فهرست پایان نامه آنالیز حساسیت بار کل رسوب در رودخانه کارون با استفاده از مدل HEC–RAS (بازه ملاثانی– فارسیات)
چکیده ………………………………………………………………………………………………
1
مقدمه ………………………………………………………………………………………….……..
2
فصل اول : کلیات تحقیق
1 – 1
پدیده انتقال رسوب ……………………………………………………………………………
5
1 – 2
شناخت مکانیزم انتقال رسوبات ……………………………………………………………..
7
1 – 3
عوامل تاثیر گذار بر فرسایش و رسوب گذاری ………………………………………
8
1 – 3 - 1
شیب …………………………………………………………………………………………………
8
1 – 3 – 2
پوشش زمین ………………………………………………………………………………………
9
1 – 3 – 3
روان آب ……………………………………………………………………………………………
9
1 – 3 – 4
خاک …………………………………………………………………………………………………
9
1 – 3 – 5
آب و هوا …………………………………………………………………………………………
9
1 - 4
عوامل تاثیر گذار بر فرسایش کناره ها ................................................................................
10
1 – 4 - 1
عامل آب …………………………………………………………………………………………...
10
ا – 4 – 2
عامل اثر موج ……………………………………………………………………………………...
10
1 – 4 – 3
عامل سرعت جریان آب در خم رودخانه ………………………………………………..
11
1 – 4 – 4
عامل آبشستگی …………………………………………………………………………………...
11
1 – 4 – 5
عامل تراوش ………………………………………………………………………………………
12
1 – 4 – 6
عامل آبدوی سطحی ……………………………………………………………………………
13
1 – 5
انتقال رسوب و فرسایش رودخانه ای …………………………………………………….
13
1 - 6
اهمیت و ضرورت تحقیق ……………………………………………………………………..
15
1 – 7
اهداف تحقیق ……………………………………………………………………………………...
16
1 – 8
نوآوری تحقیق ……………………………………………………………………………………
16
فصل دوم – مروری بر منابع
2 – 1
مقدمه ………………………………………………………………………………………………
18
2 – 2
مطالعات آزمایشگاهی و عددی ……………………………………………………………...
18
2 – 3
جمع بندی نهایی مطالعات انجام شده و ضرورت انجام تحقیق ………………….
29
فصل سوم – مواد و روشها
3 – 1
مقدمه ………………………………………………………………………………………………...
31
3 – 2
محدوده طرح ……………………………………………………………………………………
32
3 – 3
آمار و اطلاعات مورد استفاده در این تحقیق …………………………………………...
36
3 – 3 – 1
ایستگاه های هیدرومتری منطقه و آمار و اطلاعات آنها ……………………………..
36
3 – 3 – 2
اطلاعات دانه بندی مواد بستر رودخانه …………………………………………………...
37
3 – 3 – 3
اطلاعات مربوط به شکل هندسی رودخانه ……………………………………………...
37
3 – 3 – 3 – 1
ضریب زبری مانینگ ……………………………………………………………………………
38
3 – 3 – 3 – 2
محل بستر متحرک و عمق لایه های فعال ……………………………………………….
38
3 – 3 – 3 – 3
مقاطع عرضی رودخانه ………………………………………………………………………
38
3 – 3 – 3 – 4
اطلاعات مربوط به پل های محدوده تحقیق ……………………………………………
40
3 – 3 – 4
اطلاعات مربوط به رسوب …………………………………………………………………
40
3 – 3 – 4 – 1
دانه بندی رسوبات بستر ……………………………………………………………………….
41
3 – 3 – 4 – 2
طبقه بندی ذرات رسوب ……………………………………………………………………...
41
3 – 3 – 4 – 3
ظرفیت انتقال رسوب …………………………………………………………………………...
42
3 – 3 – 4 – 4
اطلاعات ایستگاه رسوب سنجی ……………………………………………………………
42
3 – 3 – 4 – 5
بار رسوب ورودی ………………………………………………………………………………
43
3 – 3 – 4 – 6
اطلاعات مربوط به هیدرولوژی رودخانه ………………………………………………
44
3 – 3 – 4 – 7
شرایط مرزی ………………………………………………………………………………………
44
3 – 4
استفاده از مدل های ریاضی …………………………………………………………………..
45
3 – 5
معرفی و انتخاب مدل های ریاضی ………………………………………………………...
46
3 – 5 – 1
مدل های ماندگار ………………………………………………………………………………...
46
3 – 5 – 2
مدل های ریاضی غیر ماندگار ……………………………………………………………….
46
3 – 6
معرفی نرم افزار HEC – RAS ..........................................................................................
47
3 – 7
شبیه سازی جریان با نرم افزار HEC – RAS............................................................
48
3 – 8
مبانی هیدرودینامیک مدل ..........................................................................................................
49
3 – 8 – 1
مبانی محاسبات مدل بر مبنای تحلیل جریان در حالت دائم ....................................
49
3 – 8 – 2
معادله پیوستگی …………………………………………………………………………………
51
3 – 8 – 3
معادله مومنتوم ................................................................................................................................
52
3 – 8 – 4
شبیه سازی جریان غیر ماندگار ...............................................................................................
54
3 – 8 – 5
پل ها و کالورتها ............................................................................................................................
54
3 – 8 – 6
محاسبات هیدرولیکی پل ها ....................................................................................................
55
3 – 9
ورود اطلاعات مورد نیاز به نرم افزار HEC – RAS ............................................
55
3 – 9 – 1
داده های هندسی ...........................................................................................................................
56
3 – 9 – 2
داده های جریان .............................................................................................................................
59
3 – 9 – 3
شرایط مرزی ...................................................................................................................................
59
3 – 9 – 4
شرایط مرزی در تحلیل جریان ماندگار و غیر ماندگار ................................................
59
3 – 9 – 5
داده های رسوب ............................................................................................................................
60
3 – 10
روشهای محاسبه میزان انتقال رسوبات ...............................................................................
63
3 – 10 – 1
روش میر – پیتر و مولر .............................................................................................................
64
3 – 10 – 2
روش لارسن ..............................................................................................................................
65
3 – 10 – 3
روش انگلوند – هانسن .............................................................................................................
66
3 – 10 – 4
روش ایکرز و وایت ....................................................................................................................
67
3 – 10 – 5
روش ویلکاک .................................................................................................................................
69
3 – 10 – 6
روش یانگ ......................................................................................................................................
70
3 – 10 – 3
روش توفالتی ..................................................................................................................................
72
3 – 11
تعیین لایه های فعال و غیر فعال ...........................................................................................
73
3 – 12
کالیبراسیون و صحت سنجی مدل .......................................................................................
73
3 – 12 – 1
انتخاب ضریب مانینگ و واسنجی مدل
73
3 – 12 – 2
کالیبراسیون و ارزیابی مدل در شبیه سازی هیدرولیک جریان و رسوب..............
74
3 – 12 – 3
صحت سنجی مدل .......................................................................................................................
74
3 – 13
مدل HEC – RAS ..................................................................................................................
74
3 – 13 – 1
مزایای مدل HEC – RAS ..................................................................................................
75
3 – 13 – 2
محدودیت های مدل ریاضی HEC-RAS ....................................................................
76
3 – 13 – 3
اطلاعات مورد نیاز جهت محاسبات مدل HEC – RAS .....................................
76
3 – 14
انتخاب مدل ریاضی مناسب .....................................................................................................
78
فصل چهار – ارائه نتایج
4 – 1
مقدمه ..................................................................................................................................................
80
4 – 2
اجرای مدل ریاضی HEC – RAS ..................................................................................
81
4 – 2 – 1
محاسبه میزان خطاء ......................................................................................................................
81
4 – 2 – 2
واسنجی و صحت سنجی مدل هیدرولیکی ......................................................................
82
4 – 2 – 2 – 1
واسنجی دبی جریان .....................................................................................................................
83
4 – 2 – 2 – 2
صحت سنجی دبی جریان .........................................................................................................
85
4 – 2 – 2 – 3
واسنجی اشل جریان ....................................................................................................................
87
4 – 2 – 2 – 4
صحت سنجی اشل جریان ........................................................................................................
90
4 – 2 – 2 – 5
بررسی آماری نتایج واسنجی و صحت سنجی دبی و اشل .....................................
92
4 – 2 – 2 – 6
واسنجی رسوب جریان ..............................................................................................................
92
4 – 2 – 2 – 7
صحت سنجی رسوب جریان ..................................................................................................
95
4 – 2 – 2 – 8
بررسی آماری نتایج واسنجی و صحت سنجی رسوب ..............................................
97
4 – 2 – 2 – 9
واسنجی و صحت سنجی ضریب زبری مانینگ .............................................................
97
4 – 3
آنالیز حساسیت بار کل رسوب ...............................................................................................
98
4 – 3 – 1
آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز ............
99
4 – 3 – 1 – 1
کاهش تنش بحرانی شیلدز .......................................................................................................
104
4 – 3 – 1 – 2
افزایش تنش بحرانی شیلدز ......................................................................................................
104
4 – 3 -2
آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دمای جریان آب ..................
105
4 – 3 -2 – 1
کاهش درجه حرارت جریان آب ...........................................................................................
108
4 – 3 -2 – 2
افزایش درجه حرارت جریان آب .........................................................................................
108
4 – 3 – 3
آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر ......................
108
4 – 3 – 3 – 1
کاهش دانه بندی بستر ...............................................................................................................
112
4 – 3 – 3 – 2
افزایش دانه بندی بستر .............................................................................................................
112
4 – 3 – 4
آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ .........
112
4 – 3 – 4 – 1
کاهش ضریب زبری مانینگ ....................................................................................................
116
4 – 3 – 4 – 2
افزایش ضریب زبری مانینگ ...................................................................................................
116
4 – 3 – 5
آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات روش سرعت سقوط ذرات رسوب
116
4 – 3 – 5 – 1
روش سرعت سقوط Toffaleti ..........................................................................................
119
4 – 3 – 5 – 2
روش سرعت سقوط Van rijn ...........................................................................................
119
4 – 3 – 5 – 3
روش سرعت سقوط Ruby ...................................................................................................
119
4 – 4
برآورد عدم قطعیت در انتقال رسوب کل ..........................................................................
120
5 – 4
تعیین حساسیت بار رسوب کل نسبت به متغیرهای ورودی و پارامترهای کالیبراسیون مدل
122
فصل پنج – نتیجه گیری و پیشنهادات
5 - 1
نتیجه گیری ......................................................................................................................................
124
5 – 2
جمع بندی نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی به مدل .................................
124
5 – 3
پیشنهادات .........................................................................................................................................
126
5 - 4
منابع و ماخذ ....................................................................................................................................
127
منبع:
الف . فارسی :
عبدویس،س. آخوندعلی،ع.(1385).شبیه سازی سیلابهای رودخانه کارون دربازه اهواز–فارسیات تحت تاثیرتغییرات مورفولوژیکی آن،هفتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران.
شاهی نژاد،ب . رستمی،محمودی کردستانی،س.(1385).بررسی هیدرولیکی جریان دررودخانه کارون محدوده شهری اهواز(جزیره موزه آب)،هفتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران.
منتظری نمین،م . بهلولی، ا . اله دین،س . رنجبران،ل . محمدزاده،م.(1385).شبیه سازی جریان درشبکه رودخانه بااستفاده ازروشTSومقایسه آن بامدلMIKE11،هفتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران.
عبدالهی،ع . شفاعی بجستان،م . حسونی زاده،ه . رستمی،ش.(1385).مقایسه نتایج مدلهای
HEC–RAS وMIKE11 وتعیین حساسیتهای مدلHEC-RAS،هفتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران.
نصراصفهانی،م ج . ترابی پوده،ح . احدیان،ج.(1386).ارزیابی وتطبیق معادلات برآوردرسوب باشرایط هیدرولیکی رودخانه کارون،ششمین کنفرانس هیدرولیک ایران،دانشگاه شهرکرد.
عباسی شوشتری،ش . کاشفی پور،م.(1387).استفاده ازANNSدرپیش بینی بارمعلق عبوری ازایستگاه فارسیات بااستفاده ازآمارواطلاعات ایستگاه اهواز،چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران،دانشگاه تهران.
زرگر،م . مدبر،ل.(1387).تعیین ضرایب مدلسازی عددی رودخانه هابااستفاده ازالگوریتم بهینه سازیShuffled،چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران،دانشگاه تهران.
شاهی نژاد،ب . ظهیری،ع . رستمی،س.(1387).پیش بینی روندفرسایش ورسوبگذاری دررودخانه کارون درمحدوده شهری اهوازبااستفاده ازمدل ریاضیGSTARS،چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران،دانشگاه تهران.
اهوازیان،ه . مشعل،م . دحیماوی،ع.(1388).شبیه سازی سه بعدی الگوی جریان بااستفاده ازنرم افزارSSIIM،هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران،دانشگاه شیراز.
محمودی کردستانی،س . شوریان،م . مصباحی،ج.(1388).تعیین معادلات مناسب جهت برآوردبیلان رسوب رودخانه کارون،هشتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران.
عبدالشاه نژاد،ر . موسوی جهرمی،ح . شفاعی بجستان،م . پور آصف،ف.(1389).ارزیابی تاثیرلایروبی جزایر رودخانه کارون برتغییرپارامترهای مهم هیدرولیکی سیل بااستفاده ازمدلCCHE2D،نخستین کنفرانس ملی پژوهشهای کاربردی،کرمانشاه.
معاضد،ه . شامحمدی حیدری،ز . نیکبخت،م . شهیدی،ع.(1383).کالیبراسیون روابط تجربی محاسبه عمق رواناب سالانه درحوضه آبریزمرکزوجنوب شرق جلکه خوزستان،اولین کنفرانس ملی مدیریت منابع آب ، تهران.
علوی نیا،م . نصیری صالح،ف.(1388).شبیه سازی آوردرسوب بااستفاده ازمدلSWAT،هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
کاویانپور،م ر . میرصانع،ز . میرصانع،ا.(1388).بررسی میزان عدم قطعیت رواناب شبیه سازی شده بوسیله مدلSWAT.هشتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
بنی سلطان،س . کاویانپور،م ر.(1388).بررسی مدلسازی رسوبگذاری درنرم افزارهای عددی مختلف. هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
کفایتی،مریم . الوانکار،ر . پیرستانی،م ر.(1388).بررسی حساسیت روابط هیدرولیکی باررسوبی بسترنسبت به آبدهی رودخانه.هشتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
حساوی،م . شفاعی بجستان،م.(1388).برآوردباربستررسوب رودخانه کارون مقطع اهواز.هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
عباسی شوشتری،ش . کاشفی پور،م.(1388).برآوردبیلان رسوب دربازه های ملاثانی–اهوازو
اهواز– فارسیات.هشتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
شوریان،م . مصباحی،ج . محمودی کردستانی،س.(1388).تعیین معادلات مناسب جهت برآوردبیلان رسوب رودخانه کارون.هشتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
آرمین،م . قربان نیا.(1388).بررسی رابطه دبی آب ودبی رسوب بااستفاده ازآمارطولانی مدت ایستگاه های هیدرومتری(مطالعه موردی:رودخانه های چالوس وهریجان دراستان مازندران).هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
قنبری عدیوی،ا . شفاعی بجستان،م . کرمان نژاد،ج.(1388).بررسی ومقایسه فرمول های انتقال باربستردر رودخانه کارون(ایستگاه اهواز).هشتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
آذرنگ،ف . شفاعی بجستان،م . دهان زاده،ب . شاهی نژاد،ب.(1388).کاربردمدل یک بعدیCCHEدر شبیه سازی هیدرولیکی ورسوبی رودخانه(مطالعه موردی:رودخانه کارون،بازه اهواز–فارسیات).هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
قربانی،م ع . نجیب،ز.(1388).روندیابی هیدرولوژیکی سیلاب بااستفاده ازمدل
استنتاج فازی–عصبی تطبیقی.هشتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
باقری،ع . زعفری،م.(1388).تخمین ضریب زبری مانینگ دررودخانه هابااستفاده ازروش های تجربی و مستقیم.هشتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه،دانشگاه شهیدچمران اهواز.
واعظ تهرانی، م . منتصری،م . محمدولی سامانی،ج.(1385).بررسی روش های عدم قطعیت وآنالیزعدم قطعیت برآوردرسوب رودخانه الندباروشLHS.هفتمین سمیناربین المللی مهندسی رودخانه.
گنجی نوروزی،ز . محمدولی سامانی، ج . مرید،س.(1387).بررسی عدم قطعیت حجم رسوب مخازن سدها.موسسه تحقیقات منابع آب ایران.سال چهارم.
غیاثی ، م . ( 1390 ) . شبیه سازی عددی اثر پلها بر شرایط هیدرولیک و رسوب رودخانه کارون در محدوده شهر اهواز .
ب . انگلیسی
coleman , n.i . ( 1981 ) . velocity profiles with suspended sediment journal of hydraulic research vol 19 , no . 3 , pp . 211 – 229 .
ASCE Task committee on preparation of sedimentation manual ( 1971 ) " sedimenr transportation mechanics : H. sediment Discharge formulas " Journal of the hudroulics division , ASCE vol 97 , no Hy 4 , 00 . 523 – 567
qian , n . ( 1980 ) preliminary study of the mechanics of hyperconcenrtation flows in the north – western region yellow river sedimantion research report no .
Yang , C.T ( 1985 ) . " mechanics of suspended sediment transport , " proceedings of euromech 192 : Transport of suspended solids in open channels , june 1985 . ed . w . bechteler . insritute for hydrome chanics , university of the armed forces munuch neubiberg gennary , pp . 87 – 91 .
Chow , V.T . 1959 . open channel Hydraulics .
ackers p . and W.R . white ( 1973 ) . " sediment transport : new Approach and Analysis " Journnal of the hydraulics division . ASCE , vol . 99 , no . HY11 , proceding paper 10167 , pp . 2041 – 2060
chang . F.M.D.B simons and E.V. Richardson ( 1965 ) . " total bed – material discharge in alluvial channels" u.s.geological survey water–supply paper 1498. I .
Colby , B.R. ( 1964 ) practical comoutations of bed – material discharge journal of the hudraulics division vol 90 no HY2 .
Colby , B . R . and c. h. hembree ( 1955 ) comoutation of total sediment discharge nisbrara river near cody Nebraska u.s. geological survey water supply paper 1357.
US army corps of engineers . 2010 . Hec ras 4 . 1 user , s maual .
US army corps of engineers . 2010 . Hec ras 4 . 1 hydraulic refrence manual .