روح انگیز اختری؛ محمد رستمی؛ بهرام ثقفیان؛ محمد علمی
چکیده
مقدمه
احداث بند اصلاحی در سرشاخه‌ها، یکی از روش‌های رایج مدیریت آبخیز برای کنترل رسوب، پایداری آبراهه و کاهش هیدروگراف سیل از بعد زمان تمرکز و دبی اوج محسوب می‌شود. در ایران، با وجود قدمت ۵۰ ساله، در اجرای گسترده این سازه کوچک‌مقیاس به‌وسیله ارگان‌های وابسته به سازمان منابع طبیعی و آبخیزداری کشور به عنوان دستگاه ...
بیشتر
مقدمه
احداث بند اصلاحی در سرشاخه‌ها، یکی از روش‌های رایج مدیریت آبخیز برای کنترل رسوب، پایداری آبراهه و کاهش هیدروگراف سیل از بعد زمان تمرکز و دبی اوج محسوب می‌شود. در ایران، با وجود قدمت ۵۰ ساله، در اجرای گسترده این سازه کوچک‌مقیاس به‌وسیله ارگان‌های وابسته به سازمان منابع طبیعی و آبخیزداری کشور به عنوان دستگاه اجرایی، همچنان روش ارزیابی کمی و کیفی مناسبی برای آن ارائه نشده است. در بیان اثربخشی این سازه، شبیه‌سازی شرایط طبیعی در حالت وجود و عدم وجود این سازه در مدل‌های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی، اجتناب ناپذیر است. البته بازدیدهای میدانی و اندازه‌گیری پارامترهای مربوطه در عرصه نیز، در تدقیق شبیه‌سازی و هم بیان تقریبی اثربخشی، از اقدامات اولیه محسوب می‌شود. بررسی‌های انجام شده نشان داد، در بسیاری از پژوهش‌ها، اثر بندهای اصلاحی بر روی هیدروگراف رواناب مد نظر بوده است. شبیه‌سازی بندها، به‌صورت هیدرولوژیکی با کمک تغییر در شیب آبراهه و زمان تمرکز حوضه و یا با استفاده از روش‌های روندیابی در مخزن انجام شده است که با توجه به فرضیات ساده شونده، برآوردی بیش از واقعیت ارائه می‌دهد. شبیه‌سازی هیدرولیکی دقیق‌تر، اما پیچیدگی و موانع خاص خود را دارا است. لذا، در این پژوهش سعی بر آن شد تا علاوه بر بهره‌مندی از دقت شبیه‌سازی هیدرولیکی و نیز از عدم پیچیدگی روابط هیدرولوژیکی، اثربخشی وجود بندهای اصلاحی در هیدروگراف رواناب اعمال شود. اثربخشی بندهای اصلاحی با تعیین و اعمال ضرایبی در هیدروگراف خروجی آبراهه بدون بند اصلاحی، صورت گرفت تا هیدروگراف خروجی آبراهه با بند اصلاحی به‌دست آید.
مواد و روش‌ها
در این پژوهش، اثربخشی بندهای اصلاحی متوالی در کاهش هیدروگراف خروجی از یک کانال مثلثی با سه طول 1000، 2000 و 3000 متر در سه شیب طولی پنج، 10 و 15 درصد، با استفاده از مدل هیدرودینامیکیMIKE 11 ، مد نظر است. در این بررسی، فرض بر آن است که بندهای آبخیزداری متوالی با ارتفاع 2.5 متر از تاج بند پایاب تا پاشنه بند سراب در هر کانال مثلثی احداث شود. لذا، تعداد بندها بر اساس طول و شیب آن از 20 تا 180 عدد متغیر خواهد بود. در این پژوهش، هیدروگراف خروجی از کانال مثلثی به عنوان متغیر وابسته و هیدروگراف ورودی به کانال، طول و شیب کانال، به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شد. تغییرات بیشینه جریان خروجی تحت دو سناریوی کانال بدون بند اصلاحی (سناریوی اول) و کانال با وجود بندهای اصلاحی متوالی پر از رسوب (سناریوی دوم) مورد بررسی قرار گرفت تا بتوان اثربخشی بندهای اصلاحی در یک آبراهه را با پارامترهای هیدرولوژیکی شبیه‌سازی کرد. دو معیار سنجنده شامل درصد ضریب تسکین و درصد تغییر جریان برای بیان اثربخشی تعریف شد. درصد تغییرات دبی اوج هیدروگراف روندیابی شده در طول کانال نسبت به دبی اوج هیدروگراف ورودی یا به عبارتی اختلاف بین دبی ورودی و دبی خروجی برای سناریو و به ازای تغییرات طول مسیل، شیب و مقادیر مختلف هیدروگراف ورودی، "شدت روندیابی" نام‌گذاری شد. درصد تغییرات دبی اوج خروجی از سناریوی دوم نسبت به سناریوی اول هم تحت عنوان، درصد تغییر جریان، در نظر گرفته شد.
نتایج و بحث
ارزیابی نتایج مدل برای روندیابی هیدروگراف در طول کانال به ازای تغییر متغیرهای مستقل در قالب دو سناریو، کاهش دبی اوج، افزایش زمان پایه هیدروگراف خروجی و زمان تاخیر ناشی از روندیابی را در پی داشت. وجود بندهای اصلاحی، تغییر پارامترهای فوق را دو چندان کرده است. هر چه شیب طولی آبراهه افزایش پیدا می‌کند، میزان ذخیره در کانال کمتر شده و دبی خروجی و در نتیجه ضریب تسکین (کاهش دبی اوج خروجی نسبت به ورودی)، کاهش می‌یابد. هر چه حجم جریان ورودی بیشتر باشد، ضریب تسکین کمتر خواهد بود. ضریب تسکین با شیب طولی، رابطه معکوس و با طول کانال، رابطه مستقیم دارد. در صورت اجرای بندهای اصلاحی، هر چه طول کانال بیشتر می‌شود، به‌علت بیشتر شدن تعداد بندهای اصلاحی، میزان ذخیره در کانال افزایش یافته و کاهش شیب رخ خواهد داد و تغییرات دبی خروجی نسبت به دبی ورودی بیشتر خواهد بود، لذا، ضریب تسکین افزایش می‌یاید. هدف اصلی این پژوهش، بیان ریاضی اثربخشی بندهای اصلاحی در کاهش دبی اوج هیدورگراف خروجی از مسیل بر اساس شرایط مختلف بود. پس از انجام اجراهای متعدد و بررسی انواع روش‌های مختلف، مشاهده شد که می‌توان اثرات بند اصلاحی بر روی یک آبراهه را به‌صورت اثر یک مخزن خطی به همراه یک تاخیر زمانی در انتهای کانال مدل کرد. به عبارتی، دو تابع مخزن خطی و تابع تاخیر زمانی بر روی متغیرهای وابسته اعمال می‌شود تا متغیر مستقل به‌دست آید. برای هر زوج هیدورگراف (هیدروگراف خروجی از کانال بدون بند اصلاحی و دارای بند اصلاحی)، مقادیر، به عنوان تابع مخزن خطی و به‌عنوان تابع تاخیر زمانی برآورد شد. میانگین ضریب ذخیره (K) مخزن خطی برای طول‌های 1000، 2000 و 3000 متر و برای سه شیب مورد بررسی به‌ترتیب 500، 1100 و 1400 ثانیه برآورد شد. میانگین زمان تاخیر نیز برای سه طول یادشده به‌ترتیب 540، 1750 و 3700 ثانیه، محاسبه شد. هر چه طول کانال بیشتر، شیب کانال کمتر، و دبی ورودی به کانال کمتر باشد، پارامترهای فوق بزرگتر شده و لذا، ضریب تسکین بزرگتر می‌شود.
نتیجه‌گیری
در صورتی‌که آبراه‌های برای احداث بندهای اصلاحی انتخاب شود و هیدروگراف خروجی از آن با استفاده از مدل‌های تجربی، هیدرولیکی و هیدرولوژیکی در شرایط عدم وجود بندهای اصلاحی در دست باشد، هیدروگراف خروجی از آبراهه برای شرایط وجود سازههای کوچک مقیاس، با اعمال ضرایب ذخیره مخزن خطی و زمان تاخیر به‌دست آمده از این پژوهش، شبیه‌سازی و اصلاح خواهد شد. به این ترتیب، اثربخشی اجرای بندهای اصلاحی در کنترل سیل در آبراهه یادشده به‌دست خواهد آمد.
پدرام اسمعیلی؛ سیامک بوداقپور؛ محمد رستمی؛ مهدی میرزایی
چکیده
آﺑﺸﮑﻦ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﯾﮑﯽ از ﻣﺮﺳﻮمﺗﺮﯾﻦ ﺳﺎزهﻫای ساماندهی رودخانه به‌منظور ﮐﺎﻫﺶ ﻓﺮﺳﺎﯾﺶ ﺳﻮاﺣﻞ و کناره‌های رودﺧﺎﻧﻪ ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه است. این سازه‌ها با طول و زاویه مناسب نسبت به راستای جریان از دیواره طبیعی رودخانه توسعه یافته، سبب انحراف جریان از کناره‌ها و هدایت آن به‌سمت محور مرکزی رودخانه می‌شوند. در ...
بیشتر
آﺑﺸﮑﻦ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﯾﮑﯽ از ﻣﺮﺳﻮمﺗﺮﯾﻦ ﺳﺎزهﻫای ساماندهی رودخانه به‌منظور ﮐﺎﻫﺶ ﻓﺮﺳﺎﯾﺶ ﺳﻮاﺣﻞ و کناره‌های رودﺧﺎﻧﻪ ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه است. این سازه‌ها با طول و زاویه مناسب نسبت به راستای جریان از دیواره طبیعی رودخانه توسعه یافته، سبب انحراف جریان از کناره‌ها و هدایت آن به‌سمت محور مرکزی رودخانه می‌شوند. در این پژوهش آزمایشگاهی، الگوی جریان پیرامون آبشکن‌های سری ساده درکانال پیچان رودی با جداره شیبدار فرسایش‌پذیر متشکل از سه قوس متوالی با زوایای 45، 90 و 45 درجه، برای دبی‌های 40، 35 و 30 لیتر بر ثانیه مطالعه شده است. نتایج بیانگر این است که موقعیت برخورد اولین خط جریان در تراز نزدیک بستر به جداره داخلی قوس شماره 2 در دبی 40 لیتر بر ثانیه زودتر از دبی 35 لیتر بر ثانیه و در دبی 35 لیتر بر ثانیه زودتر از دبی 30 لیتر بر ثانیه صورت گرفته است. به‌طوری‌که موقعیت برخورد اولین خط جریان در تراز نزدیک بستر به جداره داخلی قوس شماره 2 در دبی‌های 40، 35 و 30 لیتر بر ثانیه به‌ترتیب در زوایای 18-، 15- و 10- درجه نسبت به محور مرکزی قوس مذکور صورت گرفته است. در شرایط حضور آبشکن‌ها، ابعاد گردابه‌ها با حرکت در عمق تغییر می‌کنند، به این صورت که با حرکت به سمت سطح آب در یک دبی ثابت، به‌دلیل تمایل جریان به جداره خارجی، شیبدار بودن جداره قوس و افزایش سطح تماس طول آبشکن، ابعاد گردابه افزایش یافته است.
شهاب نیر؛ سعید فرزین؛ حجت کرمی؛ محمد رستمی
چکیده
فرسایش و آبشستگی از مهمترین مسائل نگران کننده در ارتباط با کناره‌های رودخانه و سواحل می‌باشد. استفاده از آبشکن‌ها، از جمله روش‌های نوین کنترل و کاهش فرسایش می‌باشد. آبشکن‌ها به اشکال مختلفی نظیر آبشکن ساده، L شکل و T شکل هستند. در این پژوهش آزمایشگاهی، تأثیر هندسه مختلف آبشکن‌های بالادست و پایین‌دست بر آبشستگی آبشکن T شکل میانی ...
بیشتر
فرسایش و آبشستگی از مهمترین مسائل نگران کننده در ارتباط با کناره‌های رودخانه و سواحل می‌باشد. استفاده از آبشکن‌ها، از جمله روش‌های نوین کنترل و کاهش فرسایش می‌باشد. آبشکن‌ها به اشکال مختلفی نظیر آبشکن ساده، L شکل و T شکل هستند. در این پژوهش آزمایشگاهی، تأثیر هندسه مختلف آبشکن‌های بالادست و پایین‌دست بر آبشستگی آبشکن T شکل میانی برای سری آبشکن‌های ترکیبی مطالعه شده است و بهترین ترکیب جهت افزایش کارایی آبشکن‌ها مشخص شده است. آزمایش‌ها در شرایط آستانه حرکت بستر متحرک، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که متوسط عمق آبشستگی اطراف آبشکن T شکل میانی، حدود 0.8 برابر عمق جریان است. بهترین عملکرد آبشکن T شکل میانی زمان رخ می‌دهد که آبشکن بالادست L شکل و آبشکن پایین‌دست T شکل باشد (L T T). در واقع کمترین حجم و متوسط عمق آبشستگی با توجه به همه موقعیت‌ها نیز مربوط به همین ترکیب است. حجم فرسایش با استفاده از نرم‌افزار Surfer محاسبه شده است. متوسط حجم آبشستگی این ترکیب، 0.063 مترمکعب و متوسط عمق آبشستگی در حدود 1.21 برابر عمق جریان می‌باشد. در محل آبشکن اول تمام حجم فرسایش یافته در سمت موافق آبشکن‌ها است که با عبور از محدوده آبشکن‌ها، فرسایش به سمت مخالف هدایت می‌شود. آبشکن‌های ترکیبی پیشنهادی (L T T) پتانسیل بالایی جهت استفاده در رودخانه‌ها به منظور کاهش فرسایش بستر و دیواره‌ها را دارا می‌باشد.
یاسر مهری؛ جابر سلطانی؛ مجتبی صانعی؛ محمد رستمی
چکیده
سرریز جانبی سازهای است که در بدنه جانبی کانال قرار می‌گیرد و برای تخلیه جریان اضافی و انحراف جریان، تنظیم سطح آب در رودخانه‌ها و شبکه‌های آبیاری و زهکشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابر مشکلاتی که در تعبیه سرریزهای معمول در مناطق کوهستانی وجود دارد، می‌توان از سرریزهای کلیدپیانویی به‌عنوان سرریز جانبی ...
بیشتر
سرریز جانبی سازهای است که در بدنه جانبی کانال قرار می‌گیرد و برای تخلیه جریان اضافی و انحراف جریان، تنظیم سطح آب در رودخانه‌ها و شبکه‌های آبیاری و زهکشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابر مشکلاتی که در تعبیه سرریزهای معمول در مناطق کوهستانی وجود دارد، می‌توان از سرریزهای کلیدپیانویی به‌عنوان سرریز جانبی استفاده کرد. همچنین، کانال‌های منحنی شکل که معمولا در مناطق کوهستانی وجود دارند، مکان‌هایی هستند که می‌توان سرریزهای جانبی کلیدپیانویی را در این مکان‌ها جانمایی کرد. در این پژوهش، با بررسی آزمایشگاهی بر روی سرریزهای کلیدپیانویی تیپ B، تیپ C و سرریز لبه تیز مستطیلی، عملکرد این سرریزها در زاویه 30 درجه از قوس مورد بررسی قرار گرفت. از نتایج این تحقیق می‌توان به یکسان بودن انرژی مخصوص در دو انتهای سرریز کلیدپیانویی با اختلاف اندک برای تیپ C برابر با 0.272 درصد و برای سرریز تیپ B برابر با 1.98 درصد در شرایط قوس اشاره کرد. با بررسی و اندازه‌گیری ضریب تخلیه در این سرریزها، این نتیجه به‌دست آمد که سرریزهای کلیدپیانویی دارای ضریب تخلیه بیشتری نسبت به سرریزهای معمولی مستطیلی در قوس هستند. همچنین، در بین دو تیپ سرریز مورد مطالعه در این تحقیق، سرریز تیپ B عملکرد بهتری نسبت به سرریز تیپ C دارد.
محمد رستمی؛ نیما روحانی؛ حمیدرضا شیبانی
چکیده
ورود تنه درختان به رودخانه‌ها و انتقال آن‌ها به پایین‌دست در مواقع سیلابی باعث تجمع و انسداد دهانه پل‌ها و در نتیجه کاهش ظرفیت عبور سیلاب می‌شود. کاهش ظرفیت عبور سازههای تقاطعی شرایط را برای ورود سیلاب به اراضی حاشیه رودخانه فراهم می‌کند. از آنجا که بررسی چنین مکانیزمی در طبیعت و زمان وقوع سیلاب بسیار مشکل ...
بیشتر
ورود تنه درختان به رودخانه‌ها و انتقال آن‌ها به پایین‌دست در مواقع سیلابی باعث تجمع و انسداد دهانه پل‌ها و در نتیجه کاهش ظرفیت عبور سیلاب می‌شود. کاهش ظرفیت عبور سازههای تقاطعی شرایط را برای ورود سیلاب به اراضی حاشیه رودخانه فراهم می‌کند. از آنجا که بررسی چنین مکانیزمی در طبیعت و زمان وقوع سیلاب بسیار مشکل است، بنابراین، ضرورت دارد تا حرکت تنه درختان در طول مسیر رودخانه و تاثیر ساختار سازههای هیدرولیکی تقاطعی بر تله‌اندازی آن‌ها در نتیجه مطالعات آزمایشگاهی، مورد بررسی قرار گیرد. به همین منظور در این پژوهش، فرایند انسداد دهانه پل‌ها به‌وسیله الوار شناور به‌صورت آزمایشگاهی در یک کانال مستطیلی با قابلیت تغییر شیب بررسی شده است. آزمایش‌ها بر اساس تغییر طول الوار شناور، تغییر ساختار ظاهری تنه (صاف و یا با شاخه)، نحوه ورود الوار به کانال (به‌صورت تجمعی یا تک‌تک)، تغییر در تراز سطح جریان آب بالادست پل و همچنین، در شرایط وجود و عدم وجود پایه پل انجام پذیرفت. ورود هر حالت از الوار به داخل کانال 10 بار تکرار و سپس احتمال گرفتگی دهانه پل در آن حالت محاسبه شد. نتایج نشان داد که زمانی که سطح آب بالادست پل، هم تراز سطح زیرین عرشه پل باشد، احتمال انسداد از 13 درصد تا 93 درصد برای حالت پل بدون پایه و از 33 درصد تا 100 درصد برای حالت پل با پایه تغییر می‌نماید. بررسی‌ها نشان داد، افزایش طول و تعداد الوار شناور روی آب، تغییر ساختار ظاهری تنه از صاف به شاخه دارشاخه، وجود پایه در پل و همچنین، افزایش تراز سطح آب بالادست پل نسبت به تراز سطح زیرین عرشه سبب افزایش احتمال انسداد می‌شود.
