نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسنده
استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
چکیده
بندهای رسوبگیر، با اهداف چند منظوره مشتمل بر کنترل سیلاب، فرسایش، رسوب و تغذیه آبخوان احداث می‌شوند. این بندها، با هدف کنترل رسوب از انتقال بخشی از آن به مخازن سدها در پایین‌دست جلوگیری و با ایجاد تاخیر در رواناب سطحی، بخشی از سیل را کنترل و آبخوان منطقه را نیز تغذیه می‌کنند. طراحی نامناسب و یا عدم اجرای بهینه این سازه‌ها، سبب کاهش عمر مفید و گاهی تخریب زودهنگام این سازه‌ها می‌شود. ارزیابی کارکرد و عملکرد فنی چنین طرح‌هایی با هدف اصلاح و مدیریت سامانه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به همین دلیل، در این مقاله، تعدادی از بندهای رسوبگیر اجرا شده در شهرستان آبدانان استان ایلام مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. این پژوهش، در قالب مقایسه و شبیه‌سازی هیدرولیکی وضع موجود با شرایط قبل از اجرای طرح، در بازه‌ای از آبراهه به طول حدود هفت کیلومتر انجام شد. گفتنی است در این بازه، تعداد شش بند سنگ و ملاتی طی یک دهه گذشته احداث شده است. نتایج شبیه‌سازی هیدرولیکی سیلاب آبراهه و سازه‌های احداث شده نشان داد، با استناد به دبی با دوره بازگشت 100 ساله، به‌طور متوسط عرض سرریز بندهای احداثی حدود 25 درصد بزرگ‌تر از مقدار مورد نیاز و طول حوضچه‌های آرامش حدود 40 درصد کمتر از مقدار مورد نیاز اجرا شده است. به‌طورکلی، در تمامی بندهای احداثی طول حوضچه آرامش به‌درستی انتخاب نشده است، به‌طوری‌که کم بودن طول حوضچه آرامش باعث شده است، پرش هیدرولیکی از حوضچه خارج شود و یا در قسمت پایانی آن تشکیل شود. به‌واسطه بالا بودن سرعت جریان در محدوده پرش هیدرولیکی، فرسایش و تخریب در ناحیه انتهایی حوضچه آرامش تشدید شده، که به مرور تخریب‌ها به سمت بالادست و سازه اصلی بند رسوبگیر کشیده شده است. با استناد به شبیه‌سازی هیدرولیکی سیلاب و مقایسه نسبی نتایج در شرایط قبل و پس از احداث بندها، مشخص شد که بندهای احداثی به‌طور متوسط بر روی پارامترهای سرعت جریان، قدرت جریان و تنش برشی جریان که همگی از عوامل تشدید فرسایش در آبراهه هستند، تاثیر مثبت داشته‌اند. به‌طوری‌که برای دبی با دوره بازگشت 25 ساله پارامترهای سرعت، قدرت و تنش برشی جریان در طول بازه مورد پژوهش، به‌ترتیب حدود 23، 29 و 27 درصد کاهش پیدا کرده است. لذا، میزان متوسط کاهش این پارامترها به‌صورت موضعی و در محل احداث بندهای شش‌گانه، به‌ترتیب برابر با 73، 85 و 82 درصد برآورد شد. به‌طورکلی، با توجه به بازدیدهای میدانی و بررسی‌‌های به‌عمل آمده، اجرای طرح در کنترل سیل و رسوب موثر بوده است و در صورت حفاظت و ترمیم سالانه، تاثیرات آن مضاعف خواهد شد.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Evaluation and simulation of hydraulic performance of sediment dams, case study: Doveirej Watershed
نویسنده [English]
- Seyed Ahmad Hosseini
Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO)
چکیده [English]
Sediment dams are built with multi-purpose goals including flood control, erosion, sedimentation and aquifer feeding. These dams, with the aim of controlling the sediment from transferring part of it to the reservoirs of the dams in the downstream, and by causing a delay in the surface runoff, they control a part of the flood and feed the aquifer of the area. Improper design or lack of optimal implementation of these structures causes the reduction of useful life and sometimes premature destruction of these structures. Evaluating the function and technical performance of such plans with the aim of improving and managing the system is of special importance. For this reason, in this article, a number of sediment dams implemented in Abdanan City of Ilam Province were investigated and evaluated. This research was conducted in the form of hydraulic simulation and comparison of the current situation with the conditions before the implementation of the project, in a section of the waterway about seven kilometers long. It should be mentioned that six stone and mortar dams have been built during the last decade. The results of the hydraulic simulation of the flooding of waterways and constructed structures showed that, based on the discharge with a return period of 100 years, the average overflow width of the construction dams is about 25% larger than the required value and the length of the stilling basin is about 40% less than the required value. In general, in all construction dams, the length of the stilling pond is not chosen correctly, so that the short length of the stilling pond has caused the hydraulic jump to leave the pond or to form at its end. Due to the high flow speed in the area of the hydraulic jump, erosion and destruction in the end zone of the calm pond has intensified, which has been extended to the upstream side and the main structure of the sediment dam. Based on the hydraulic simulation of the flood and the relative comparison of the results in the conditions before and after the construction of the dams, it was found that the constructed dams have a positive effect on the parameters of flow speed, flow strength and flow shear stress, which are all factors that aggravate erosion in the waterway. So that for discharge with a return period of 25 years, the speed, power and shear stress parameters of the flow have decreased by 23, 29 and 27%, respectively, during the research period. Therefore, the average reduction of these parameters locally and at the construction site of the six dams was estimated as 73, 85 and 82%, respectively. In general, according to the field visits and investigations, the implementation of the plan has been effective in controlling floods and sediments, and in case of annual protection and repair, its effects will be doubled.
کلیدواژه‌ها [English]
- Flow strength
- Sediment dam
- Shear stress
- Stilling basin
- Wier
- Abdali, R., M. Parekar, A. Gholami and E. Panahpour. 2012. Investigation of stability of mechanical structures against overturning in watersheds, Kosar Andimeshk Watershed. Proceedings of the First National Conference on Optimal Utilization of Water Resources, Dezfoul (in Persian).
- Ahmadi, H., A. Nazari Samani and J. Qudusi. 2003. Presenting a model for evaluating watershed management plans. Iranian Journal of Natural Resources, 56(4): 337-350 (in Persian).
- Azizi, A., M. Miftah Halaghi, M. Ziyatbarahmadi and SH. Golmai. 2008. Investigating the impact of the porosity of the materials used on the loss of flow energy in stepped gabion spillways. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 15(1): 150-158 (in Persian).
- Boix-Fayos, C., G.G. Barberá, F. López-Bermúdez and V.M. Castillo. 2007. Effects of check dams, reforestation and land-use changes on river channel morphology: a case study of the Rogativa Catchment (Murcia, Spain). Geomorphology, 91(1–2): 103-123.
- Dabiri, S., M. Sufi and N. Talib Bidokhti. 2013. Investigation of the performance of watershed management dams in sediment control, case study: watersheds of Eghlid, Marvdasht, and Mamasani cities of Fars Province. Journal of Water Resources Engineering, Islamic Azad University, Arsanjan, 6(18): 1-21 (in Persian).
- Design of small dams. 1987. A water resources technical publication. US Government Printing Office (USBR), Washington, 816 page.
- Ghodrati, A.R., J. Qudusi and M.A. Dadashi. 2004. Evaluation of watershed management performance results behind Sefidrood Dam. Proceedings of the First Kerman Watershed Management and Soil Management Conference (in Persian).
- Ghoochi, P., M. Heshmati and A.R. Ildromi. 2014. Evaluation of the impact of erosion and sediment control structures (gabion, dryland) in the Lael abad Mahidasht Watershed. MSc Thesis, Malayer University, 153 pages (in Persian).
- Goel, P.K., J.S. Samra and R.C. Bansal. 1996. Sediment retention by gabion structures in Bunga Watershed. Indian Journal of Soil Conservation, 24: 107–110.
- Hosseini, S.A., M. Habibi and E. Saberi. 2003. A technical and economic evaluation of epics constructed in Zanjanrood River. The Final Report of the Research Project of Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, 96 pages (in Persian).
- Peterka, A.J. 1978. Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Washington, USA, 222 pages.
- Rahimi, M., M. Sufi and H. Ahmadi. 2012. Evaluation of watershed management measures using WOCAT program in Dejkord Watershed of Fars Province. Journal of Water and Soil (Agricultural Sciences and Industries), 26(1): 1-10 (in Persian).
- Ran, D., Q. Lou, Z. Zhou, G. Wang and X. Zhang. 2008. Sediment retention by check dams in the Hekouzhen-Longmen section of the Yellow River. International Journal of Sediment Research, 23: 159-166.
- Roghani, M., S.M.R. Tabatabai and S. Shadfar. 2010. Evaluation of watershed management operations and introduction of a method in determining flood control structures. Iranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, 4(13): 51-60 (in Persian).
- Sadeghi, H.R., F. Sharifi, E. Froutan and M. Rezaei. 2004. Quantitative evaluation of watershed management measures, case study: Kashar Watershed. Journal of Research and Construction, 3(65): 96 – 104 (in Persian).
- Shakeri, Sh. and F. Sadatkia. 2002. Erosion and sedimentation in the watershed of Zayandrud Dam, the effects of evaluation, and the need to pay attention to watershed management operations to increase the life of dams. Proceedings of the First Conference on Soil Erosion and Protection (in Persian).
- Xiangzhou, X., Z. Hongwu and S.Z. Ouyang. 2004. Development of check-dam systems in gullies on the Loess Plateau, China. Environmental Science and Policy, 7: 79-86.
- Zare, B. and R. Ghanbari. 2015. Evaluation of group efficiency of correctional clauses using hierarchical analysis process. Iranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, 9(28): 1-10 (in Persian).
)