بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
ارزيابي برآورد بار رسوبي سد مخزني جره
چکيده
سد جره برروي رودخانه رود زرد در ۲۰ کيلومتري شمال شرق رامهرمز ( استان خوزسـتان ) در حال احداث مي باشد. مساحت حوضه آبريز اين سد ۸۲۰کيلومتر مربع و حجم مخزن ايـن سـد mcm ۲۳۰ مي باشد.مطالعات اين سد توسط مهندسين مشاور مهـاب قـدس انجـام گرفتـه و آمار و اطلاعات بکار گرفته و محاسبات منتهي به سال آبي ۶۵-۱۳۶۴بـه مـدت ۱۴سـال آمـاري مشاهداتي و۱۶ سال آماري بازسازي شده ، مي باشد. هـدف اصـلي ايـن تحقيـق ارزيـابي حجـم رسوبات ورودي به سد مخزني جره بر مبناي تدقيق روش محاسباتي و آمار بهنگام شده تا سـال آبي ۸۱-۸۰ به مدت ۳۱ سال آماري مي باشد . در بخش محاسبه حجم رسوبات ورودي به سد مشاور طراح حجم رسوبات ورودي به مخزن را بـراي يـک دوره ۵۰ سـاله عمـر پـروژه برابـر mcm ۲۳.۸ برآورد نموده است دراين تحقيق مشخص گرديد که عليرغم افزايش ۳۷ درصدي آبدهي و جريان مولد رسوب ، حجم رسوبات ته نشين شده در مخزن براي اين دوره فقط در حد mcm ۲۶.۴ در سال مي باشد. اين رقم با توجه به ارتباط نمايي بين دبي آب و رسـوب نشـان مي دهد که مشاور رسوبات ورودي مخزن را بالا و در حد ۸۰%برآورد نموده است .
کلمات کليدي :سد مخزني جره ، ارزيابي، بار رسوب معلق ، رودزرد
مقدمه
ســد جــره بــرروي رودخانــه رود زرد در ۲۰ کي لــومتري شــمال شــرقي رامهرمــز (اســتان خوزستان )در حال احداث است . مساحت حوضه آبريز اين سد برابر ۸۱۸ کليومتر مربع و حجم مخـزن آن برابر ۲۳۰ ميليون متر مکعب مي باشد، که مطالعات آن در قالب طرح آبياري و سد سازي رامهرمز در سال ۱۳۶۲ توسط مهندسين مشاور مهاب قدس آغـاز شـده امـا زمـان اجـراي آن طـولاني شـده و تاکنون ادامه دارد. مطابق مطالعات مشاور اين سد قادر به کنترل نمودن منـابع آب سـطحي رودخانـه رودزرد به منظور تامين آب حدود ۲۲۳۰۰ هکتار از اراضي دشت رامهرمـز و بهـره گيـري از پتانسـيل ايجاد شده ، با احداث نيروگاه برقابي با قدرت ۴.۵ مگاوات است (مهاب قدس ،۱۳۶۸). مطالعات طراحي مبتني بردوره آماري منتهي به سال آبي ۶۵-۶۴ به مدت ۱۴سال آمـاري مشـاهداتي و۱۶ سـال آمـاري بازسازي شده مي باشد. هدف اصلي اين تحقيق ارزيابي حجم رسوبات ورودي به سد مخزني جـره بـر مبناي تدقيق روش محاسباتي و آمار بهنگام شده تا سال آبي ۸۱-۸۰ به مـدت ۳۱ سـال آمـاري مـي باشد . به عبارتي در فاصله زماني مطالعات طراحي سد تا تدوين اين مقاله تعداد ۱۶ سال آمار آبـدهي در مقياس روزانه و حتي ساعتي براي روزهاي سيلابي توليد شده است . همچنـين تعـداد ۱۶۰ نمونـه همزمان دبي آب – دبي رسوب برداشت گرديده است که اين امر بـه افـزايش دقـت برآوردهـاي ايـن تحقيق مي انجامد. به منظور ارزيابي بار رسوب ابتدا مستندات آمـاري و طريقـه محاسـبه بـار رسـوب مشاور طراح مرور و سپس روش محاسبه بار رسوبي در اين تحقيق ارائه مگرديـده و در خاتمـه نتـايج محاسبات ارائه مي شود.
مستندات آماري و طريقه محاسبه بار رسوبي مشاور طراح
الف ) در دوره آماري ۱۶ ساله مشاهداتي ۶۵-۱۳۴۹ مجموعا تعـداد ۳۸۵ نمونـه مـواد معلـق رسوبي در محل ايستگاه هيدرومتري ماشين موجود بوده کـه تعـداد معـدودي از آنهـا در دبـي هـاي سيلابي است ، مشاور طراح در استخراج رابطه آب ـ دبي رسـوب از دوره آمـاري کوتـاهتر يعنـي ۶۱- ۱۳۴۹ که درمرحله شناخت تهيه نموده بهره برده ، اين امر بدين دليل بود که مشاور رونـد داده هـاي دبي آب و دبي رسوب ۴ ساله بعدي ۶۵-۱۳۶۱ را در ادامه همان رونـد رابطـه مسـتخرجه در مرحلـه شناخت ديده است .
ب ) روش محاسبه بار معلق از طريقه ترسيم رابطه دبي آب ـ دبـي رسـوب معلـق در مرحلـه شناخت و منحني تداوم جريان بوده است . آمار بکار رفته در منحني جريان از آمار آبدهي روزانه ۶۵-۱۳۴۹ ايستگاه هيدرومتري ماشين مي باشد . اين محاسبات بار معلـق سـالانه را برابـر۴۷۷۸۰۶.۹ تـن برآورد نموده است .
ج ) از آنجايي که آمار و اطلاعات در زمينه بار بستر موجود نبوده ، بار رسوبي بستر برابر ۲۰ % بار معلق برآورد نموده است بدين ترتيب تناژ بار بستر ۹۵۵۶۱.۴ تن در سال محاسبه شده است .
د) با ملاحظات بند ب و ج بار کل رسوب ۵۷۳۳۶۸ تن در سال برآورد نموده که بدين ترتيب دبي ويژه درازمدت رسوب ۶۶۳.۶ تن در کيلو متر مربع در سال محاسبه شده است .
هو) مقدار وزن مخصوص رسوبات براساس تجارب کارشناسـي برابـر ۱.۲ تـن در متـر مکعـب فرض شده و ميزان حجم رسوبات براي دوره ۵۰ سـاله عمـر پـروژه برابـر ۲۳.۸ ميليـون متـر مکعـب محاسبه گرديده است .
و ) از مسائل تحکيم وزن واحد رسوبات ته نشيني شده و چگونگي روند رسوبگذاري در طـول مخزن بحث به ميان نيامده است .
مستندات آماري و طريقه محاسبه بار رسوبي در تحقيق حاضر
الف ) در طول مدت زمان آمار برداري از ايستگاه هيدورمتري ماشـين در بـين سـالهاي ٨١-١٣٤٩ مجموعاً تعداد ٥٤٥ نمونه همزمان دبي آب ـ دبي رسوب معلق در سازمان آب و برق خوزستان موجود بوده که به منظور تهيه رابطه دبي آب ـ دبي رسوب معلق مورد استفاده قرار گرفت .
ب ) براي محاسبه بار معلق ابتدا رابطه تهيه و مورد ارزيابي قرار گرفت سپس با استفاده از مناسب ترين رابطه بار معلق و دبي ايستگاه هيدرومتري ماشين به محاسبه بار رسوبي معلق براي هر روز از دور آماري موجود يعني بين سـالهاي ٨١- ١٣٤٩ اقـدام گرديـد ايـن بحـث در ادامـه گزارش دنبال خواهد شد .
ج ) جهت برآورد بار رسوبي بستر از نسبت K، تخميني بار بستر به بار معلق بهره گرفتـه شـد بدين منظور از يک مطالعه که نسبت K را برحسـب شـيب بـراي تعـدادي از رودخانـه هـاي کشـور محاسبه نموده بود استفاده شد.
د) مقدار وزن مخصوص رسوبات ته نشين شده براي رابطه کلزر و لين ارائه شده براي مخازن استفاده شد بنابراين مسائل تحکيم رسوبات ته نشين شده در گزارش به هنگام شده سد مد نظر بـوده و در خصوص چگونگي روند رسوبگذاري در بحث نتايج ، پيشنهاد ارائه شده است .
رابطه دبي آب ـ دبي رسوب بار معلق تجربيات و مطالعات مختلفي که توسط منـابع علمـي مختلـف از جملـه اداره عمـران اراضـي آمريکاUSBR انجام شد به اين نتيجه انجاميد که بين دبي جريان و دبي مواد معلق رابطه زير مي توان برقرار شود .
در اين رابطه Qs تناژ رسوب بر حسب تن در روز، Qw دبي جريان برحسب مترمکعب بر ثانيه و a و b مقادير ثابت هستند. معادله (٢) در واقع تابع حاصل از رگرسيون خطي بين دبـي آب و دبـي مواد معلق مي باشد معمولاً ميانگين مقاديري که از رابطه دبي آب و دبي رسوب به دست مي آيد کمتر از ميانگين مقادير مشاهده شده است . بر مبناي ملاحظات فوق سازمان خواربار جهاني فائو براي تعديل ارقام به دست آمده و نزديک شدن نتايج حاصل از رابطه (٢) به واقعيـت ، اسـتفاده از ضـريب ...... بـه جاي ضريب a را به صورت زير توصيه کرده است .(١٩٨١,FAO)
که در آن : Qs ميانگين دبي رسوب مشاهده شده در طـول دوره آمـاري بـر حسـب تـن در روز، Qw ميانگين دبي آب مشاهده شده در طول دوره آماري بر حسب مترمکعب در ثانيه ، b نماي معادله (۲) مي باشد بنابراين بر اساس رابطه (۳) رابطه دبي آب و دبي رسوب به صورت زير تعديل مي گردد :
وجود داده هاي استثنايي با مقادير رسوب زياد در زوج متناظر دبي آب - دبي رسوب تأثير زيادي روي افزايش ضريب به وجود مي آورند. زيرا در رابطه (۳) تغييرات مخرج کسـر بـه مراتـب محـدودتر از صورت کسر است که اين امر از نقاط ضعف روش اصلاحي FAO مي باشد.اين بدين معنا اسـت کـه رابطه (۳) ميزان بار رسوب معلق محاسبه شده را بيشتر از مقدار مشاهداتي نشان مي دهد کـه ايـن از نقاط ضعف روش اخير قلمداد مي شود.
استخراج و ارزيابي منحني دبي آب - دبي رسوب
همانگونه که در ابتداي اين بحث اشاره شـد جهـت تعيـين رابطـه از تعـداد۵۴۵ مشاهدات ميزان دبي آب ـ دبي رسوب معلق همزمان اندازه گيري شده استفاده گرديد اين رابطـه بـه صورت معادله زير استخراج شده است . که در شکل (۱) نيز مي توان ملاحظه نمود.
همچنين رابطه اصلاحي FAO براي مناطق خشک و نيمه خشک به صورت زير محاسبه گرديد:
رابطه موسوم به USBR و روش اصلاحي FAO بصورت گرافيکي بـه همـراه مشـاهدات ميـداني در شکل (۲) ارائه شده است .
