بخشی از مقاله
خلاصه
در این تحقیق بحث انتقال رسوبات و تعیین یک رابطه در مطالعه موردی رودخانه کرخه نور ارائه می شود. برای مطالعه مشخصات و نرخ انتقال رسوبات، بیست و چهار مقطع عرضی در طول این بازه از رودخانه انتخاب شده است. داده های اندازه گیری شده شامل مشخصات هندسی مقطع عرضی، سرعت متوسط جریان آب، دبی جریان آب، عرض سظح آزاد آب، شیب سطح آب، غلظت رسوب، نمونه مواد بارکف برای تعیین وزن مخصوص ویژه این مواد هستند.
طول بازه مطالعاتی این تحقیق 6 کیلومتر است. این مطالعه شامل دو بخش است: بخش تجربی - شامل کارهای اندازه گیری میدانی و آزمایشگاه - و بخش آماری. این تحقیق یک فرمول تجربی بدون ابعاد بین نرخ انتقال رسوبات و سایر متغییرها ارائه میدهد. تحلیل واریانس - ANOVA - برای آزمون اختلاف نرخ انتقال رسوبات مشاهدهای و نرخ انتقال رسوبات پیش بینی شده توسط مدل انجام شده است. نتایج نشان می هند که تفاوت معنادار آماری بین نرخ انتقال رسوب مشاهده ای و مقادیر محاسبه شده توسط مدل آماری وجود ندارد.
1. مقدمه
رودخانه ها و کانال ها منابع آبی مهمی برای تامین آب، آبیاری، حمل و نقل و تولید انرژی و سایر کاربردها هستند. وجود و حرکات رسوبات در رودخانه مسائل زیادی را بوجود می آورد. گاهی رسوبگذاری و فرسایش در کف و سواحل می تواند باعث افزایش ارتفاع بستر رودخانه و در نتیجه کاهش عمق آب میشود. این مساله قابلیت حمل و نقل و سایر اهداف هیدرولیکی را کاهش میدهد. همچنین با بالا آمدن بستر رودخانه به واسطه رسوبگذاری جریان، ظرفیت گذردهی سیلاب در مقطع رودخانه کاهش می یابد. بنابراین باید مبالغ مالی زیادی هزینه شود تا دوباره رودخانه قابلیت بهره برداری هیدرولیکی داشته باشد.
رسوبات ذرات کوچک ماسه، رس، شن و سیلت هستند. آب جاری در یک رودخانه دارای یک ظرفیت طبیعی انتقال رسوبات است. سازه های مصنوعی این ظرفیت انتقال رسوب را در یک نقطه یا بازه طولانی تغییر می دهند. رسوبات به دو دسته رسوبات معلق و بار بستر تقسیم می شوند. بار بستر در کف رودخانه یا دریاچه وجود دارد و رسوبات معلق در ستون آب جاری در حال حرکت هستند. رسوبات با جریان آب به شکل معلق در آب یا جهشی در کف و یا غلطشی منتقل می شوند. البته جداسازی بار بستر و رسوبات معلق کار سختی است زیرا مشخص نیست که چه مقدار از رسوبات در کف بطور جهشی و غلطشی در حال حرکت و انتقال هستند.
دبی انتقال رسوبات یکی از کمیت های مهم هست که قبل از ساخت هر سازه هیدرولیکی باید محاسبه شود زیرا در تعیین عمر مفید سازه های هیدرولیکی اثر گذار است.
2. منطقه مورد مطالعه
رودخانه کرخه نور یک منبع مهم آبیاری در استان خوزستان است زیرا اراضی کشاورزی زیادی را در ناحیه جنوبی دشت آزادگان تحت پوشش قرار می دهد. این رودخانه شاخه فرعی از رودخانه کرخه می باشد که در شهر حمیدیه از آن منشعب میگردد. کرخه نور از مرکز شهر هویزه عبور کرده و در انتها به هورالعظیم میریزد. ناحیه مطالعاتی در طول جغرافیایی است
3. مواد و روشها
در مطالعات مربوط به رسوب رودخانهای از دو روش محاسباتی و اندازهگیری جهت برآورد بار رسوب استفاده میشود. در روش محاسباتی نیاز به برخی داده ها از قبیل عمق آب، سرعت، شیب بستر، عرض مقطع، دانه بندی ذرات بستر، شعاع هیدرولیکی و ... میباشد.
در مقاله حاضر از آمار و داده های نمونه برداری شده توسط امور آزمایشگاههای منابع آب و خاک و رسوب سازمان آب وبرق خوزستان استفاده گردید. حداکثر مفاطع عرضی رودخانه با در نظر گرفتن یک نقطه مبنا از سمت چپ جهت جریان آب در کانال برداشت شده است. از نقطه مبنا عرض کانال به چند قطعه تقسیم شده است - قطعات پنج متری - . عرض هر قطعه معمولا به اندازه عرض کانال رودخانه بستگی دارد. سپس عمق در هر قطعه اندازه گرفته شد و با این اعماق، شکل مقطع عرضی در طول کانال با نرم افزار HEC-RAS ترسیم شد.
برای برداشت سرعت جریان آب از دستگاه سرعت سنج مدل AA استفاده شد. هر مقطع تقریبا به ده قطعه تقسیم شد. برای برداشت سرعت جریان آب، سرعت در اعماق 0,2 و 08. عمق هر قطعه برداشت شد و هر جا که عمق جریان آب کمتر از یک متر بود برای برداشت سرعت متوسط در 0,6 عمق اقدام شده است.
عرض رودخانه در هر مقطع برای آنالیز توزیع - دانه بندی - برداشت میشود. نمونه ها نهایتا با هم مخلوط شد تا یک مخلوط همسان ایجاد شده و خطای برداشت ها کاهش یابد. نمونه گیری با ادواتی که در شکل 1 آمده است، انجام میگردد. بار معلق رودخانه نیز برای تعیین غلظت رسوب نمونه گیری می شود. نمونه گیرهای رسوبی زیادی برای تعیین مقدار بار معلق ساخته شده و در دسترس است.
شتاب جریان آب در هنگام برداشت نمونه در دقت اندازه گیری بار معلق موثر است و این سبب بروز خطاهای کوچک در اندازهگیری نمونه ها می شود. [4] نمونه گیر شامل یک بطری مخزنی شیشه ای به حجم یک لیتر و یک لوله نازل ورودی به قطر 8 میلیمتر است. همچنین دارای یک لوله پلاستیکی بلند به قطر 6 میلیمتر به همراه یک شیر کنترل جریان ورودی مخلوط آب و رسوب است.
شکل -1 نمونه بردار بار بستر هلی-اسمیت نمونه بردار وزنی بار معلق US DH59
4. اندازه گیری غلظت رسوب
فیلتراسیون یک روش تعیین غلظت رسوبات جامد معلق است. در این روش برای سنجش مقدار مواد جامد، حجم مشخص از مخلوط آب و رسوب از یک فیلتر مناسب عبور داده می شود. یک لیتر از مخلوط برداشت شده و بر قیفی به همراه کاغذ فیلتر ریخته میشود تا به تدریج آب مخلوط از آن تخلیه شود و به ظرف شیشه ای زیر آن بریزد. نمونه مخلوط به آرامی فیلتر می شود و پس از 15 دقیقه جامدات روی فیلتر خشک شده و وزن میگردند.
البته می توان سرعت عمل فیلتراسیون با ایجاد یک سیستم به همراه پمپ مکش افزایش داد. بعد از فیلتراسیون کاغذ فیلتر به همراه مواد خشک شده وزن می شود. تفاوت بین وزن کاغذ قبل از فیلتراسیون و بعد از آن تقسیم بر حجم مخلوط ،غلظت رسوبات را می دهد.
5. دبی رسوب در کانال
مقدار رسوب معلق در هر مقطع از ضرب کردن غلظت رسوب معلق در دبی متوسط جریان اندازه گیری شده میدانی محاسبه میشود. مقادیر غلطت رسوب، دبی متوسط جریان و دبی بار رسوب معلق در جدول - 1 - آمده است.
