لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

مدلسازی انتقال بار بستر در رودخانه ها و آبراهه های حاوی پوشش گیاهی در بستر و سواحل، از اهمیت کاربردی ویژه ای برخوردار است و پیچیدگی پدیده انتقال باربستر از درون پوشش گیاهی از یک طرف و محدود بودن تحقیقات در این زمینه از طرف دیگر، ضرورت توسعه مدل های مناسب را مشهود می سازد. به همین منظور در این تحقیق از مدل مفهومی شبه سیال در ترکیب با معادلات تنش برشی و مقاومت بستر جریان از درون پوشش گیاهی استفاده شده است و مبتنی بر تحلیل احتمالاتی انتقال باربستر، مدلی برای انتقال بار بستر درون پوشش گیاهی توسعه مدل یافته است. این مدل براساس تعریف جدیدی از پارامترهای بدون بعد شدت جریان و شدت انتقال بار بستر رسوبات توسعه یافته است که خصوصیات پوشش گیاهی را با خصوصیات جریان و رسوبات ترکیب می کند. واسنجی توزیع احتمال تخمینی مدل و ضرایب مدل و ارزیابی دقت آن در مقایسه با نتایج داده های آزمایشگاهی نشان داد مدل توسعه یافته با R2=0. 91 و RMSE=8. 2 دقت مطلوبی در تخمین باربستر رسوبات در مطالعه موردی دارد. تحلیل پارامتریک مشخصات پوشش گیاهی و همچنین مقایسه نتایج مدل شبه سیال توسعه یافته با مدل بار بستر پارکر (R2=0. 45، RMSE=231. 9) و مدل مایر-پیتر-مولر(R2=0. 75، RMSE=91. 9) نشان داد مدل توسعه یافته دقت بهتری در تخمین باربستر رسوبات از درون پوشش گیاهی دارد و به ترتیب 45 و 68 درصد، خطای مطلق نسبی را نسبت به آنها کاهش داده است. رویکرد توسعه یافته در تحقیق حاضر قابلیت توسعه برای تحلیل هیدرولیکی مسایل مهندسی رسوب در رودخانه را دارد.

تحلیل و تعیین تغییرپذیری رسوبات انتقالی رودخانه در شرایط مختلف زمانی و هیدرولوژیکی از اهمیت ویژه ای در علوم مهندسی هیدرولیک و هیدرولوژی برخوردار است. از طرفی اتخاذ تصمیمات مدیریتی برای مهار و کاهش انتقال رسوب در رودخانه ها نیازمند به تحلیل و شناخت رفتار سامانه رودخانه در شرایط زمانی مختلف می باشد. با وجود این، اطلاعاتی کافی در خصوص نوع و میزان تولید رسوب آبخیزها در شرایط زمانی و هیدرولوژیکی مختلف وجود ندارد. بر همین اساس، در پژوهش حاضر تغییرپذیری زمانی بار بستر، معلق به عنوان انواع رسوب رودخانه و نسبت بار بستر به معلق با تغییرات دبی مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام پژوهش، داده های بار بستر و معلق (گرم بر لیتر) و دبی (مترمکعب بر ثانیه) رودخانه قطورچای آذربایجان غربی از سال 1377 تا 1382 ثبت شده در ایستگاه یزدکان به وسیله سازمان های مربوطه، جمع آوری شد و در محیط Excel 2007 با رسم نمودارهای فصلی، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش مقادیر دبی در تمامی فصول بار معلق افزایش محسوسی داشته و نسبت بار بستر به بار معلق کاهش پیدا کرده و کم ترین میزان انتقال بار بستر و معلق در زمستان و بیش ترین میزان بار معلق و بار بستر در فصل بهار صورت گرفته است. مقادیر حداقل، حداکثر و میانه نسبت بار بستر به معلق در فصل بهار، به ترتیب 5.02، 563.99 و 27.43 درصد، در فصل تابستان به ترتیب 0.75، 2034.91 و 135.80 درصد، در فصل پاییز به ترتیب 28.31، 659.15 و 184.94 درصد و در فصل زمستان به ترتیب با 28.96، 457.61 و 169 درصد بود. همچنین، نسبت بار بستر به معلق در طی دوره مطالعاتی از 0.7 تا 2034 درصد متغیر بوده و به سبب رفتار پیچیده تغییرات متغیرهای مورد بررسی به ویژه بار بستر و نسبت بار بستر به معلق با دبی جریان، استفاده از روش های غیرمستقیم تخمین بار بستر دقیق نبوده و ضرورت تجهیز ایستگاه های سنجش بار بستر به صورت روزانه اجتناب ناپذیر است.

فنون صوتی حسگری از دور ابزاری مفید در ﺁ ونگاری (هیدروگرافی) برای طبقه بندی رسوبات بستر دریا می باشد. در این روش با استفاده از ارسال و دریافت امواج صوتی و واکافت (تحلیل) داده های پس پراکند (امواج بازگشتی) جنس رسوبات بستر تخمین زده می شود. داده های پس پراکند (امواج صوتی بازگشتی) از رسوبات دارای ویژگی های متعددی است که با استخراج آ ن ها می توان جنس رسوبات بستر را تفکیک و به طبقه بندی رسوبات پرداخت. در این مقاله، برای بررسی خواص صوتی رسوبات شرایط آزمایشگاهی مهیا شدند. با دستگاه های صوتی و قرار دادن چهار نوع رسوب در بستر آکواریوم، پژواک های دریافتی (اکوهای بازگشتی) از انواع رسوبات در چهار بسامد 55، 60، 65 و 73 کیلوهرتز پردازش شدند. ویژگی هایی شامل ممان آماری (انرژی، زمان انتشار، چولگی و کشیدگی)، ممان های طیفی (انحراف معیار، مرتبه ممان ها، چولگی طیفی، کشیدگی طیفی و چگالی طیفی توان) و ابعاد شکستالی (فراکتالی-هازدورف) استخراج گشتند. در این آزمایش، مؤلفه ی انرژی، انحراف معیار به همراه میانگین توان (حاصل از چگالی طیفی توان) به خوبی توانسته اند رسوبات را تمییز دهند.

دراین تحقیق به بررسی تنش برشی بحرانی ته نشینی رسوبات درحضور رسوبات بستر پرداخته شدهاست. به همین منظورآزمایش های ته نشینی بااستفاده ازیک فلوم دایره ای ودرسه تنش برشی جریان، شش حالت ازبستر (بسترصاف و پنج دانه بندی رسوبات درشت دانه) و با غلظت های اولیه 5، 10 و 20 گرم بر لیتر انجام شد. نتایج نشان دادبه ازای غلظت اولیه یکسان و سرعت برابر چرخش فلوم، ته-نشینی رسوبات معلق در بستر حاوی رسوبات نسبت به حالت بستر صاف بیشتراست. این درحالی است که برای سرعت های مشخص چرخش فلوم، رسوبات درشت دانه بستر موجب افزایش تنش برشی متوسط جریان می شوند. همچنین مشخص شدرسوبات بستر به طورکلی موجب افزایش تنش برشی ته نشینی کامل نسبت به بستر صاف می شوند. بر این اساس می توان اظهار داشت که در بستر با رسوبات درشت دانه، درجریان با آشفتگی بیشتر، همچنان شرایط ته نشینی کامل برای رسوبات معلق فراهم است. نتایج این تحقیق برای مقادیر تنش برشی آستانه ته نشینی نشان داد دربستر صاف به ازای تنش های برشی کمتر از 28/1 نیوتن برمترمربع رسوبات در آستانه ته نشینی قرار می گیرند، امابرای بستر های حاوی رسوب درشت دانه مشاهده شد که در هر تنش برشی جریان رسوبات معلق ته نشین و در میان رسوبات بستر تله-اندازی می شوند. براین اساس می توان بیان داشت که به دلیل پدیده تله اندازی رسوبات معلق، در بستر های حاوی رسوبات درشت دانه نمی توان تنش برشی آستانه فرسایش برای رسوبات معلق در نظر گرفت.

جریان شکافنده از جمله مهم ترین پدیده های مطرح در مناطق ساحلی است که علاوه بر تأثیرات فیزیکی قابل توجه در منطقه ساحلی، عامل بخش قابل توجهی از مرگ ومیرها و حوادث دریایی است. به همین دلیل این جریان توسط گروهی از محققان بین المللی از جنبه های مختلف موردتوجه قرار گرفته است. در این تحقیق سعی شده است با نمونه برداری از رسوبات کف کانال جریان شکافنده و محیط اطراف آن در سواحل دریای خزر، تأثیر جریان شکافنده بر دانه بندی این رسوبات مشخص شود. نمونه برداری به صورت ماهانه در دو فصل زمستان و بهار انجام شد. برای مقایسه ویژگی های رسوب در کانال ریپ و پشته های اطراف آن از آزمون تی تست غیر زوجی استفاده شد و اختلاف معنی داری در سطح 95% مشاهده شد. نتایج گرانولومتری نشان داد که تفکیک داده ها به دو فصل زمستان و بهار نشان دهنده ی تفاوت معنی دار قطر میانه، میانگین اندازه ذرات و چولگی توزیع ذرات رسوب در کانال جریان شکافنده نسبت به محیط اطراف آن در فصل بهار شد. در فصل زمستان احتمالاً به دلیل آشفتگی آب وهوا و تلاطم در جریانات دریایی و امواج مرتفع حاصل از وزش بادهای شدید تفاوت مقدار این پارامترها در داخل کانال شکافنده و محیط اطراف آن معنی دار نبوده است.

برآورد میزان رسوب حمل شده توسط جریان برای برنامه ریزی و ذخیره منابع آب مخازن سدها و تغییرات بستر رودخانه ها، مدیریت آبخیز، حفاظت سواحل و محیط زیست حائز اهمیت است. انتقال رسوب در رودخانه یک پدیده ذاتا غیرقطعی و پیچیده می باشد. دانش ناکامل در مورد فرآیند ها و داده ها، عدم قطعیت در برآورد انتقال رسوب را ایجاد می کند. عدم قطعیت پارامترها، از جمله منابع اصلی عدم قطعیت در برآورد بار رسوبات معلق و بستر است. در این مقاله از روش شبیه سازی مونت کارلو برای برآورد عدم قطعیت بار رسوبات معلق و بستر به علت عدم قطعیت در پارامترهای مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) در حوضه سد کرج استفاده شده است. برای انتخاب متغیرهای ورودی موثر در مدل SVM برای برآورد بار رسوبات معلق و بستر، از الگوریتم PMI استفاده شد. نتایج به کارگیری الگوریتم PMI نشان می دهد که تنها متغیر موثر در برآورد بار رسوبات معلق و بستر، دبی جریان در زمان حال است. نتایج نشان می دهد که عدم قطعیت در برآورد بار رسوب معلق با مدل SVM برای داده های آموزش، آزمون و کل داده ها به ترتیب برابر با 8/12، 17 و 5/13 درصد است. همچنین عدم قطعیت در برآورد بار رسوب بستر با مدل SVM برای داده های آموزش، آزمون و کل داده ها به ترتیب برابر با 5/23، 8/36 و 2/27 درصد است. بنابراین عدم قطعیت در برآورد بار رسوب بستر با مدل SVM بیشتر از عدم قطعیت در برآورد بار رسوب معلق است. به-کارگیری روش های بهینه سازی می تواند برای برآورد دقیق مقادیر پارامترها و کاهش عدم قطعیت در برآورد بار رسوبات معلق و بستر مفید باشد.

کانال های آبی و خور ها که در قسمت آب های داخلی قرار دارند، مناطقی هستند که مستقیما به دریا ها متصل می شوند و امکان دسترسی به آب های آزاد را فراهم می کنند. خور تیاب که در فاصله 30 کیلومتری جنوب شهر میناب واقع شده است نیز کانالی آبی است که به خلیج فارس و منطقه استراتژیک تنگه هرمز متصل است. پژوهش پیش رو نتایج اندازه گیری میدانی در پنج ایستگاه در خور مذکور، جهت بررسی علمی و دقیق رسوبات معلق و دانه بندی رسوبات بستر، با استفاده از کدورت سنج متصل به دستگاه CTD و نمونه برداری با بطری نمونه بردار نیسکین وگرب است. اندازه گیری ها در دو نوبت -نقطه به نقطه به روش رفت و برگشتی در تاریخ 23 مهر 94 و به روش ایستا در تاریخ 28 آبان 94 در یک سیکل کامل جزرومدی- صورت گرفت. نتایج اندازه گیری ها بیانگر افزایش رسوبات معلق در زمان جزر است که بیشترین رسوبات به حیطه ابتدای کانال تعلق دارد. دانه بندی رسوبات نشان می دهد که از دهانه خور به سمت بالا دست، دانه بندی بستر کاهش پیدا می کند، بدین ترتیب که در ابتدای کانال، دور ترین ایستگاه از دهانه خور، مقدار سیلت و لای برابر با 40.71 درصد است، در حالی که این مقدار در نزدیکی دهانه کانال به 3.48 درصد می رسد.

سابقه و هدف: غالب بارش ها در مناطق گرم و خشک رگباری بوده و سیلاب های بزرگی را بوجود می آورد. تخریب و رسوب-گذاری سیلاب ها خسارات زیادی را در پی دارد. با توجه به این که ایران جز مناطق گرم و خشک بوده و غالب بارش های آن نیز رگباری می باشد، بررسی اثر سیلاب های ناشی از بارندگی، امری ضروری به نظر می رسد. در پژوهش حاضر اثر موج سیلاب ها بر انتقال بار کف در یک کانال آزمایشگاهی با قابلیت شیب پذیری و تحت شرایط جریان غیرماندگار مورد بررسی قرار گرفته است. مواد و روش ها: برای انجام این پژوهش از یک کانال با عرض و ارتفاع 30 و 50 سانتی متر به طول 10 متر استفاده شد. کانال مورد نظر قابلیت شیب پذیری داشته که برای انجام پژوهش حاضر 2 شیب صفر و 1. 5 درصد در جهت طولی به کانال داده شد. دیواره های کانال شیشه ای بوده و امکان مشاهده جریان در حال عبور را فراهم می نمود. ذرات رﺳ ﻮ ﺑ ﯽ ﻣ ﻮ رد اﺳ ﺘ ﻔ ﺎ ده ﺑ ﻪ ﻋ ﻨ ﻮ ان رﺳ ﻮ ﺑ ﺎ ت ﺑ ﺴ ﺘ ﺮ ، از ﺟ ﻨ ﺲ ﻣ ﺎ ﺳ ﻪ رودﺧ ﺎ ﻧ ﻪ ای و در سه نوع دانه بندی یکنواخت با قطر متوسط 85/0، 1 و2/1 میلیمتر تهیه گردید. آبنمود های تولیدی از نوع مثلثی با بده های اوج 20، 30 و 40 لیتر بر ثانیه بر متر انتخاب گردید. همچنین در ادامه برای کنترل فرسایش مواد بستر و کاهش میزان حجم انتقالی بستر از پره به عنوان روش محافظتی در مقابل جریان استفاده شد. یافته ها: در این تحقیق آزمایشاتی برای بررسی عوامل موثر بر انتقال رسوب در رودخانه های فصلی انجام شد. دبی اوج آب-نمودهای متقارن، شیب بستر و اندازه ذرات بستر نقش تعیین کننده ای بر انتقال رسوب دارند. نتایج نشان داد که با افزایش شیب از صفر به 015/0 طول حفره به وجود آمده ناشی از فرسایش 92/1 برابر می شود. با بررسی تاثیر قطر ذرات رسوبی بر میزان انتقال رسوب، آزمایشات نشان داد که با کاهش قطر ذرات غیر چسبنده، طول حفره فرسایش یافته به میزان 84/1 برابر افزایش می یابد. همچنین با دو برابر شدن مقدار دبی اوج آب نمود از 20 به 40 لیتر بر ثانیه طول حفره فرسایش یافته 2/2 برابر شد و ماکزیمم عمق آبشستگی نیز 56 درصد افزایش یافت. برای کاهش انتقال بار بستر به پایین دست پره ها به صورت زیگزاگ، مورب و عمود برجریان قرار داده شدند. نتایج نشان داد که با استفاده از پره، انتقال رسوب به پایین دست کاهش می یابد که در این میان پره عمود هم تراز بستر بهترین عملکرد را دارا بود و باعث کاهش در طول و عمق حفره فرسایش یافته توسط آب نمودهای ورودی شد که در نهایت موجب کاهش 89 درصدی حجم رسوب انتقالی نسبت به حالت بدون پره گردید. نتیجه گیری: نتایج نشان دادند که افزایش دبی اوج آبنمود در انتقال بار کف موثر بوده و همچنین شیبدار شدن بستر و کاهش اندازه قطر متوسط ذرات موجب افزایش بیشتر انتقال بار بستر می شود. بر اساس آزمایش های انجام شده بحرانی ترین حالت انتخاب شده و اثر پره بر کاهش فرسایش بستر آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان داد که بیشترین کاهش فرسایش به ازای قرارگیری پره ها به شکل عمود که تاج پره ها هم تراز بستر می باشد، بوده است.