تعیین حجم مفید برداشت شن و ماسه برای جلوگیری از اثرات مخرب آن بر مورفولوژی رودخانه

محاسبه تغییرات عرضی بار بستر رودخانه ها دارای اهمیت زیادی در طرح های مهندسی رودخانه به ویژه در طراحی و جانمایی دهانه های آبگیر، مدیریت سایت های برداشت مصالح رودخانه ای و طراحی بندهای انحرافی است. اگرچه روابط و معادلات زیادی توسط محققین مختلف برای محاسبه نرخ انتقال رسوب بار بستر ارائه شده است، اما در تمامی این معادلات، متغیرهای هیدرولیکی متوسط (یا یک بعدی) مورد استفاده قرار گرفته و تغییرات عرضی این متغیرها لحاظ نمی شود. این در حالی است که بار بستر درعرض رودخانه دارای نوسانات و تغییرات شدیدی بوده و همواره محققین توصیه نموده اند که برداشت بار بستر باید در چندین نقطه در عرض رودخانه انجام شود. اطلاع دقیق از نرخ انتقال بار بستر از این نظر دارای اهمیت است که تقریبا در تمامی کشورهای دنیا، میزان مجاز برداشت مصالح رودخانه ای به صورت درصدی از آورد بار بستر رودخانه در آن محل درنظر گرفته می شود. عدم اندازه گیری با محاسبه دقیق بار بستر در بسیاری از پروژه های برداشت مصالح، باعث ایجاد اثرات منفی بسیاری بر سیستم رودخانه و محیط زیست آن شده است. در این پروژه از یک مدل ریاضی برای تخمین بار بستر رودخانه ها استفاده شد. این مدل شامل معادلات دیفرانسیل به فرم متوسط در عمق بوده و از معادلات ناویه- استوکس استخراج شده است. در این مدل ریاضی ابتدا به کمک روش تفاضل های محدود، توزیع سرعت جریان در عرض رودخانه حل شده و سپس بر اساس توزیع سرعت، توزیع عرضی تنش برشی بستر محاسبه شد. با استفاده از توزیع تنش برشی به دست آمده، نرخ انتقال بار بستر به کمک چند رابطه تجربی معروف محاسبه شد. کاربرد این مدل در ایستگاه هیدرومتری سرمو در رودخانه محمدآباد نشان داد که رابطه رسوبی میر- پیتر و مولر (۱۹۳۴) بالاترین دقت را در تخمین بار بستر دارد.

Keywords:

برداشت مصالح , بار بستر , حل عددی , تنش برشی بستر , روابط انتقال رسوب