فهرست مطالب

چکیده ……………………………………………………………………………………………………..1

فصل اول کلیات …………………………………………………………………… 2

-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………. 3
1-2- رسوب در رودخانه ………………………………………………………………………………………. 5
1-2-1- منشاء مواد رسوبی……………………………………………………………………………………. 5
1-2-2- انواع رودخانه های رسوبی…………………………………………………………………………….. 6
1-2-3- رودخانه های با مواد بستری ریز دانه………………………………………………………………….. 7
1-2-4- مقایسه رودخانه های با مواد بستری درشت دانه و ریز دانه………………………………………… 8
1-3- عوامل موثر بر رسوب گذاری در مخازن سدها…………………………………………………………… 11
1-3-1- بار رسوبی ………………………………………………………………………………………………… 12
1-3-2- ضریب ماند رسوب ………………………………………………………………………………………… 13
1-4- وزن مخصوص رسوبات ………………………………………………………………………………………. 14
1-5 – چگونگی توزیع رسوبات در مخزن …………………………………………………………………………… 18
1-5-1- رسوبگذاری مواد داخل دریاچه سد…………………………………………………………………………. 19
1-6- ارزیابی روابط محاسبه میزان بار رسوب………………………………………………………………………. 20
1-7- روشهای اندازه گیری بار معلق از روش هیدرولیکی…………………………………………………………. 20
1-8- محاسبه عمر مفید سد ها……………………………………………………………………………………… 22
1-9- وزن واحد حجم رسوبات ته نشین شده ………………………………………………………………………. 24
1-9-1- رابطه کلزر و لین…………………………………………………………………………………………….. 24
1-9-2- رابطه کامورا…………………………………………………………………………………………………. 25
1- 01- راندمان تله گذاری ………………………………………………………………………………………….. 26
1-11- هدف از تحقیق حاضر ………………………………………………………………………………………. 29
1-11-1- اهداف اصلی ……………………………………………………………………………………………….. 29
1-11-2- اهداف فرعی ……………………………………………………………………………………………….. 29

فصل دوم روش های برآورد رسوبات رودخانه ها و مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………….. 32
2-2- اندازه گیری غلظت رسوب های معلق ……………………………………………………………………… 34
2-2-1- ابزار نمونه برداری …………………………………………………………………………………………… 34
2-2-2- روش اندازه گیری …………………………………………………………………………………………… 36
2-2-3- ثبت ممتد و ادامه دار دبی رسوب ………………………………………………………………………… 37
2-2-4- اندازه گیری دبی رسوب مواد بستر……………………………………………………………………….. 37
2-3- ابزار ها ………………………………………………………………………………………………………….. 37
2-4 – روش اندازه گیری بار بستر……………………………………………………………………………………. 39
2–5 – اندازه گیری غلطت رسوب …………………………………………………………………………………….41
2–6– محاسبه دبی رسوب معلق موجود در مخلوط…………………………………………………………………42
2-8- روش های هیدرولوژیکی تعیین با رسوبی رودخانه ها……………………………………………………….. 44
2-9- روش توصیه شده FAO ….ا…………………………………………………………………………………….. 45
2 –10- روشهای تجربی برآورد بار معلق رسوب ……………………………………………………………………. 45
2-11- سوابق مطالعاتی ……………………………………………………………………………………………….. 47

فصل سوم معرفی حوضه آبریزی سد علویان ……………………………………………65

3-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………….. 66
3-2- اثرات بهره برداری از طرح ………………………………………………………………………………………… 66
3-3- موقعیت جغرافیایی سد علویان …………………………………………………………………………………. 67
3-4- مشخصات سد……………………………………………………………………………………………………… 70
3-4-1- مشخصات کلی سد علویان……………………………………………………………………………………. 70
3-4-2- مشخصات مخزن سد علویان …………………………………………………………………………………. 71
3-5- مشخصات دریچه های خروجی………………………………………………………………………………….. 74
3-5-1- تخلیه کننده تحتانی ……………………………………………………………………………………………. 74
3-5-2- سرریز …………………………………………………………………………………………………………….. 74
3-6- مشخصات رودخانه پایین دست مخزن ………………………………………………………………………….. 76
3-7- هواشناسی ……………………………………………………………………………………………………….. 78
3-7-1- دمای هوا ………………………………………………………………………………………………………… 78
3-7-2- تبخیر ………………………………………………………………………………………………………………. 78
3-7-3- بارندگی ………………………………………………………………………………………………………….. 78
3-8- هیدرولوژی…………………………………………………………………………………………………………… 78
3-8-1- مشخصات جغرافیایی و فیزیوگرافی حوزه آبریز ……………………………………………………………….. 78
3-8-1-1- مشخصات جغرافیایی حوزه آبریز منطقه مورد مطالعه …………………………………………………….. 78
3-8-1-2- سیستم تشکیل رودخانه صوفی چای ……………………………………………………………………… 79
3-9- هیدروگراف سیلاب ها ……………………………………………………………………………………………. 80
3-9-1- هیدروگراف ناشی از سیل حداکثر محتمل ……………………………………………………………………. 84
3-10- ایستگاههای هیدومتری درمحدود سد علویان …………………………………………………………………. 86
3-10-1- ایستگاه هیدرومتری تازه کند…………………………………………………………………………………… 86
3-10-2- ایستگاه هیدرومتری مراغه ……………………………………………………………………………………. 88
3-10-3- ایستگاه هیدرومتری بناب ( صوفی چای ) …………………………………………………………………… 88
3-10-4 ایستگاه هیدرومتری خرما زرد – رودخانه چوان چای………………………………………………………….. 89
3-11- دانه بندی مواد کف بستر ومواد معلق …………………………………………………………………………. 90
3-12- بار بستر در محل ایستگاه هیدرومتری تازه کند ……………………………………………………………….. 92
3-13 – شرح عملیات هیدروگرافی …………………………………………………………………………………….. 92
3-14- نتایج عملیات هیدروگرافی مخزن سد علویان …………………………………………………………………… 93

فصل چهارم نحوه و روند انجام محاسبات…………………………………………………….. 95

4-1- روش کار………………………………………………………………………………………………………………. 96
4-1-1- تعیین دبی رسوب ………………………………………………………………………………………………… 96
4-1-2- تعیین رابطه همبستگی آبدهی روزانه………………………………………………………………………….. 99
4-1-3- برآورد دبی بار معلق روش همبستگی (USBR ) .ا…………………………………………………………… 102
4-1-4- برآورد دبی بار معلق روش توصیه شده سازمان خوار و بار جهان (FAO ) ا………………………………… 103
4-2- محاسبه حجم رسوبات با روش کلاسه بندی احتمال…………………………………………………………… 106
4-2-1- تعیین آمار تداوم جریان و رسم منحنی دبی کلاسه…………………………………………………………… 106
4-2-2- محاسبه بار معلق با کلاسه بندی احتمال از طریق روشهای USBR , FAO…..ا…………………………… 110
4-2-3- ارائه رابطه پیشنهادی……………………………………………………………………………………………… 117
4-2-4- محاسبه بار معلق با استفاده از آمار دبی روزانه از طریق رابطه پیشنهادی…………………………………. 118
4-2-5- محاسبه بار معلق با استفاده از منحنی دبی کلاسه از طریق رابطه پیشنهادی…………………………… 119
4-2-6- محاسبه بار معلق با استفاده از منحنی دبی کلاسه و رابطه های ارائه شده با دسته بندی منراکم تر……………………………………………………………………………………………………………………………… 121
4-3- بحث و بررسی نتایج ………………………………………………………………………………………………… 131
فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهاد……………………………………………………………………………………….. 138
5-1- نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………………. 139
6- فهرست مراجع………………………………………………………………………………………………………… 141

 

فصل اول : کلیات
مقدمه
ایران یکی از فلات های پهناورآسیا با بارندگی کمتر از ١٣ متوسط بارندگی جهان در منطقه ای خشک ونیمه خشک قرار دارد و به جبر طبیعت سببب شده است که استحصال آب از پیشینه ای به گستردگی تاریخی وتمدن کهن این سرزمین برخوردار گردد. آثار بدست آمده نشان می دهد که ساکنان این مرز و بوم در هزاره دوم پیش از میلاد مردمی صلح جو، کشاورز و هنرمند بوده اند و در این گذر ، از آب افسانه ها و اساطیر زیاید بر سر زبانها جاری شده است . طراحی وساخت سدهای مخزنی به منظور برآورده نمودن یک یا چند هدف اصلی ، تامین آب کشورزی ، آب شرب و تولدی برق انجام می شود. از اهداف فرعی سدهای مخزنی می توان به کنترل سیل ، پرورش ماهی ، ایجاد فضای تفریحی ، تزریق آب به سفره های زیر زمینی ، کشتیرانی و …اشاره نمود.
استفاده از آب های سطحی با ایجاد بند ها و سدهای ذخیره ای ، دولت ها را واداشته است که هزینه های زیادی را به این امر اختصاص دهند. رسوبات رودخانه ای درمخازن آبی نظیر سدها و بندها ترسیب می شوند و به تدریج از حجم آب ذخیره شده می کاهند و لذا عمر اقتصادی این سازه های آبی کاهش می یابد وسرمایه های ملی از بین می رود . مشکلاتی که پرشدن یک سد از رسوبات ایجاد می کند ، بسته به وضع منطقه ، اهمیت آب و نوع هدف از ایجاد سد متفاوت است و کمترین خطر آن از بین بردن سرمایه های ملی می باشد.
مشکلات و خطراتی که رسوبات منابع آب را تهدید می کند بطور اختصار عبارتند از :
– کاهش حجم مفید آب ذخیره شده در سدها
– اشکال در باز و بستن دریچه های عمقی و نیمه عمقی در سدها و بندها ایجاد مخزن با عمق کم و سطح وسیع که موجب تبخیر و تلفات آبی می گردد.
– بالا رفتن قدرت تخریبی آب صاف که از دریچه خارج می شود و لذا فرسایش شدیدی که در مسیر پایین دست منابع آبی اتفاق می افتد . از نظر طراحان ، نحوه پخش رسوب ورودی در مخازن سدها به منظور تعیین تراز آستانه دریچه ای عمقی و آبگیر ها اهمیت فراوان دارد[6].
با احداث سد در روی رودخانه ، دریاچه ای در بالاست بوجود می آید . به دلیل پس زدگی آب در محل ورود رودخانه به مخزن از سرعت جریان آب کاسته می شود. ظرفیت حمل رودخانه کم می شود و پدیده رسوبگذاری درمخزن آغاز می شود . معمولا مواد درشت دانه در فاصله ای دورتر از سد ته نشین میشوند و مواد ریزدانه در محلی نزدیک تر به سد ته نشین می گردند . اثر اساسی رسوبگذاری درمخزن یک سد به کاهش ظرفیت ذخیره ای مخزن ظاهر می شود. سدهای زیادی در اسپانیا ، الجزایر و ترکیه به علت رسوبگذاری از بهره برداری خارج شده اند . سد شیورفا و سد کوبک در ترکیه ، نمونه هایی از این می باشند[14].
اگر درطراحی یک سد ، مسئله رسوب مورد توجه قرار نگیرد ، پس از مدتی سازه های آبگیری و تاسیسات نیروگاه های برق آبی با مشکل جدی مواجه می گردند . لذا به نظر می رسد که وضعیت توزیع رسوب در مخزن قبل از طراحی و ساخت سد ، تخمین زده شود. و بعد از طراحی نیز مورد ارزیابی قرار گیرد . که اگر لازم بود ، مسائل مدیریتی مورد توجه قرار گیرد . امروزه برای پیش بینی مقدار و نحوه رسوبگذاری قرار گیرد که اگر لازم بود ، مسائل مدیریتی مورد توجه قرار گیرد. امروزه برای پیش بینی مقدار نحوه رسوبگذاری در مخازن ، یکی از ابزارهای معمول استفاده از مدلهای ریاضی است . مدل های ریاضی نیز برای بررسی رسوبگذاری در مخازن سد به دو دسته مدل های تجربی و مدل ای ریاضی مبتنی بر معادلات حاکم برجریان و رسوب تقسیم می شود . مدل های تجربی براساس مشاهدات و اندازه گیریهای محلی از مخازن موجود پایه گذاری شده اند و اطلاعات بدست امده روابط بین پارامتر های موثر بر پدیده ، بدست می آید. ازجمله این روابط ، روش کاهش سطح را می توان نام برد . مدلهای ریاضی ، مبتنی بر معادلات حاکم بر جریان و رسوب و براساس حل ریاضی تمام پدیده های موثر در انتقال ، توزیع ، ته نشینی و آب شستگی رسوب بنا نهاده شده اند . در سالهای اخیر بر مبنای نتایج حاصل از مطالعات و تحقیقات صورت گرفته ، مدل های ریاضی و کامپیوتری متعددی برای بررسی وضعیت فرسایش و رسوب گذاری در رودخانه و سدهای مخزنی از قبیل ٢HEC- و ۶HEC – تدوین شده اند [21].

 ارزیابی روند ورود رسوبات به مخزن سدها


ارزیابی روند ورود رسوبات به مخزن سدها

فصل دوم : روش های برآورد رسوبات رودخانه ها و مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1- مقدمه
مواد رسوبی که توسط رودخانه ها حمل می شوند قبلا بر اثر عوامل فیزیکی ، شیمیایی و مکانیکی از پوسته جامد زمین جدا شده و به رودخانه ها ریخته و به وسیله جریان آب حمل می گردند . رسوبات موجود در رودخانه ها مشکلات زیادی را بوجود می آورند . از قبیل رسوب گذاری در بستر رودخانه ها در نتیجه ایجاد جزایر ، رسوب گذاری درمحل ورود رودخانه به دریا و پی آمد آن تشکیل دلتا ، رسوب گذاری در مخازن سدها و در نتیجه کاهش ظرفیت آن و مشکلات غیر مستقیم دیگری که بوجود می آورند . برای مقابله با مشکلات ایجاد شده اولا باید طبیعت و مکانیزم حرکت رسوب شناخته شود ، ثانیاً عوامل موثر در فرسایش شناسائی گردد و ثالثاً مقدار و میزان مواد رسوبی حمل شده را بتوان دقی قاً تعیین و محاسبه کرد تا بتوان در طراحی سازه های آبی مورد استفاده قرار گیرد .
بررسی روشهای موجود برای تعیین میزان مواد رسوبی که همراه جریان آب در رودخانه حمل می شوند . لازم به توضیح است که مواد رسوبی که همراه جریان آب در حرکت هستند ممکن است درون جریان به صورت معلق باشند و یا اینکه مواد رسوبی به صورت لغزش و یا غلتیدن بر روی بستر رودخانه حرکت کنند و یا همزمان به د و صورت فوق انتقال می یابند  از آنجا که قوانین حاکم بر حرکت مواد رسوبی در هر یک از حالتها ی فوق متفاوت می باشد بنابراین روشهای تعیین میزان مواد رسوبی نیز دو دسته تقسیم می شوند [14] .
لایه بستر
به لایه ای از جریان آب اطلاق می شود که ضخامت آن چند برابر اندازه ذرات رسوب (معمولا دو برابر ) بوده و بلافاصله بالای بستر تئوری کانال قرار دارد.
بار بستر به رسوباتی که درون لایه بستر بصورت پرش ، غلتیدن و یا لغزش روی بستر کانال در حرکت هستند اطلاق می شود . توضیحاً اینکه حرکت بصورت پرش یا جهشی در اثر نیروی هیدوردینامیکی آب انجام میگیرد . که این حالت را اصطلاحاً حالتی شن می گویند. دبی بار بستر مقدار حجم بار بستر عبوری ا ز یک سطح مقطع مشخص در واحد زمان . مواد بستر مخلوط مواد رسوبی است که بستر رودخانه از آنها تشکیل شده است . دبی مواد بستر آن قسمت از دبی کل رسوب که مشتمل بر ذراتی است که در بستر رودخانه یافت می شوند دبی مواد بستر در حقیقت برابر با ظرفیت حمل رسوب رودخانه می باشد.
بار مواد خیلی ریز یا بار آبرفتی آن قسمت از دبی کل رسوب که مرکب از اندازه ذراتی است که ریزتر از اندازه ذرات مواد بستر می باشند . به عبارتی این مواد در بستر کانال به ندرت یافت می شوند. معمولا بار مواد خیلی ریز و یا بار آبرفتی به ذراتی اطلاق می شود که اندازه آنها کمتر از 063/0 میلیمتر می باشد و همیشه معلق هستند . اینشتین بار شسته را ذرات معلقی که کوچکتر از اندازه ١٠D مواد بستر باشند ، تعریف کرده است .
بار رسوب رسوباتی هستند که توسط جریان در حرکت اند. دبی رسوب یا بار رسوب مقدار حجم کل رسوب عبوری از هر سطح مقطع کانال در واحد زمان . رسوب حمل شده در سال کل رسوب خارج از حوضه آبریز و یا سطح زهکش در هر نقطه ای در یک سال مشخص . بار معلق به رسوباتی اطلاق می شود که درون آب و بالاتر از لایه بستر در حرکت هستند و وزن آنها توسط جریان آب حمل می شود و به مدت زمان قابل توجهی به صورت معلق در آب در حرکت باشد . دبی کل رسوب به مجموع کل بار معلق و بار بستر و یا مجموع کل دبی مواد بستر و دبی مواد شسته ، دبی کل رسوب گفته می شود[۴١].

2-2- اندازه گیری غلظت رسوب های معلق
2-2-1- ابزار نمونه برداری
انواع متفاوت نمونه بردارها برای اندازه گیری غلظت رسوب های معلق رودخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند ، برای مثال نمونه بردارهای آنی ، بطری شکل ، پمپی و غیره . به هر حال تنها بعضی از آنها به گونه ای طراحی شده اند که سرعت داخل شدن آب در نمونه بردار با میزان سرعت جریان یکسان باشد . این امر یک حصوصیت ضروری در مود نمونه بردارها است به طوری که نمونه هایی که با این روش تهیه می شوند به خوبی ، میزان دبی رسوب را در نقطه مورد نظر نشان می دهند . نمونه های آنی معمولاً با نمونه بردارهایی که شامل یک استوانه افقی مجهز به دریچه انتهایی هستند گرفته می شود . این دریچه می تواند به طور ناگهانی بسته و در هر زمان و هر عمقی نمونه را به دام بیندازد . به عنوان مثال می توان به نمونه بردار بسیار ساده بطری اشاره کرد . در این نمونه بردار دریچه از ورود موادی با قطر بیش از قطر مورد نیاز یا قطر دهانه ، جلوگیری می کند و مانع از ورود آنها می شود . سپس دریچه بطری باز می شود و همزمان با ورود نمونه در آن هوای موجود خارج می شود و در آستانه دریچه ورودی ، جوشش حاصل از حباب های هوا به وجود می آید که باعث کند شدن عمل نمونه برداری می شود . در واقع نمونه بردار بطری به صورت آنی عمل نمی کند [٢]. نمونه بردار پمپی ، نمونه بردار دیگری است که آب و رسوب مخلوط را به وسیله یک لوله یا لوله پلاستیکی که در ابتدای محفظه ورودی قرار دارد می مکد و به وسیله تنظیم استاندارد اندازه ورودی با توجه به سرعت اپراتور می تواند میزان غلظت رسوب را که نمونه ، نماینده آن است مشخص کند. محتویات این نمونه بردارشامل یک بدنه ساده متالیک ( آهنی ) است که در انتهای دم آن یک باله برای متعادل کردن نمونه بردار در داخل جریان آب وجود دارد . ظرف نمونه گیری نیز در داخل بدنه قرار می گیرد . یک دهانه ورودی با قطر متغیر در ابتدای سر نمونه بردار قرار دار و یک لوله در انتهای نمونه بردار برای خروج هوا وجود دارد . دهانه ورودی در ابتدای نمونه بردار در هر زمان می تواند به وسیله یک فعال کننده الکتریکی توسط اپراتور باز و بسته شود . روش نسبتاً جدیدی برای تعیین میزان تمرکز رسوب استفاده می شود ، استفاده از آزمایش های هسته ای ، اصل عملی کار با این گونه ادوات یک نور مرئی X-Ray می باشد که از یک منبع ، با شدت ثابت ساطع می شود و مقداری از آن توسط ذرات رسوب جذب و پراکنده می شوند . در انتهای دیگر توسط یک موج یاب فتوالکتریک یا هسته ای که در فاصله ثابت از منبع قرار دارد تمرکز رسوب متناسب با طول موج های اندازه گیری و مشخص می شود در صورتی که در حین انجام این عملیات مشخص شیمیایی و معدنی رسوب ها بدون تغییر باقی بمانند ، طراحی تمام قسمت های کلیه نمونه بردارهای اندازه گیری دبی رسوب باید در آب های ساکن و یا در آب هایی که سرعت آنها مشخص باشد انجام شود . برای نمونه بردارهای نوری یا هسته ای اندازه گیری ها باید هم در رسوب های جریان های آشفته و هم در رسوب های جریان های طبیعی تکرار شوند [٢].


مقطع : کارشناسی ارشد

فایل pdf
قیمت 25000تومان

فایل word
قیمت 35000تومان

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید