بررسی رسوب نهشته شده در محدوده پل سفید و پل نادری به وسیله شبیه سازی فیزیکی، هیدرولیکی رودخانه کارون در محدوده شهری اهواز

نوع محتوی: طرح پژوهشی
Language: Persian
استان موضوع گزارش: خوزستان
شهر موضوع گزارش: اهواز
Document ID: R-1047555
Publish: 14 November 2018
دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی
View: 461
Pages: 238
Publish Year: 1396

نسخه کامل Research منتشر نشده است و در دسترس نیست.

  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Research:

Abstract:

تقاضای روز افزون بشر برای تامین نیاز ابی شرب، کشاورزی، صنعت و تولید انرژی سبب شده است که دخل و تصرف در منابع خدادادی نظیر رودخانه ها افزایش یابد. بعضا این دخل و تصرف با سو مدیریت و بی توجهی به عواقب ان همراه بوده است. در مبحث مدیریت منابع اب سعی بر ان است که علاوه بر استفاده مفید و به اندازه از منابع ابی و تحت اختیار در اوردن این نعمات تا جای ممکن از صدمه زدن به انها و تغییر الگوی رفتاری انها جلوگیری شود، با توجه به این تعریف 
می توان از تامین مطمین و مستمر این تقاضای حیاتی اطمینان حاصل کرد. بشر رودخانه ها را به عنوان سهل الوصول ترین منبع ابی می شناسد و به تبع ان دست اندازی بر روی رودخانه ها مخصوصا در کشورهای خشک و نیمه خشک نظیر ایران طی سال های متمادی گسترش یافته است. عطش اب در کشورهای کم بارش سبب استفاده بی حد و حصر و لجام گسیخته از منابع موجود و غفلت از عواقب این عملکرد شده است. کشور ما نیز از این امر مستثنی نبوده و توسعه کشاورزی، صنعت و گسترش شهرها باعث استفاده بی رویه از رودخانه ها شده و الگوی رفتاری انها را کاملا دگرگون کرده است. مهندسین رودخانه همیشه سعی کرده اند تا با مشاهده و مدلسازی رودخانه ها بتوانند الگوهای رفتاری رودخانه ها را بهتر بشناسند تا به مدد این شناخت لطمات ناشی از 
فعالیت های بشری را کمیته ساخته و امکان استفاده بهینه از رودخانه ها را برای نسل فعلی  و ایندگان میسر سازند.
شناسایی رفتار پیچیده رودخانه ها توسط مهندسین رودخانه بدون مشاهده امکان پذیر نیست. مهندسین برای نیل به این هدف سه راهکار را در پیش روی دارند انها می توانند منشا بروز الگوهای مختلف جریان و رسوب را بررسی کرده و بیان ریاضی این الگوها را شناسایی کنند و سپس مشاهدات خود را با مدلسازی ریاضی در محیط مجازی صورت دهند. اما پیچیدگی رفتار جریان ها مخصوصا جریان های چند فازی نظیر جریان اب و رسوب از طرفی و از طرف دیگر محدودیت های مرتبط با رایانه ها و روش های عددی در خیلی از موارد مهندسین را به سمت ساده سازی های بیش از حد سوق داده است. حاصل این ساده سازی ها تحمیل خطا به نتایج و فاصله گرفتن نتایج در محیط مجازی نسبت به طبیعت می شود. راهکار ایده ال برای بررسی رفتار جریان و رسوب مشاهده و اندازه گیری مستقیم متغییرهای موجود است. با تمام مزایایی که این راهکار دارد اما در بیشتر موارد نمی تواند مهندسین را اقناع کند زیرا مهندسین رودخانه فقط شرایط موجود را رصد نمی کنند، انها میل دارند رفتار جریان را در شرایط گوناگون و بعضا نادر از قبیل شرایط سیلابی و خشکسالی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند و عملا با این راهکار دست مهندسین برای تغییر پاره ای از متغییرها کاملا بسته است. اما مهندسین به عنوان راهکار جایگزین اقدام به شبیه سازی فیزیکی مسایل مرتبط با خود می کنند و به کمک این شبیه سازی هم میزان دخل و تصرف خود را در متغیرها بالا می برند و هم از رفتار طبیعی تر جریان و رسوب به نتایج بهتری دست پیدا می کنند. در این تحقیق از راهکار اخیر برای شناسایی الگوهای رفتاری جریان اب و رسوب در رودخانه کارون در محدوده اهواز استفاده شده است.
سدهای مخزنی از بزرگترین سازه های ساخت دست بشر می باشند که باعث رونق کشاورزی، تولید انرژی، مهار سیلاب های مخرب، تامین اب شرب و صنعت، تغذیه ابخوان ها، رونق گردشگری و ... می شوند اما با تمام مزایای موجود نمی توان از مشکلات ناشی از ساخت انها نیز غافل بود. شاید ساخت و بهره برداری از سدها مخصوصا در کشورهای دچار کم ابی امری اجتناب ناپذیر باشد اما مشکلات ناشی از تغییر رفتار رودخانه ها نیز باید به موازات بهره برداری از انها مطالعه شده و مدیریت شوند و این وظیفه به عهده مهندسین رودخانه است. 
به دلیل ساخت سدهای مخزنی متعدد در نواحی کوهستانی و کوهپایه ای رودخانه کارون این رودخانه دچار تغییر در رژیم ابدهی شده است، توسعه شهرها در نزدیکی این رودخانه و ساخت 
پل ها و موانع متعدد و بهره برداری های گوناگون مخصوصا در محدوده شهر اهواز باعث فاصله گرفتن بیش از پیش رودخانه از شرایط تعادلی شده و عملا رودخانه در محدوده اهواز به بازه ای رسوبگذار تبدیل شده است. تجمع رسوبات به صورت پشته های متعدد مستقل یا پشته های چسبیده به سواحل رودخانه مخصوصا در حد فاصل پل نادری و پل پنجم وضعیت بسیار زننده ای را در مرکز شهر اهواز پدید اورده است. در گذشته ای نه چندان دور اقداماتی برای لایروبی رودخانه و بهسازی ان صورت گرفته است اما رودخانه ان چنان میل به رسوبگذاری دارد که مجددا تپه های رسوبی از اب نمایان شده اند و عملا این روش نتوانست در بهسازی چهره و رفتار رودخانه نقش مهمی را ایفا کند. هدف اصلی تحقیق حاضر ان است که با ساخت مدل فیزیکی از رودخانه کارون در محدوده شهر اهواز یر یرجه اول بتوان از ان بعنوان ابزاری برای مطالعات اینده استفاده کرد و بطور خاص شرایط جریان در محدوده اهواز واسنجی شود و سپس عوامل تاثیرگذار بر تجمع رسوبات و الگوهای رسوبگذاری در این محدوده شناسایی و توصیه های کاربردی برای لایروبی اریه گردد. با توجه به ان که مدل مذکور اولین مدل فیزیکی رودخانه ای در این سطح در ایران می باشد، سعی می گردد تا مراحل انجام کار با جزییات بیشتری ارایه شود تا به نوعی به توسعه دانش مدلسازی نیز کمک کرده باشد.
این نکته باید مجددا تاکید شود که مدل حاضر که بخشی از رودخانه کارون است به دلیل داشتن ابعاد افقی طولانی نسبت به ابعاد عمقی از نوع کج با بستر صلب و بر اساس قانون فرود می باشد و برای واسنجی نیز از زبری های تصنعی که در مقیاس مدل غیر متعارف می باشد استفاده می شود. هدف ان نیز بررسی کیفی شرایط جریان و رسوبگذاری است و از این مدل نباید انتظار نتایج کمی با دقت را داشت. چرا که در این گونه مدل ها به دلیل داشتن شیب بیستر از طبیعت، سرعت جریان (در مدل) افزایش می یابد که باعث افزایش عدد فرود در مدل خواهد شد. در صورتیکه از این مدل ها برای انتقال رسوب ا

فهرست مطالب Research

فصل اول: کلیات 1

1-1 مقدمه 1

2-1 مکانیزم های نهشته شدن رسوب در رودخانه ها 11

   1-2-1 مکانیزم کاهش سرعت متوسط جریان 11

  2-2-1 مکانیزم قوس داخلی 13

  3-2-1 مکانیزم الگوی گرداب افقی 15

3-1 فرضیات تحقیق 18

4-1 اهداف تحقیق 19

5-1 روش کلی انجام تحقیق 19

6-1 ساختار گزارش حاضر 19

7-1           چارت گردش کار                                                                              20

فصل دوم: شبیه سازی مدل های رودخانه ای

1-2 مقدمه 26

2-2 روابط حاکم 27

3-2 کالیبره کردن مدل 28

4-2 کنترل شرایط جریان در مدل 29

5-2 شبیه سازی رسوب در رودخانه ها 31

   1-5-2 چگونگی حرکت مواد بستر 31

6-2 مطالعه میزان حرکت بار بستر 33

7-2 تشابه غلظت مواد معلق 34

8-2 تشابه میزان حرکت مواد معلق 36

فصل سوم: نمونه های اجرا شده مدل های رودخانه ای 37

1-3 مقدمه 37

2-3 مدل تلاقیگاه رودخانه¬های سی¬سی¬پی و چیپوا 37

3-3 مدل فیزیکی رودخانه سالت 39

4-3 مدل کج شکست سد اورکمز 42

5-3 مدل فیزیکی رودخانه وال در هند 43

6-3 مدل فیزیکی رودخانه نازلو در ارومیه 49

فصل چهارم: رودخانه کارون 54

1-4 مقدمه 54

2-4 موقعیت محدوده مطالعاتی 54

3-4 تحلیل ابدهی 55

   1-3-4 تحلیل ابدهی متوسط 55

   2-3-4 تحلیل فراوانی ابدهی 59

4-4 تحلیل فراوانی سیل 61

5-4 هیدروگراف سیلاب 62

فصل پنجم: ساخت مدل 64

1-5 مقدمه 64

2-5 مقیاس¬های افقی و عمودی در مدل 64

3-5 ارزیابی سیستم انتقال اب برای تامین دبی¬های مورد نیاز 68

4-5 جانمایی مدل 73

   1-4-5 اماده¬سازی پلان و مقاطع عرضی 74

5-5 ساخت بدنه اصلی مدل 77

   1-5-5 دیوار چینی طرفین مدل 77

   2-5-5 مخزن ارام کننده جریان 78

   3-5-5 پیاده¬سازی مقاطع عرضی 79

   4-5-5 شکل¬دهی ابراهه 82

   5-5-5 اب¬بندی مدل و مخزن برای شروع ابگیری 88

   6-5-5 مدل¬سازی پل¬ها، جزایر و عوارض موجود در مسیر 88

   7-5-5 جانمایی و نصب پل¬ها در مسیر ابراهه 97

   8-5-5 ساخت و نصب پوینت گیج¬ها 99

   9-5-5 واسنجی مدل فیزیکی 100

  10-5-5 پیمایش¬های نقشه¬برداری 101

  11-5-5 واسنجی مجدد مدل 102

  12-5-5 اجرای مدل با دبی سیل دو ساله 106

  13-5-5 بررسی توزیع سرعت در پایین¬دست پل سیاه 107

  14-5-5 بررسی توزیع سرعت در بالادست پل معلق 108

  15-5-5 بررسی روش اصلاح الگوی جریان بالادست پل معلق 109

   16-5-5 احداث بندهای کوتاه بر روی کارون 112

   17-5-5 بررسی توزیع رسوب در محدوده اهواز 112

   18-5-5 بررسی یکنواختی ریزش دستگاه تزریق رسوب 114

فصل ششم: هیدرولیک رودخانه کارون در محدوده طرح 117

1-6 مقدمه 117

2-6 ایستگاه¬های مشاهداتی 117

3-6 نقشه¬برداری و اندازه¬گیری ارتفاع نقاط از سطح دریا 133

4-6 پیاده¬سازی و ارزیابی مدل یک¬بعدی برای شرایط پایدار 139

5-6 واسنجی مدل ریاضی به کمک بهینه¬سازی 155

 1-5-6 الگوریتم ازدحام ذرات 157

 2-5-6 مراحل واسنجی خودکار 159

فصل هفتم: نتیجه¬گیری،پیشنهادات و ارایه توصیه های کاربردی لایروبی 163

1-7 مقدمه 163

2-7 نتایج 166

3-7 پیشنهادات 167

4-7 توصیه های کاربردی برای لایروبی 167

منابع 171

نمایش کامل متن

مراجع و منابع این Research:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Research را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود Research لینک شده اند :
  • یاسی، م 1384 . طراحی، ساخت و مطالعه مدل فیزیکی ...
  • Bratton, D., Kennedy, J. (2007). "Defining a Standard for Particle ...
  • http://www.inwrn.ir/units/basins23.htm. ...
  • Chanson, H. 2004. The Hydraulics of Open Channel Flow: An ...
  • Chen, Y. 1980. Investigation of gravel mining effects, Salt river ...
  • Einstein, H. A., and Chien, N. (1955). “Similarity of distorted ...
  • Gaines, R. A., and Maynord, S. T. (2001). “Microscale loose-bed ...
  • Kennedy, J.; Eberhart, R. (1995). "Particle Swarm Optimization". Proceedings of ...
  • Kennedy, J. (1997). "The particle swarm: social adaptation of knowledge". ...
  • Latteux, B. (1986). “The LNH experience in modeling sediment transport ...
  • Transport Phenomenon, supplement, International Association for Hydraulic Research, Toronto. ...
  • Maynord, S.T. (2006). “Evaluation of the micromodel: An extremely small-scale ...
  • Peakall, P. et al. (1996). Physical Modeling in Fluvial, Geomorphology: ...
  • Shi, Y.; Eberhart, R.C. (1998). "Parameter selection in particle swarm ...
  • Song, C. (1981). “Physical modeling of the Chippewa river–Mississippi river ...
  • Spears, W. M., Green, D. T. & Spears, D. F. ...
  • Tayfur, G. (2013). A physical model to study dam failure ...
  • Waldron, R. (2008). Physical modeling of flow and sediment transport ...
  • Yang, X. (2010). Engineering optimization, An introduction with metaheuristic applications. ...
  • نمایش کامل مراجع