بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
محاسبه دبي غالب در رودخانه نرماب
چکيده :
جريان غالب يک جريان دائمي است که مي تواند مانند سيلاب هاي طبيعي باعث ايجاد رژيم در رودخانـه شـود.عمـده ترين روش ها براي تعين دبي غالب در رودخانه ها عبارتند از: دبي موثر، دبي لب ريـز و متوسـط سـيل سـالانه بـا دوره بازگشت ٢/٣٣ سال . در اين راستا اقدام به محاسبه دبي غالب در رودخانـه نرمـاب شـده اسـت . ايـن رودخانـه واقـع در شهرستان مينودشت و يکي از سرشاخه هاي رودخانه گرگانرود در استان گلستان مي باشد. براي انجـام محاسـبات لازم از آمار ايستگاه هيدرومتري پس پشته استفاده شده است . داده هاي شدت جريـان رودخانـه نرمـاب از توزيـع پيرسـون تيپ ٣ تبعيت نموده و با توجه به مقادير محاسبه شده براي دبي موثر، دبي لب ريـز و دبـي رودخانـه در دوره بازگـشت ٢/٣٣،مشخص شد که جريان غالب و کنترل کننده ابعاد و رژيم رودخانه دبي لب ريز مي باشد.
واژه هاي کليدي: جريان غالب ، رژيم رودخانه ، رودخانه نرماب ، دبي موثر، دبي لب ريز.
١. مقدمه :
رودخانه ها به عنوان يکي از منابع اصلي آب هاي سطحي سه عمل فرسايش ، حمل و رسوبگذاري را هم زمان انجام مي دهند. تغييرات محيطي طبيعي و مصنوعي در رابطه با رودخانه ها داراي يـک نقطـه اشـتراک هـستند. و آن نقطـه اشتراک، تغيير مقدار دبي ورودي به رودخانه و مقدار رسوبات انتقالي به پايين دست مي باشـد کـه نهايتـا باعـث بـرهم خوردن تعادل سيستم رودخانه مي شوند. اصولا مجاري طبيعي مانند رودخانـه هـا تمايـل دارنـد تـا بـا تغييـر هندسـه هيدروليکي، خود را با اين تغييرات هماهنگ سازند. اين تغييرات تا زماني ادامه مي يابند که رودخانه به راحتـي بتوانـد آب و رسوبات را از خود عبور دهد، يا به عبارتي به حالت رژيم برسد. ايجاد حالـت تعـادل در يـک رودخانـه کـه از آن تحت عنوان رژيم ياد مي شود، به معني نبود فرسايش و رسوب گذاري نيست . بلکه به اين معني است که متوسط ابعـاد آبراهه در يک طول زماني حفظ مي شود. يا به عبارت ديگر در يک رودخانه رژيم ، فرسايش و رسوبگذاري در طول يـک بازه زماني اثر يکديگر را خنثي مي نمايند. از آنجايي که در طول يک بازه زماني، رودخانه مقادير متفاوتي از دبي جريان را تجزيه مي کند، شناخت نحوه به تعادل رسيدن رودخانه و شکل سطح مقطـع رودخانـه از اهميـت زيـادي برخـوردار است . محققين بر اين عقيده هستند که رودخانه ها پارامترهاي هندسي خود را با يک دبـي خـاص در طـول بـازه هـاي زماني ايجاد مي کنند، که از آن تحت عنوان دبي غالب تلقي مي شود. اهميت محاسبه دبي غالب را به اختصار مي توان در طراحي سازه هاي رودخانه اي، طراحي پل هاي روگذر رودخانه اي، تخمين و مديريت انتقال رسوب در سطح حـوزه هاي آبريز، مهندسي محيط زيست و کنترل سيلاب بيان داشت .
٢. تعيين دبي غالب در رودخانه ها:
از آنجايي که رودخانه ها شکل و ابعاد خود را با سيلاب هاي گوناگون هماهنگ مي کنند، بايد توجه داشت که اين سيلابها هنگامي مي توانند موثر واقع شوند که بيشتر از جريان حرکت دهنـده رسـوبات کـف و کنـاره (آسـتانه حرکـت رسوبات ) در رودخانه باشند. با توجه به فرضيه فوق مي توان اين طور تعبير نمود که کليه سيلاب هاي بـالاتر از آسـتانه حرکت رسوبات نقش موثري در شکل گيري ابعاد رودخانه دارند. براين اساس در سال ١٩٤١ آقاي انگليس با استفاده از يک مدل فيزيکي در پوناي هندوستان به اين نتيجه رسيد که رودخانه ها به لحاظ ديناميکي تحت يـک رشـته سـيلاب هايي مي توانند به حالت تعادل خود برسند. وي به دنبال تحقيقات خود در سال ١٩٤٧ اين قبيـل جريانـات را جريـان غالب نام گذاري نمود. در سال ١٩٤٩ به دنبال آزمايش هاي متعددي بر روي مدل فيزيکي بـا بـستر ماسـه اي بـه ايـن نتيجه رسيد که مقدار جريان غالب به لحاظ کمي ٨٠ درصد جريان مقطع پر کانال مي باشد. وي در تکميـل مطالعـات خود به اهميت پارامترهاي عرض ، عمق ، شيب و دانه بندي مواد کف و کناره اشاره کـرد و يـادآور شـد کـه پارامترهـاي مذکور به دبي جريان و دبي رسوب وابسته مي باشند. در حقيقت جريان غالب به جريان دائمـي اطـلاق مـي شـود کـه بتواند مانند سيلاب هاي طبيعي باعث ايجاد رژيم (تعادل ) در رودخانه شود.
عمده ترين روش ها براي تعين دبي غالب در رودخانه ها عبارتند از:
الف ) دبي موثر ب ) دبي لب ريز
ج ) متوسط سيل سالانه با دوره بازگشت ٢/٣٣ سال
٣. ايستگاه مورد مطالعه :
رودخانه نرماب از سلسله جبال البرز سرچشمه گرفته تا روستاي مرکي محله با عرض کم بـستر و سـرعت زيـاد جريـان دارد. که به شاخه ديگري به نام لولوم در مجاورت روستاي فوق پيوسته و در جنوب روستاي پس پشته نيز کال محمـد زمان خان به آن ملحق مي گردد. اين رودخانه پس از الحاق به کال محمدزمان خان تا محل پيوسـتن آن بـه رودخانـه چهل چاي لزوره شاخه قابل توجهي نداشته به علـت شـيب کـم بـستر بـه آرامـي در کوهپايـه جريـان دارد. مطالعـات ژئوتکنيک نشان داده که قسمت کوهستاني حوضه آبريز اين رودخانه شامل تشکيلات رسوبي، آهکـي مربـوط بـه دوران اول و دوره هاي کرتاسه و ژوراسيک مي باشد. رژيم رودخانه داراي طغيان هاي احتمالي و بهاره بوده و از پس پـشته بـا شيبي ملايم جريان دارد. و به همين خاطر به نرم آب معروف مي باشد. اين رودخانـه در ٥٠ متـري پـل مينودشـت بـه رودخانه مسيل چاي پيوسته و پس از الحاق به رودخانه خرمالو در منطقه به قره سو- اراز کوسـه معـروف بـوده و در ٥ کيلومتري جنوب غربي شهرستان گنبد به رودخانه گرگانرود مي پيوندد. اطلاعات مربوط بـه مقطـع و منحنـي دبـي – اشل رودخانه از شرکت سهامي آب منطقه اي استان گلستان جمع آوري و مطابق شـکل هـاي (٢) و (٣) ترسـيم شـده
اند.
شکل ١. موقعيت رودخانه نرماب در حوزه رودخانه گرگانرود
شکل ٢. مقطع عرضي رودخانه نرماب در ايستگاه هيدرومتري پس پشته
١٩ تا ٢١ بهمن ١٣٨٨ کرمان
شکل ٣. منحني دبي ز اشل رودخانه نرماب
٤. محاسبه منحني سنجه رسوب :
يکي از ابزارهاي ارزيابي دبي رسوب رودخانه ، منحني سنجه رسوب مي باشـد. تجربيـات و مطالعـات مختلفـي از جملـه اداره عمران آمريکا (USBR) انجام شد، به اين نتيجه انجاميد که اگر دبي جريان و دبي مواد معلق متنـاظر بـا آن بـه صفحه مختصات لگاريتمي منتقل شده و خط بهترين برازش بر مبناي روش حداقل مربعات خطا از ميان آنها عبور داده شود، يک رابطه رگرسيوني به صورت معادله تواني (١) استخراج مي گردد که بـه منحنـي سـنجه رسـوب يـک خطـي معروف مي باشد. ضرايب a و b ضرايب ثابت معادله مي باشند.
با جمع آوري آمار دبي رودخانه - دبي رسوب رودخانه نرماب در ايستگاه هيدرومتري پس پشته از سال ١٣٥٤ تا ١٣٨٤منحني سنجه رسوب به همراه معادله آن به صورت شکل (٤) مي باشد:
