تخمین منحنی دبی- اشل در رودخانه ها و کانال های باز با روشی جدید مبتنی بر کنتورهای هم سرعت

نوع محتوی: طرح پژوهشی
Language: Persian
Document ID: R-1278770
Publish: 29 September 2021
دسته بندی علمی:
View: 801
Pages: 132
Publish Year: 1397

This Research With 132 Page And PDF Format Ready To Download

  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Research:

Abstract:

باتوجه به شرایط اقلیمی کشور و استان خراسان رضوی و کمبود منابع آبی در دسترس، مهندسی و مدیریت منابع آب موجود و رودخانه ها اهمیت بسیار زیادی پیدا می کند. استفاده از منحنی های دبی-اشل قابل اعتماد یکی از مهمترین پارامترها در مدیریت منابع آب و کنترل سیلاب رودخانه ها است. برپایی منحنی دبی- اشل به صورت مستقیم با دشواری زیادی روبرو بوده و از اینرو مهندسین همواره به دنبال یافتن روشهای سادهتر و کاربردی تر هستند. اندازه گیری تراز آب به مراتب از اندازهگیری دبی عبوری جریان سادهتر است. ایجاد ارتباط بین تراز و دبی یکی از روشهای کاربردی که می توان موجب کاهش هزینه های هیدرومتری شود. نتایج روشهای مرسوم که اساس آنها پارامترهای هیدرولیکی است در مقاطع با شکل هندسی ساده قابل اعتماد هستند در حالی که در مقاطع مرکب استفاده از آنها دارای خطای بالایی است. تا کنون جهت بالابردن دقت روشهای مختلفی ارائه شده است که به طور کلی دو محدودیت اساسی در آنها وجود دارد اول اینکه در کلیه این روشها کالیبراسیون روش باید به ازای هر مقطع صورت گیرد و دوم اینکه در بسیاری از این روشها محدودیتهایی از جنبه پیچیدگی هندسی شکل مقطع وجود دارد. هدف این پژوهش ارائه روشی نوین و جهانی جهت تخمین منحنی دبی- اشل در کلیه مقاطع هیدرولیکی بر اساس مفهوم کنتورهای بدون بعد هم سرعت حاصل از روش اندازهگیری تک نقطهای سرعت که توسط مغربی (۲۰۰۶) مطرح شده است، اطلاعات هندسی و توزیع زبری مقطع جریان است. در این روش با استفاده از پارامترهای هندسی و هیدرولیکی مقطع نظیر مساحت، محیط خیس شده و عرض سطح آزاد آب و پارامتر مستخرج از روش تک نقطه ای اندازه گیری سرعت، بین دبی در دو تراز مختلف ارتباط ایجاد شده است. در تعیین رابطه پیشنهادی ۲۲۵ حالت مختلف بررسی گردید. توانها در این روابط در فرآیند کمینهسازی خطا بین دادهها مشاهداتی و تخمینی محاسبه گردید. در نهایت رابطه بهینه از میان ۲۲۵ رابطه پیشنهادی انتخاب شد. با استفاده از این رابطه میتوان منحنی دبی-اشل کل مقطع هیدرولیکی را تنها با استفاده از اطلاعات دبی در یک تراز دلخواه به عنوان دبی مرجع تخمین زد. جهت صحتسنجی
رابطه پیشنهادی از داده های دبی-اشل مقاطع مرکب آزمایشگاهی با توزیع زبری بستر همگن و ناهمگن استفاده گردید. نتایج بیانگر آنست که میانگین خطا به ۶ درصد محدود میشود. مدل پیشنهادی علاوه بر دقت بالا به کالیراسیون خاصی نیاز ندارد. امید است به کارگیری این روش با توجه به دقت بسیار زیاد آن و کاهش هزینه ها و خطرات ناشی از برداشت های میدانی متعدد در سایر روشها، سازمان آب منطقه ای خراسان رضوی را به عنوان پیشتاز در اجرای این طرح و ارائه آن به سایر استانهای کشور و حتی جوامع بین المللی مطرح نماید.

فهرست مطالب Research

-کلیات . . . . . . ............ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ۵
۱ - ۱ - شرح و اهمیت مساله . . . . .... ................................ ................................ ................................ ................................ ۶
۱ - ۲ - اهمیت منحنی دبی-اشل . . . . ............................. ................................ ................................ ................................ ۶
۱ - ۳ - ضرورت تحقیق . . . . . ............. ................................ ................................ ................................ ................................ ۷
۱ - ۴ - فرضیات حاکم بر تحقیق . . . . ............................ ................................ ................................ ................................ ۷
۱ - ۵ - مبانی تحقیق . . . . . ................. ................................ ................................ ................................ ................................ ۸
۲ -مروری بر تحقیقات پیشینیان . . . . ............................... ................................ ................................ ................................ ۱۰
۲ - ۱ - مقدمه . . . . . ........................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۱۱
۲ - ۲ - منحنی دبی-اشل جریان پایدار یکنواخت . . . ............................ ................................ ................................ ۱۱
۲ - ۳ - برپایی رابطه دبی- اشل در رودخانههای طبیعی . . . ................ ................................ ................................ ۱۱
۲ - ۴ - اندازه گیری تراز آب رودخانه . . . . .................. ................................ ................................ ................................ ۱۱
۲ - ۴ - ۱ - اندازه گیری توسط خط کش یا اشل . . . ....................... ................................ ................................ ۱۱
۲ - ۴ - ۲ - اندازه گیری توسط کابل . . . . ............. ................................ ................................ ................................ ۱۲
۲ - ۴ - ۳ - دستگاههای ثبات اندازه گیری تراز آب . . . ................... ................................ ................................ ۱۳
۲ - ۴ - ۴ - اندازه گیری تراز آب توسط حباب . . . ............................ ................................ ................................ ۱۳
۲ - ۴ - ۵ - ابزارهای صوتی به روش آوا – نگاری . . . ....................... ................................ ................................ ۱۴
۲ - ۵ - روشهای اندازهگیری دبی در کانالهای روباز . . . ..................... ................................ ................................ ۱۴
۲ - ۵ - ۱ - روش سرعت-مساحت . . . . ................. ................................ ................................ ................................ ۱۴
۲ - ۵ - ۲ - روش قایق متحرک . . . . ....................... ................................ ................................ ................................ ۱۶
۲ - ۵ - ۳ - روش الکترومغناطیس . . . . .................. ................................ ................................ ................................ ۱۶
۲ - ۵ - ۴ - روش امواج صوتی . . . . ......................... ................................ ................................ ................................ ۱۷
۲ - ۵ - ۵ - روش شیمیایی یا روش رقیقسازی . . . .......................... ................................ ................................ ۱۸
۲ - ۵ - ۶ - روش شیب – سطح مقطع . . . ......... ................................ ................................ ................................ ۱۸
۲
۲ - ۶ - روشهای جدید در تعیین رابطه دبی- اشل . . . ........................ ................................ ................................ ۲۰
۲ - ۶ - ۱ - روش آنتروپی در تعیین دبی . . . ..... ................................ ................................ ................................ ۲۰
۲ - ۶ - ۲ - استفاده از روشهای فرا کاوشی در تخمین دبی . . ..... ................................ ................................ ۲۱
۲ - ۶ - ۳ - روشهای مختلف تخمین دبی در مقاطع مرکب . . .. ................................ ................................ ۲۳
۲ - ۶ - ۳ - ۱ - روش مقطع واحد (SCM) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ۲۳
۲ - ۶ - ۳ - ۲ - روش مقطع تقسیمشده (DCM) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ۲۴
۲ - ۶ - ۳ - ۳ - روش مقطع تقسیمشده وزنی (WDCM) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ۲۵
۲ - ۶ - ۳ - ۴ - تعیین ضریب وزنی روش ) WDCM ) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ۲۷
۲ - ۶ - ۳ - ۵ - بررسی مقاطع مرکب با سیلابدشت باریک . . . ............. ................................ ................................ ۲۷
۲ - ۶ - ۳ - ۶ - اصلاح روش WDCM .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ۲۷
۲ - ۶ - ۳ - ۷ - روش تبادل دبی (EDM) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ۲۸
۲ - ۶ - ۳ - ۸ - روش کوهیرنس ) CohM ) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ۳۲
۲ - ۶ - ۴ - روش شیونو و نایت ) SKM ................................ ................................ ................................ ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ) ۳۶
۲ - ۶ - ۵ - استفاده از تصاویر ماهوارهای جهت برپایی رابطه دبی- اشل . . .............. ................................ ۴۰
۲ - ۷ - دشواریهای تعریف روابط دبی-اشل . . . .... ................................ ................................ ................................ ۴۱
۲ - ۷ - ۱ - مقطع کنترل دائمی . . . . ..................... ................................ ................................ ................................ ۴۲
۲ - ۷ - ۲ - فرسایش و تغییر بستر . . . . ................. ................................ ................................ ................................ ۴۳
۲ - ۷ - ۳ - گیاهان آبزی . . . . .. ................................ ................................ ................................ ................................ ۴۳
۲ - ۷ - ۴ - پوشش یخ . . . . ...... ................................ ................................ ................................ ................................ ۴۳
۲ - ۷ - ۵ - اثر برگشت آب . . . . .............................. ................................ ................................ ................................ ۴۳
۲ - ۷ - ۶ - تغییرات ناگهانی دبی . . . . ................... ................................ ................................ ................................ ۴۳
۲ - ۷ - ۷ - جریان در حالات سیلابی و برکه ای . . . ........................ ................................ ................................ ۴۳
۲ - ۸ - اشارات کاربردی . . . . ......... ................................ ................................ ................................ ................................ ۴۴
۲ - ۸ - ۱ - نادیده گرفتن اطلاعات اندازهگیری شده . . . ................. ................................ ................................ ۴۴
۲ - ۸ - ۲ - ارائه روابط دبی-اشل . . . . ................... ................................ ................................ ................................ ۴۴
۲ - ۸ - ۳ - قالب ترسیمی . . . . ................................ ................................ ................................ ................................ ۴۵
۳
۲ - ۹ - برخی نتایج ترسیم و تحلیل روابط دبی-اشل . . . ...................... ................................ ................................ ۴۶
۲ - ۹ - ۱ - ترسیم خودکار و دستی . . . . ............... ................................ ................................ ................................ ۴۶
۲ - ۹ - ۲ - تراز گیج در حالت جریان صفر . . . ... ................................ ................................ ................................ ۴۶
۲ - ۱۰ - آثار تغییرات کنترلی روی منحنیهای دبی-اشل . . . ............... ................................ ................................ ۴۸
۲ - ۱۰ - ۱ - جابجایی در منحنی دبی . . . . ............. ................................ ................................ ................................ ۴۸
۲ - ۱۰ - ۲ - برونیابی منحنی دبی-اشل . . . ........ ................................ ................................ ................................ ۴۸
۲ - ۱۰ - ۳ - روشهایی برای بهکارگیری برونیابی منحنی های با تغییرات وسیع . ................................ ۴۸
۲ - ۱۱ - منحنی دبی-اشل در حالات خاص . . . ........ ................................ ................................ ................................ ۴۹
۲ - ۱۱ - ۱ - رودخانههای پوشیده از یخ . . . ......... ................................ ................................ ................................ ۴۹
۲ - ۱۱ - ۲ - رودخانههای ساحلی . . . . .................... ................................ ................................ ................................ ۴۹
۲ - ۱۲ - نامعینی روابط دبی-اشل . . . . .......................... ................................ ................................ ................................ ۴۹
۲ - ۱۳ - جمعبندی . . . . . ................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۵۰
۳ -مواد و روشها . . . . . ........................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۵۱
۳ - ۱ - مقدمه . . . . . ........................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۵۲
۳ - ۲ - اصول حاکم بر روش مغربی . . . . ..................... ................................ ................................ ................................ ۵۲
۳ - ۲ - ۱ - توزیع سرعت . . . . ................................ ................................ ................................ ................................ ۵۲
۳ - ۲ - ۲ - نحوه استخراج کنتورهای همسرعت . . . ........................ ................................ ................................ ۵۴
۳ - ۲ - ۳ - نحوه محاسبه پارامتر SPMU .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ۵۷
۳ - ۳ - تعیین رابطه تخمین منحنی دبی-اشل . . . ................................ ................................ ................................ ۶۳
۳ - ۴ - توسعه رابطه تخمین منحنی دبی-اشل . . . ................................ ................................ ................................ ۶۶
۳ - ۴ - ۱ - تعیین پارامترهای موثر در تخمین رابطه پیشنهادی . . ............................. ................................ ۶۷
۳ - ۴ - ۲ - مقاطع موردنظر جهت تخمین روابط . . . ........................ ................................ ................................ ۶۹
۳ - ۴ - ۳ - تعیین توانهای رابطه پیشنهادی به روش نیوتن چند متغیره . . ........... ................................ ۷۲
۳ - ۴ - ۴ - تعیین بهترین رابطه پیشنهادی . . . ................................ ................................ ................................ ۸۳
۳ - ۵ - جمعبندی . . . . . ................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۹۱
۴ -صحتسنجی روش در مقاطع رودخانه ای . . . ........ ................................ ................................ ................................ ۹۲
۴
۴ - ۱ - مقدمه . . . . . ........................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۹۳
۴ - ۲ - مقاطع مورد مطالعه . . . . ... ................................ ................................ ................................ ................................ ۹۳
۴ - ۳ - تخمین منحنی دبی-اشل . . . . ........................ ................................ ................................ ................................ ۹۵
۴ - ۴ - تحلیل آماری . . . . . ............... ................................ ................................ ................................ ................................ ۹۶
۴ - ۵ - آنالیز حساسیت در مقاطع رودخانهای . . . .. ................................ ................................ ................................ ۹۸
۴ - ۶ - شاخص حساسیت نسبت به تغییرات دبی مرجع . . . ............. ................................ ................................ ۱۰۱
۴ - ۷ - جمع بندی . . . . . ................ ................................ ................................ ................................ ................................ ۱۰۳
۵ -رفتار مدل در ایستگاههای پیشنهادی سازمان آب منطقه ای خراسان رضوی . ....... ................................ ۱۰۴
۵ - ۱ - مقدمه . . . . . ......................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۱۰۵
۵ - ۲ - موقعیت محل مورد بررسی . . . . ................... ................................ ................................ ................................ ۱۰۵
۵ - ۳ - مشخصات مقطع رودخانهای . . . . ................. ................................ ................................ ................................ ۱۰۷
۵ - ۴ - تخمین منحنی دبیاشل . . . . ...................... ................................ ................................ ................................ ۱۱۲
۵ - ۵ - جمع بندی . . . . . ................ ................................ ................................ ................................ ................................ ۱۱۳
۶ -نتیجه گیری . . . . . ........................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۱۱۴
۶ - ۱ - مقدمه . . . . . ......................... ................................ ................................ ................................ ................................ ۱۱۵
۶ - ۲ - خصوصیات متمایز مدل پیشنهادی . . . ..... ................................ ................................ ................................ ۱۱۵
۶ - ۳ - پیشنهاد به کارگیری روش برای رودخانه های خراسان رضوی . . .................... ................................ ۱۱۶
مراجع...... . . . . . ..... ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ۱۱۷
پیوست ۱ ................................ ................................ ................................ ................................ ............................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... ۱۲۰

نمایش کامل متن