات بعدی در همین زمینه در رودخانههای دیگر و نیز مطالعات در زمینههای مختلف هیدرولیکی کمک خواهد کرد.
- در شرکتهای مشاوره تنها روش معمول در تخمین ضریب مانینگ در رودخانهها، روش کاون میباشد. انجام این روش مستلزم تحقیقات وقتگیر و هزینهبر بوده و در عین حال در بسیاری از رودخانهها اعم از رودخانههای دارای بستر ماسهای، با تخمین اعداد بزرگتر از حد واقعی موجود در این رودخانهها سبب تحمیل هزینههای اضافی خواهد شد. لذا با تعیین بهترین روش محاسبۀ ضریب زبری مانینگ برای رودخانه مورد مطالعه با استفاده از روش حل معکوس و نرمافزار Hec-Rasدر این تحقیق به ساخت دقیقتر سازههای هیدرولیکی بر روی این رودخانهها و همینطور صرفهجویی در وقت و هزینههای ساخت این سازهها کمک خواهد شد. در این تحقیق خطای موجود در هر روش بهکمک رابطۀ جذر میانگین مجموع مربعات خطاها محاسبه شده است.
1-4- ساختار پایاننامه
کلیۀ مطالب این پایاننامه در پنج فصل بصورت کلی ارائه خواهند شد که مباحث کلیدی هر یک از این پنج فصل به اختصار در زیر ارائه شده است:
- فصل اول: کلیّات
در این فصل اهمیّت و حساسیّت موجود در تخمین ضریب زبری مانینگ ونیز ضرورت پرداختن به این موضوع بیان شد. بیان مسئله و اهداف و ضرورتهای انجام پژوهش از دیگر بخشهای این فصل است.
- فصل دوم: پیشزمینه و سابقۀ پژوهش
فرم در حال بارگذاری ...
[پنجشنبه 1399-08-08] [ 06:07:00 ب.ظ ]
|