بخشی از مقاله
اندازه گيري و محاسبه باربستر توسط دستگاه هلي اسميت در بالادست سد زاينده رود
چکيده
برآورد رسوبدهي رودخانه ها در پروژه هايي از قبيل سد سازي ، مهار سيل ، آبگيري از رودخانه ها وآبرساني حايز اهميت بسيار مي باشد.
محاسبه و اندازه گيري بار بستر به دليل مشکلات و پيچيدگي هاي نمونه برداري و دخالت پارامترهاي مختلف در برآورد ميزان رسوبات بار کف ، به صورت يکي از مسائل پيچيده و مشکل هيدروليک رسوب درآمده است وتا کنون روش جامع و کاملي توسط کارشناسان و دانشمندان علم رسوب شناسي به صورت استاندارد جهاني براي آن ارائه نگرديده است .در اين پژوهش از دستگاه نونه بردار هلي اسميت در مقطع مناسب در بالادست سد، مواد رسوبي جمع آوري شدند. در مقاله حاضر برآنيم تا ضمن معرفي دستگاه و دستورالعمل نمونه - برداري ، حجم رسوب انتقالي در يک روز را محاسبه نماييم .
واژه هاي کليدي : بار بستر، هلي اسميت ، رسوب
مقدمه
ذرات رسوب ازتعامل فرايندهاي فيزيکي و شيميايي از پوسته زمين جدا شده و سپس توسط جريان آب رودخانه ها به پايين دست حمل مي گردند .وجود مواد رسوبي موجود در رودخانه ها مشکلاتي را به همراه داشته و تغييراتي را در بستر آن ايجاد مي کند. بنابرين تعيين وپيش بيني ميزان رسوبات موجوددر رودخانه ها کمک قابل توجهي در طراحي سازه هاي آبي و عمر مفيد مخازن سدها داراست .
بنابرين تعيين وپيش بيني ميزان رسوبات موجوددر رودخانه ها کمک قابل توجهي در طراحي سازه هاي آبي و عمر مفيد مخازن سدها داراست . موادرسوبي شامل بار مواد معلق وبار بستر مي باشند.در شرايطي که سرعت کمتر از مقدار بحراني است ، ذرات بستر هيچگونه حرکتي ندارند و در محل خود ثابت مي مانند. با افزايش مقدار جريان ودر نتيجه افزايش سرعت ذرات بستر شروع به حرکت خواهند کرد .با افزايش آشفتگي جريان ذرات رسوب ، ريزو تماس خود را با بستر رودخانه کمتر کرده وانتقال به صورت بار معلق مشاهده خواهد شد.[٤]
بنابرين تعيين وپيش بيني ميزان رسوبات موجوددر رودخانه ها کمک قابل توجهي در طراحي سازه هاي آبي و عمر مفيد مخازن سدها داراست . موادرسوبي شامل بار مواد معلق وبار بستر مي باشند.در شرايطي که سرعت کمتر از مقدار بحراني است ، ذرات بستر هيچگونه حرکتي ندارند و در محل خود ثابت مي مانند. با افزايش مقدار جريان ودر نتيجه افزايش سرعت ذرات بستر شروع به حرکت خواهند کرد .با افزايش آشفتگي جريان ذرات رسوب ، ريزو تماس خود را با بستر رودخانه کمتر کرده وانتقال به صورت بار معلق مشاهده خواهد شد.[٤
]برآورد رسوبدهي رودخانه ها در پروژه هايي از قبيل سد سازي ، مهار سيل ، آبگيري از رودخانه ها وآبرساني حايز اهميت بسيار مي باشد. اندازه گيري مواد رسوبي رودخانه ها به صورت نمونه برداري بار معلق از سال ١٣٤٠ در کشور آغاز شده است ولي تا کنون مواد درشت دانه وبار بستر در رودخانه ها صورت نگرفته است .[٤]
اندازه گيري مقدار رسوب بار کف رودخانه ها با مسائل ومشکلات زيادي روبروست .به اين دليل معمولا" مقدار بار کف را به صورت در صدي ازبار معلق ويا بعضا" از طريق روش هاي محاسباتي تعيين ودر نظر مي گيرند. اين نسبت بسيار متغير بوده ولازم است با اندازه گيري هاي واقعي حدود آن را در هر شرايطي تعيين نمابند.[٤] اگرجه بايد توجه کرد که مقدار بار بستر در رودخانه هاي کوهستاني که از مواد درشت - دانه تشکيل مي گردند، مي تواند تا ٦٠٪ دبي کل رسوب را تشکيل دهد [٧]. مهمترين رودخانه که در مرکز فلات ايران جاري است زاينده - رود مي باشد که از ارتفاعات زردکوه بختياري سرچشمه گرفته ، در سد زاينده رود ذخيره وپس از طي مسافتي حدود ٤٠٠ کيلومتر به باتلاق گاوخوني مي ريزد.[١]به علت کمبود آب در دشت هاي مرکزي ايرن ورشد جمعيت اصفهان ،طرح هاي جديد انتقال آب به شهرهاي يزد وکاشان از طريق زاينده رود صورت گرفت . از جمله اين طرح ها، طرح انتقال آب چشمه لنگان به منظور تامين ساليانه ١٩٥ ميليون متر مکعب آب مي باشد .[٣]بعلت جوان بودن رود خانه ، اين مسير جديد داراي بار بستر زياد مي باشد ومشکلات متعددي ايجاد خواهد کرد که هنوز توسط سازمان آب مورد بررسي ومطالعه دقيق قرار نگرفته است لذا ناحيه ي تحقيق در اين پروژه مسير خروجي آب از تونل چشمه لنگان مي باشد.
مواد وروشها
محاسبه و اندازه گيري بار بستر به دليل مشکلات و پيچيدگي هاي نمونه برداري و دخالت پارامترهاي مختلف در برآورد ميزان رسوبات بار کف ، به صورت يکي از مسائل پيچيده و مشکل هيدروليک رسوب درآمده است وتا کنون روش جامع و کاملي توسط کارشناسان و دانشمندان علم رسوب شناسي به صورت استاندارد جهاني براي آن ارائه نگرديده است . .[٤]متدولوژي و روش تحقيق در اين پژوهش استفاده از روش اندازه گيري بار کف بصورت مستقيم ، توسط نمونه بردارهلي اسميت دستي بوده است که به سفارش دانشگاه صنعتي اصفهان ساخته و مورد بهره برداري قرار گرفته است .در اين روش جمع آوري مواد رسوبي درمقطعي مناسب از خروجي تونل تا پشت سد صورت گرفت که در ادامه به تحليل آن پرداخته مي شود.
معرفي دستگاه هلي اسميت :
دستگاه ساخته شده توسط سازمان آب و بر طبق استانداردهاي نمونه بردارهاي اسميت بوده و داراي مشخصات زير مي باشد:
ابعاد دهانه ورودي ٧/٦٢×٧/٦٢ سانتيمتر و طول کلي برابر٤٦ سانتيمتر طراحي شده است . (شکل ١) کيسه جمع کننده رسوبات از جنس پلي استر با سوراخ هايي به ابعاد ٠/٢٥ ميلي متر مي باشد.[٨]
راندمان دستگاه بسته به ميزان تماس دستگاه با بستر و تغيير رژيم جريان در طول مدت نمونه برداري بسيار متغيراست .[٦]
شکل (١)
روش نمونه برداري از يک مقطع رودخانه
١-طناب کشي به کمک طناب مدرج .
٢- تقسيم بندي عرض بستر به ٣ تا ٥ قسمت مساوي .
٣- قراردهي دهانه ورودي دستگاه در خلاف جهت آب در مدت زمان ١٢٠ ثانيه .
٤- تخليه کامل کيسه دستگاه و يادداشت وزن خشک نمونه جمع آوري شده .
٥- تقسيم وزن خشک مواد رسوبي به مدت زمان نمونه برداري مقطع مورد نظر.
٦- محاسبه بار کف عبور کرده در يک ثانيه براي ١ متر عرض بستر.
٧ محاسبه بار بستر اندازه گيري شده مقطع مورد نظر توسط رسم منحني .
به منظور سنجش بار بستر محاسبه اي ،علاوه بر نکات اشاره شده بايستي موارد زير را اندازه گيري کرد.
١- برداشت داده هاي پروفيل سرعت توسط مولينه . (حدودا" ٥ پروفيل سرعت بايستي برداشت شود ودر هر پروفيل حدود ١٥سرعت نقطه اي داشته باشيم .)
٢- رسم منحني دانه بندي و تعيين قطر مشخصه ذرات رسوب جمع آوري شده
٣- تعيين شيب بستر رودخانه به کمک ابزار نقشه برداري .
در روي کاغذ ميليمتري يکي از محورها عرض بستر رودخانه خواهد بود و محور ديگر مقدار بار کف عبور کرده در يک ثانيه از هريک زير- بخش هاي آن مقاطع مي باشد. با اتصال نقاط به يکديگر و محاسبه سطح زير منحني توسط پلانيمترو يا شمارش خانه ها مقدار بار کف يستر رودخانه ها در واحد زمان به دست آورد.(شکل ٢)
جدول ١، خلاصه مشخصات اندازه گيري بار بستر در مقطع مورد مطالعه در پايين دست چشمه لنگان و بالا دست سد زاينده رود( ايستگاه اسکندري ) را نشان مي دهد.
