بخشی از مقاله
چکیده
بررسی تغییرات مورفولوژی بستر رود خانه تاثیر بسزایی در پیش بینی نحوه مقابله با خسارات احتمالی و ارایه رهکارهای مدیریتی در طول مسیر رودخانه از بالادست تا محل تخلیه آن دارد. . در این تحقیق با معرفی و بکارگیری مدل هیدرولیکی concepts سعی بر تخمین میزان تعریض رودخانه و در نتیجه پیش بینی تغییرات مورفولوژی رودخانه گردیده است .
این نرم افزار قادر به برآورد تغییر شکل رودخانه و میزان تغییرات عرضی آن و نیز میزان انتقال رسوب می باشد که اولین بار توسط سازمان کشاورزی امریکا و انجمن بین المللی رسوب ،برنامه ریزی شده است وتوانایی مدل سازی بازه های مختلف مسیر یک رودخانه را در شرایط هیدرولیکی غیر ماندگار و یک بعدی برای انتقال رسوب و فرایندهای فرسایش ساحلی و همچنین تاثیرات انتقال رسوب در سازه های هیدرولیکی موجود در مسیر رودخانه را دارا می باشداز جمله اطلاعات مورد نیاز برای اجرا برنامه مقاطع عرضی نقشه برداری شده ،هیدروگراف سیلاب لحظه ای با دوره های بازگشت مختلف ،میزان رسوبات اعمالی از بالادست جریان در سیزده اندازه معرفی شده در برنامه ،پارامترهای مقاومت برشی خاک - چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی - و... می باشد
.جهت تعیین نقش دانه بندی رسوبات اعمالی از بالادست جریان برمیزان فرسایش پایین دست ،با انتخاب دانه بندی رسوبات در چهار حالت و مقایسه آن با حالت بدون اعمال باررسوبی - به عنوان شاخص - مورد بررسی قرار گرفت،که براین اساس بیشترین میزان حجم فرسایش رودخانه در دوره آماری 10 ساله ،35659 مترمکعب در طول 2/9 کیلومتر از رودخانه ،برآورد گردیده است.
-1مقدمه
نرم افزار کانسپتس [1]CONCEPTS قادر به برآورد تغییر شکل رودخانه و میزان تغییرات عرضی آن و نیز میزان انتقال رسوب می باشد که اولین بار توسط سازمان کشاورزی امریکا - USDA - و انجمن بین المللی رسوب - - NSL در آکسفورد ،برنامه ریزی شده است وتوانایی مدل سازی بازه های مختلف مسیر یک رودخانه را در شرایط هیدرولیکی غیر ماندگار و یک بعدی برای انتقال رسوب و فرایندهای فرسایش ساحلی و همچنین تاثیرات انتقال رسوب در سازه های هیدرولیکی موجود در مسیر رودخانه را دارا می باشدو علاوه بر مدل سازی انتقال رسوبات چسبنده و غیر چسبنده در حالت معلق و باربستر و نیز میزان فرسایش ساحلی در سواحل چسبنده ناپایدار قادر به محاسبه میزان احیاء و بهبود مسیر جریانات آبراهه ای و مسیر رودخانه خواهد بود.جهت انجام مراحل فوق نیاز به مقاطع عرضی رودخانه ، هیدروگراف رودخانه در بازه زمانی مشخص ،برآورد زبری رودخانه ،اندازه و جنس رسوبات بستر و سواحل رودخانه که در 13 سایز کلاس طبقه بندی می شود ، و ... می باشد
-2مواد و روشها
در این برنامه فرض میشود که جریان در مرکز کانال و به صورت یک بعدی است و ازتغییرات عرضی جریان که براثرعواملی نظیر خمیدگی و یا مواد معلق و یا تنگ شدنی ها یا باز شدگی ها یا موانع مانند خاشاک چوبی یا صخره ها به جریان القاء میشود صرف نظر گردیده است .
معادلات حاکم بر شرایط هیدرولیک جریان شامل قوانین سنت ونانت - معادله موج دینامیک - و معادله موج دیفیوژن می باشند و برنامه حالت بینابینی از این دورا در شرایط غیرصریح نسبت به زمان برآورد می کند.
: - 1 - پیوستگی
که در آن y عمق آب،Q دبی ، B عرض بالای جریان،q دبی جریان فرعی در واحد عرض - جریان آب اضافی سرریزی یا آب برگشتی - آب زیرزمینی برگشتی - و t،زمان می باشد
معادله : - 2 - معادله مومنتم.
که در آن A، مساحت جریان، g،شتاب جاذبه ثقل، و SF ،شیب اصطکاک جریان می باشد که به صورت معادله - 3 - بیان می شود:
در رابطه فوق K، ضریب انتقال ، R، شعاع هیدرولیکی ، nضریب زبری مانینگ می باشد معادلات سنت ونانت ،به معالات موج دینامیکی مشهور هستند و اگر ازترم ساکن در معادله - - 2 صرفنظر شود، معادله فوق به شکل زیر تبدیل می گردد
معادلات - 1 - و - - 4 به عنوان معادله موج دیفیوژن معروف است
نرخ انتقال رسوب، تابعی از جریان هیدرولیکی , ترکیبات بستر و منبع رسوب بالادست میباشدوترکیبات کف کانال ممکن است به صورت ذرات فرسایش یافته و یا ته نشین شده برروی بستر تغییر یابد در نتیجه باعث تغییر جریان هیدرولیکی و نرخ ضرایب انتقال شود .میزان فرسایش ویارسوبگذاری طبق معادله - 5 - ،یا معادله بقاجرم رسوب برای هر اندازه دانه رسوبی قابل محاسبه است
:t زمان ،:x فاصله در طول خط مرکزی کانال،:u سرعت جریان ،:Eمیزان جداشدن ذرات از کف،:D مقدار رسوب ذرات به کف،:S میزان رسوب در جریان از سواحل دارایی مجاور کانال،:K اندیس شماره سایز کلاس ذره رسوبی و: C جرم رسوبات با بعد توان دوم طول می باشد.
برنامه کانسپتس از برنامه پیش بینی ظرفیت انتقال رسوب سدترا که توسط گاربرچت توسعه یافته است، استفاده می کند و دانه بندی رسوبات و معادله انتقال هر کدام مطابق جدول - 1 - می باشد.
جدول - 1 - دانه بندی ذرات رسوبی و معادله انتقال رسوب هرکدام
فرسایش ساحلی در پائین ترین قسمت نزدیک به کف کانال با شکست توده ای رخ میدهد. فرسایش سواحل چسبنده ترکیبی از
-1 فرسایش جانبی پاشنه ساحل که توسط کنده شدن ذرات مواد ساحلی رخ می دهد
-2جرم توده شکست ساحل در شرایط جریان کف چسبنده میزان فرسایش و رسوب براساس تنش برشی موضعی و فرسایش مواد میباشد
.مدل جریان کف چسبنده است میزان فرسایش E برای جریان کف چسبنده به صورت معادله - 6 - تعریف می گردد.:
:K ضریب فرسایش که از معادله - 7 - به دست می آید، : تنش برشی ناشی از جریان کف،: c تنش برشی بحرانی که باعث کنده شدن مواد کف میگردد E نرخ فرسایش می باشد
برای رسوبات غیرچسبنده بستر جریان از فرمول پیشنهادی بانمنت - معادله - 8 که در آن فرض شده است که میزان فرسایش ورسوب با تفاوت میان نرخ انتقال رسوب و ظرفیت انتقال رسوب متناسب است.
:T مقیاس زمانی که بیان کننده میزان متعادل شده جرم رسوب c به است
