حمیدرضا باباعلی؛ مصطفی اکبری خیر آبادی؛ تورج سبزواری
چکیده
مقدمه
تخمین سیلاب حوزههای آبخیز بدون آمار برای طراحی سازه‌های هیدرولیکی بسیار حائز اهمیت است. جریان کل سیلاب در حوزههای آبخیز از دو بخش جریان سطحی و زیرسطحی تشکیل شده است. در حوضه‌های با نفوذپذیری بالا جریان زیرسطحی سهم مهمی در رواناب کل حوضه دارد و در این موضوع تحقیقات کمی انجام شده است. مکانیسم رواناب در حوضه‌ها به دو شکل مکانیسم ...
بیشتر
مقدمه
تخمین سیلاب حوزههای آبخیز بدون آمار برای طراحی سازه‌های هیدرولیکی بسیار حائز اهمیت است. جریان کل سیلاب در حوزههای آبخیز از دو بخش جریان سطحی و زیرسطحی تشکیل شده است. در حوضه‌های با نفوذپذیری بالا جریان زیرسطحی سهم مهمی در رواناب کل حوضه دارد و در این موضوع تحقیقات کمی انجام شده است. مکانیسم رواناب در حوضه‌ها به دو شکل مکانیسم هورتونی که خاک از بالا اشباع می‌شود و مکانیسم دانی بلاک که خاک از زیر اشباع می‌شود و در این تحقیق از مکانیسم دانی بلاک استفاده شده است.
مواد و روش‌ها
یکی از روش‌های پیش‌بینی هیدروگراف جریان سطحی و زیرسطحی حوضه‌ها، استفاده از روش هیدروگراف واحد لحظه‌ای ژئومورفولوژیک بر اساس اطلاعات ژئومورفولوژیک حوضه‌های فاقد آمار است. اطلاعات ژئومورفولوژیکی حوضه‌ها با استفاده از نرم‌افزار ArcGIS و الحاقیه‌های هیدرولوژیکی محاسبه می‌شوند. روش GIUH، قابلیت جداسازی جریان سطحی و زیرسطحی را از کل جریان دارد. مدل GIUH در تحقیقات گذشته بیشتر برای تخمین جریان سطحی استفاده شده است، لذا معادلات این مدل گسترش یافته تا بتوان هیدروگراف جریان زیر سطحی کل حوضه را تخمین زد. در این پژوهش از مدل GIUH برای تخمین جریان سطحی و زیرسطحی دو حوضه کسیلیان در ایران و حوضه گاجاس در کشور هند استفاده شد.
نتایج و بحث
مدل هیدروگراف واحد لحظه‌ای ژئومورفولوژیکی (GIUH) ارائه شده در این پژوهش و برای تحلیل جریان سطحی و زیرسطحی دو حوضه کسیلیان (ایران) و گاجاس (هند) به‌کار گرفته شد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی برای چهار رویداد بارندگی-رواناب در هر دو حوضه نشان داد که مدل توانایی مناسبی در تخمین هیدروگراف کل و مؤلفه‌های آن دارد. مقایسه دبی‌های پیک برآوردی و مشاهده‌ای در حوضه کسیلیان نشان داد که مقدار دبی پیک شبیه‌سازی‌شده در تاریخ ۱۰ می ۱۹۹۲ برابر با 10.1 مترمکعب بر ثانیه بوده، درحالی‌که مقدار مشاهده‌ای آن 11.8 مترمکعب بر ثانیه است. این اختلاف در دیگر رویدادها نیز در محدوده سه تا ۱۶ درصد قرار داشت که نشان‌دهنده دقت قابل‌قبول مدل در تخمین رواناب است. در حوضه گاجاس، مقدار حداکثر دبی کل جریان بین ۴۴ تا ۱۱۰ مترمکعب بر ثانیه متغیر بود و جریان زیرسطحی حدود پنج تا شش درصد از کل جریان را تشکیل می‌داد. در حوضه کسیلیان، مقدار دبی کل بین 1.6 تا ۱۲ مترمکعب بر ثانیه و مقدار دبی پیک جریان زیرسطحی بین ۳۵ تا ۶۰ لیتر بر ثانیه برآورد شد. بررسی ارتباط بین میزان بارندگی و دبی پیک جریان زیرسطحی نشان داد که کاهش بارندگی منجر به کاهش دبی پیک جریان زیرسطحی شده است. تحلیل حساسیت مدل نشان داد که ضریب هدایت هیدرولیکی خاک یکی از مؤثرترین پارامترها بر روی شبیه‌سازی جریان زیرسطحی است. در خاک‌های با ضریب هدایت هیدرولیکی بالا، جریان زیرسطحی سهم بیشتری از کل جریان را تشکیل داده و زمان تأخیر هیدروگراف افزایش می‌یابد. برای نمونه، در صورتی که ضریب هدایت هیدرولیکی خاک حوضه کسیلیان از 0.0025 به 0.0009 متر بر ثانیه کاهش یابد، مقدار دبی پیک جریان زیرسطحی از 0.35 به 1.3 مترمکعب بر ثانیه افزایش خواهد یافت. همچنین، بررسی تأثیر ضریب مانینگ صفحات نشان داد که کاهش مقدار این ضریب از 0.2 به 0.4، موجب کاهش ۳۱ درصدی مقدار دبی پیک سیلاب می‌شود. این یافته‌ها بر اهمیت ویژگی‌های هیدرولوژیکی و ژئومورفولوژیکی حوضه در برآورد دقیق رواناب و طراحی سازه‌های کنترل سیلاب تأکید دارد.
نتیجه‌گیری
در این پژوهش، مدل هیدروگراف واحد لحظه‌ای ژئومورفولوژیکی (GIUH) برای تخمین رواناب سطحی و زیرسطحی در دو حوضه کسیلیان (ایران) و گاجاس (هند) ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مدل دقت مناسبی در برآورد دبی پیک دارد، به‌طوری که خطای تخمین در کسیلیان بین سه تا ۱۶ درصد و در گاجاس بین 1.6 تا ۱۲ درصد بود. همچنین، جریان زیرسطحی در حوضه‌های با نفوذپذیری بالا سهم قابل‌توجهی دارد و در حوضه گاجاس به‌طور میانگین پنج تا شش درصد از کل جریان را تشکیل داد. تحلیل حساسیت نشان داد که افزایش ضریب هدایت هیدرولیکی، پیک جریان زیرسطحی را افزایش می‌دهد، درحالی‌که کاهش ضریب مانینگ صفحات موجب افزایش پیک سیلاب شد. این یافته‌ها اهمیت ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی و هیدرولوژیکی را در مدل‌سازی رواناب تأیید می‌کند. درنهایت، مدل GIUH می‌تواند ابزار مناسبی برای مدیریت سیلاب و ارزیابی پاسخ هیدرولوژیکی حوزههای آبخیز باشد.
تورج سبزواری؛ علی طالبی
چکیده
در بسیاری از پروژه‌های مهندسی عمران مانند شهرسازی، جاده‌سازی، ویلا‌سازی و سد‌سازی قبل از طراحی و اجرا باید موضوع لغزش دامنه‌های منطقه بالخصوص در شرایط بارندگی شدید که ممکن است خسارات مالی و جانی به همراه داشته باشد مورد بررسی قرار گیرد. TOPMODEL یک مدل زیرسطحی است که جهت تخمین رواناب سطحی و زیرسطحی حوزههای آبخیز بر اساس مکانیسم دانی-بلاک ...
بیشتر
در بسیاری از پروژه‌های مهندسی عمران مانند شهرسازی، جاده‌سازی، ویلا‌سازی و سد‌سازی قبل از طراحی و اجرا باید موضوع لغزش دامنه‌های منطقه بالخصوص در شرایط بارندگی شدید که ممکن است خسارات مالی و جانی به همراه داشته باشد مورد بررسی قرار گیرد. TOPMODEL یک مدل زیرسطحی است که جهت تخمین رواناب سطحی و زیرسطحی حوزههای آبخیز بر اساس مکانیسم دانی-بلاک به‌کار گرفته می‌شود. این مدل قابلیت تشخیص نقاط اشباع حوضه و تخمین کمبود رطوبت خاک کلیه نقاط حوضه می‌باشد. بین پارامتر اشباع پذیری دامنه‌ها که یک پارامتر کلیدی در مدل‌های لغزش به حساب می‌آید و کمبود رطوبت خاک ارتباطی وجود دارد که در این تحقیق ارتباط بین دو مدل زمین لغزشSINMAP وTOPMODEL و پارامترهای آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از اطلاعات حوضه‌ی کوهستانی سد ایلام واقع در جنوب شرقی استان ایلام استفاده گردید. اطلاعات ده دامنه از منطقه جهت محاسبه لغزش برداشت گردید و با استفاده از GIS نقشه‌های کمبود رطوبت خاک و ایندکس اشباع پذیری دامنه‌ها بر اساس TOPMODEL و در نهایت نقشه‌های ضریب پایداری براساس مدل SINMAP برای منطقه محاسبه گردید. دامنه‌های شماره 3، 4 و 5 طبق مدل به ترتیب شبه پایدار، احتمال پایداری کمتر از 50% و احتمال پایداری بیشتر از 50% محاسبه شده‌اند و در طبیعت این دامنه‌ها ناپایدار نشان داده‌اند. دامنه‌های 8، 9 و 10 که در طبیعت از پوشش گیاهی درختان بلوط بهره می‌برند و پایدار هستند طبق مدل این سه دامنه نیز پایدار هستند.
تورج سبزواری؛ مهدی کرمی مقدم
چکیده
در این پژوهش، دو روش برای تخمین دیاگرام زمان مساحت بدون بعد (DTAD) حوزههای آبخیز ارائه شد. در روش اول (روش هندسی) یک شکل هایپربولیک برای حوضه در نظر گرفته شد و رابطه بین زمان پیمایش و فاصله تا خروجی حوضه به‌صورت توانی در نظر گرفته شد و یک معادله برای محاسبه DTAD ارائه شد. معادله حاصل با توان یک برابر با معادله زمان مساحت USAC (1990) است. در روش ...
بیشتر
در این پژوهش، دو روش برای تخمین دیاگرام زمان مساحت بدون بعد (DTAD) حوزههای آبخیز ارائه شد. در روش اول (روش هندسی) یک شکل هایپربولیک برای حوضه در نظر گرفته شد و رابطه بین زمان پیمایش و فاصله تا خروجی حوضه به‌صورت توانی در نظر گرفته شد و یک معادله برای محاسبه DTAD ارائه شد. معادله حاصل با توان یک برابر با معادله زمان مساحت USAC (1990) است. در روش دوم (روش Nash-TA) معادلهای برای تخمین DTAD ارائه شد که تابعی از پارامترهای مدل Nash است. نتایج دو روش برای دادههای حوزه آبخیز آجای در هند و حوزههای آبخیز کسیلیان، جعفرآباد و شوراندیکا در ایران با DTDA بهدست آمده با روش موج سینماتیکی (KW) مقایسه شد. ضریب کارایی تخمین روش هندسی برای توان 6/0 برابر 971/0 و برای روش Nash-TA، 955/0 می‌باشد. ضریب کارایی روش هندسی برای توانهای یک (روش USACE (1990))، 5/1 و 67/1 بهترتیب 824/0، 484/0 و161/0 می‌باشد. کارایی دو روش هندسی (به ازای توان 6/0) و روش Nash-TA در تخمین DTDA چهار حوضه معرف در این پژوهش، خوب ارزیابی شد.
تورج سبزواری؛ مهدی مخبری؛ صادق حسینی خطبه‌سرا
چکیده
حوزههای آبخیز از یکسری دامنه‌های شیب‌دار تشکیل شده که رواناب سطحی و زیرسطحی آن‌ها به‌وسیله شبکه آبراهه‌ها به خروجی حوضه منتقل می‌شود. در حوضه‌های با دامنه‌های با نفوذپذیری بالا و پوشش گیاهی مناسب، مقدار رواناب زیرسطحی از اهمیت بالاتری برخوردار می‌شود. در این تحقیق، از یک مدل آزمایشگاهی باران‌ساز هیدرولوژیکی به طول ...
بیشتر
حوزههای آبخیز از یکسری دامنه‌های شیب‌دار تشکیل شده که رواناب سطحی و زیرسطحی آن‌ها به‌وسیله شبکه آبراهه‌ها به خروجی حوضه منتقل می‌شود. در حوضه‌های با دامنه‌های با نفوذپذیری بالا و پوشش گیاهی مناسب، مقدار رواناب زیرسطحی از اهمیت بالاتری برخوردار می‌شود. در این تحقیق، از یک مدل آزمایشگاهی باران‌ساز هیدرولوژیکی به طول 1.92 متر و عرض یک متر و عمق 0.35 متر استفاده شد که مقادیر جریان سطحی و زیرسطحی به‌وسیله دو سرریز مختلف اندازه‌گیری شد. خاک تحت آزمایش از خاک‌های انجیرستان‌های شهر استهبان که از نوع ماسه لوم‌دار است انتخاب شد. آزمایش‌ها تحت چهار زاویه شیب 0.1، سه، شش و نه درجه و تحت بارش‌های 31.73، 47.6 و 63.46 میلی‌متر بر ساعت انجام گرفت. بر اساس نتایج، تغییرات شیب صفحات از 0.1 به سه درجه باعث کاهش 50 درصدی جریان زیرسطحی و افزایش 10 تا 15 درصدی جریان سطحی در بارش‌های مختلف شد ولی از شیب سه به نه درجه تأثیر محسوسی در دو جریان مشاهده نشد و در تغییرات شیب شش به نه درجه کاهش نه درصدی جریان زیرسطحی و دو درصدی جریان سطحی مشاهده شد. افزایش شدت بارندگی باعث افزایش مقادیر هیدروگراف جریان سطحی و زیرسطحی شد. نسبت جریان سطحی به زیرسطحی به‌طور متوسط بین 7.5 تا 14.5 برابر جریان زیرسطحی در سه بارش برای خاک ماسه‌ای لوم‌دار تغییر کرد. با افزایش شیب، مقدار جریان سطحی بیشتر و نفوذ کمتر می‌شود. در این تحقیق ضمنا دو معادله رگرسیونی غیرخطی برای محاسبه ماکزیمم سطحی و زیرسطحی ارائه شد که تابعی از طول، شیب و شدت بارندگی دامنه می‌باشد.
