بررسی تغییرات زمانی انتقال رسوب معلق در مواقع سیلابی با استفاده از ...

Abstract

Knowing 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 مطالب

عنوان صفحه

1-مقدمه و بیان مسئله. 1

1-1-مقدمه. 1

1-2 بیان مسئله. 2

1-3 اهداف تحقیق. 3

1-4 فرضیات تحقیق. 3

2-کلیات و مرور منابع. 5

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- شبیه‌سازی جریان در رودخانه. 14

عنوان صفحه

2-11 سیلاب. 16

2-12- ارزیابی خسارات سیلاب. 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 تغذیه رسوبی رودخانه ها.. 24

2-13 عوامل مؤثر بر انتقال رسوب. 25

2-17- اهمیت تعیین بار رسوبی رودخانه ها.. 25

2-18- شکل های 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 های نمونه برداری 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 های متوسط روزانه : 32

عنوان صفحه

2-22- محاسبه رسوب معلق با استفاده از روش اداره عمران ایلات متحده(USBR) 33

2-22-1- منحنی سنجه رسوب. 33

2-22-2 – انواع منحنی سنجه. 34

2-23-کلیاتی در خصوص هیدرولیک کانال های روباز. 35

2-23-1- دانه بندی رسوبات. 35

2-23-2-تقسیمبندی رودخانه ها از نظر مصالح بستری. 36

2-24- انجام محاسبات هیدرولیکی. 37

2-24-1 قوانین حاكم بر حركت جریان. 38

2-25-طبقه بندی جریان در کانالهای روباز. 40

2-26 -روشهای تعیین معادله های شیب اصطکاکی. 41

2-27- تحلیل جریان ماندگار و غیر‌ماندگار.. 41

برای دیدن جزییات بیشتر و دانلود پایان نامه اینجا کلیک کنید

2-28- شرایط مرزی. 41

2-29- معرفی اجمالی برخی از مدل های کامپیوتری توسعه یافته برای مطالعات فرسایش و رسوب. 42

2-30- دلیل انتخاب مدل HEC RAS. 43

2-31- دلایل انتخاب GEP4.3. 44

2-32- بررسی پیشینه تحقیق در داخل و خارج کشور. 44

منابع داخلی. 45

منابع خارجی. 53

3-مواد و روش ها. 61

3-1مقدمه. 61

عنوان صفحه

3-2- معرفی منطقه مورد مطالعه. 61

3-2-1- موقعیت و مشخصات حوزه آبخیز کشکان. 61

3-2-2- بررسی و ویژگی های رودخانه کشکان. 63

3-2-3- بررسی ویژگی های توپوگرافیک و فیزیوگرافیک رودخانه کشکان 64

3-2-4- بررسی وضعیت پوشش گیاهی رودخانه کشکان. 64

3-2-5 ویژگی های زمینشناسی. 65

3-2-6 – ویژگی های آب و هوایی.. 65

3-3-جمع آوری آمار و اطلاعات هواشناسی و هیدرومتری مشاهده شده. 66

3-4 تعیین منحنی سنجه رسوب و معادله توانی آن در ایستگاه کشکان پلدختر 68

3-4-1- تعیین سیلاب ها. 68

3-5- آماده سازی داده ها برای ورود به نرم افزار. 69

3-6 معرفی مدل ها. 70

3-6-1- مدلHEC RAS 4.1. 70

3-7 مراحل اجرای مدل HEC-RAS. 71

3-7-1 شروع یک پروژه جدید. 71

3-7-2وارد کردن داده های هندسی. 72

3-8- وارد کردن داده های جریان و شرایط مرزی. 72

3-9- ورود داده های رسوب. 73

یک مطلب دیگر :

پايان نامه درباره حق برکاردرنظام حقوقی ایران و بین المللی

3-9-2 دانه بندی مواد بستری. 74

3-9-3 بررسی معادلات انتقال رسوب و انتخاب معادله مناسب. 74

3-10- محاسبات هیدرولیک جریان.. 80

عنوان صفحه

3-11- مدل GEP 4.3. 82

3-12 اجرای مدل GEP. 82

3 -13 تعیین نسبت بار بستر به بار معلق از روش های تجربی. 86

3-14 آنالیز رسوب در نرم افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 88

3-15 تغییرات انتقال رسوب سیلاب ها، در ماه های سیلابی در نرم افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 88

3-16 متوسط انتقال رسوب در نرم افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 88

3-17 درصد انتقال رسوب سیلاب ها در نرم افزار HEC RAS 4.1 و GEP 4.3. 88

3-18 واسنجی و صحت سنجی مدل ها. 88

3-19-1 معیار ناش- ساتکلیف (C1).. 88

3-19-2 معیار ضریب همبستگی:. 89

4- نتایج. 91

4-1-نتایج آزمون داده ها. 91

4-2- منحنی سنجه رسوب و معادله توانی آن در ایستگاه کشکان پلدختر.. 91

4-3- تعیین سیلاب ها. 92

4-4-دانه بندی مواد بستری. 93

4-5- نتایج شبیه سازی رسوب سیلاب ها در نرم افزار HEC RAS 4.1. 94

4-6- محاسبه بارمعلق از بارکل شبیه سازی شده. 94

4-7- بررسی رسوب سیلاب ها در دوره های واسنجی و اعتبار سنجی. 96

4-8 نحوه شبیه سازی رسوب معلق حداکثر و حداقل دوره آماری با نرم افزار HEC RAS 4.1. 98

4-9 بررسی تغییرات زمانی ماهانه سیلاب ها در دوره آماری با نرم افزار HEC RAS 4.1. 99

4-10 بررسی رسوب شبیه سازی شده هر یک از سیلاب ها در ماه های مختلف دوره آماری 100

عنوان صفحه

4-10-1 رسوب سیلابهای دی ماه در طول دوره آماری. 100

4-10-2 رسوب سیلابهای بهمن ماه در طول دوره آماری. 101

4-10-3 رسوب سیلاب های اسفند ماه در طول دوره آماری. 101

4-10-4 رسوب سیلاب های فروردین ماه در طول دوره آماری. 102

4-11- حداقل و حداکثر رسوب انتقالی سیلاب ها. 102

4-11-1 حداقل و حداکثر رسوب انتفالی سیلاب های ماه های دی. 103

4-11-2 حداقل و حداکثر رسوب انتفالی سیلاب های ماه های بهمن. 103

4-11-3 حداقل و حداکثر رسوب انتفالی سیلاب های ماه های اسفند. 104

4-11-4 حداقل و حداکثر رسوب انتقالی ماه های ماه های فروردین. 104

4-12-نتایج مدل GEP 4.3. 105

4-12-1- نتایج محاسبات هیدرولیكی اجرای مدل GEP 4.3. 105

4-13 شبیه سازی رسوب معلق سیلاب ها در دوره واسنجی و اعتبارسنجی با نرم افزار GEP 4.3. 106

4-14 شبیه سازی سیلاب ها در دوره واسنجی و اعتبارسنجی با نرم افزار GEP 4.3 106

4-15 شبیه سازی هریک از سیلاب ها در مرحله واسنجی و اعتبار سنجی نرم افزار GEP 4.3. 107

4-16 تغییرات شبیه سازی رسوب معلق سیلاب ها در ماه های مختلف با نرم افزار GEP 4.3. 109

4-17 شبیه سازی سیلاب با حداقل و حداکثر رسوب انتقالی با نرم افزار GEP 4.3 110

4-17-1 رسوب معلق سیلاب های ماه دی. 110

4-17-2 رسوب معلق سیلاب0های ماه بهمن. 110

4-17-3 رسوب معلق سیلاب0های ماه اسفند. 111

4-17-4 رسوب معلق سیلاب0های ماه فروردین. 111

4-18 شبیه سازی رسوب انتقالی هر سیل در ماه های مختلف با نرم افزار GEP 4.3 112

عنوان صفحه

4-18-4 رسوب در سیلاب های ماه های فروردین.. 114

4-19 برآورد متوسط رسوب انتقالی سیلاب ها در نرم افزارهای GEP 4.3 و HEC RAS 4.1 114

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب