انتخاب صفحه

مقدمه

افزایش جمعیت توام بارشد صنعت وبالا رفتن رفاه عمومی که نتیجه جبرزمان است،افزایش نیاز آبی رابدنبال داشته وباتوجه به محدودیت آب قابل استحصال،آثار کمبود آب را روزبروز آشکارتر میسازد.متوسط بارش سالانه درایران حدود 240 میلیمتر،تقریبا معادل 3/1 متوسط بارش جهان برروی قاره ها (800 میلیمتر) بوده وایران رادرشمار کشورهای خشک ونیمه خشک قرارداده است(منصوری،1381).میزان کل پتانسیل آب ناشی ازبارندگی در 6 حوضه مهم کشور تقریبا معادل 400 میلیارد متر مکعب درسال بوده وحدود 120 میلیارد متر مکعب آن قابل استحصال است که ازاین رقم حود سی میلیارد مترمکعب درسال ازدسترس خارج میشود.مهار آّهای سطحی واستفاده بهینه از آب های استحصالی ازجلمه عوامل مهمی هستند که مورد توجه بسیاری از کارشناسان ومتخصصین کشور میباشد،جهت نیل به اهداف مذکور،امروزه شاهد توسعه پروژه های آبی درمناطق مختلف کشور هستیم مدلهای بارش-رواناب جهت شبیه اسزی سری های دبی که درمرحله طراحی اکثرپروژه های ابی مورد نیاز است،همچنین به عنوان ابزار مطمئنی جهت برنامه ریزی وبهره برداری موثرازمخازن قابل استفاده میباشد(منصوری،1381).درمواردی که گسیختگی سازه های هیدرولیکی منجر به ازدست رفتن جان انسان ها واموال زیادی بشود طراحی برمبنای سیلاب های بااحتمال رخداد کمتر ودوره بازگشت طولانی تر،مثلا سیلاب 1000 ساله وحتی بیشتر انجام میشود.سطح گسترش وارتفاع این سیلاب ها بیش از سیلاب هایی است که از احتمال رخداد بیشتری برخوردارند.

اطلاع ازچگونگی جریان وحجم وقوع سیل ها اهمیت ویژه ای درطراحی ونگهداری سازه های مهندسی مخصوصا تاسیسات هیدرولیکی وهمچنین پیش بینی خطرات وزیانهای احتمالی ناشی ازسیل دارد.به دلیل شرایط آب وهوایی کشورمان سیلاب،چه ازنوع بهاره ناشی ازذوب برف باشند وچه ازنوع ناگهانی ناشی از رگبار،بخش عمده ای ازجریان سطحی اغلب رودهای حوضه مرکزی را تشکیل میدهد.برآورد دبی پیک سیلاب یک از مباحث درهیدرولوژی بوده وروشهای مختلف بدین منظور ارائه شده است.اندازه گیری دبی رودها درکشورما از 40 سال پیش وابتدا ازرودخانه های اطراف تهران آغاز شد.شبکه ایستگاه های اندازه گیری سطح آب ومقدار جریان رودهای کشور(شبکه هیدرومتری)،درحال حاضر دارای 870 ایستگاه است که بخشی از آن فعال است.شبکه آب شناسی کشور شامل ایستگاه ها اندازه گیری آب،تبخیر سنجی،باران سنجی،برف سنجی وآزمایشگاه های تعیین کیفیت آب ورسوب زیرنظر دفتر بررسی های منابع آب وزارت نیرو اداره میشود(کاظمی،1386).دراین پایان نامه ازیکی ازمدلهای بارش-رواناب دربرآورد دبی طراحی سازه های هیدرولیکی استفاده میشود که در آن دبی اوج تعیین میشود.دبی اوج ازآن جهت دارای اهمیت است که برای طراحی سازه های هیدرولیکی استفاده میشود.دردهه های اخیر رشد جمعیت باعث گسترش جوامع شهری درداخل حوضه های آبریز گردیده است.این گسترش شهر ها باعث تغییر اکولوژیک منطقه واز طرفی بوجود آمدن منابع ومنافع اقتصادی فراوانی درداخل حوضه های آبریز گردیده است که در راستای این موضوع باعث اهمیت روزافزون برنامه های مدیریت حوضه های آبریزگردیده است.یکی از پیش شرط های مهم گسترش نقشه حوضه های آبریز دانستن خصوصیات هیدرولوژی حوضه وتخمین روناب آن میباشد.تخمین صحیح رواناب حوضه نیاز مهم دراین برنامه میباشد،زیرا تخمین اضافی رواناب آن میباشد.تخمین صحیح رواناب حوضه نیاز مهم دراین برنامه میباشد،زیراتخمین اضافی رواناب هزینه های غیرضروری زیادی را به طرح تحمیل میکند وتخمین کم رواناب باعث تخریب ناگهانی سازه های کنترل کننده موجود در حوضه و وارد آمدن تلفات جانی ومالی فراوانی میگردد(نورانی،1384).

مرحله روند یابی رواناب حاصل از بارش مهمترین نقش را دارا میباشد باتوجه به رشد سریع و پیچیدگی سامانه های توزیع وکمبود روزافزون آب،انجام تحقیقات درمورد عملکرد فنی –هیدرولیکی ساختمان های کنترل جریان شامل سازه های تنظیم کننده سطح آب وتنظیم کننده دبی جریان ضروری به نظر میرسد.کانالهای آبرسانی وسازه های وابسته باید وظیفه انتقال توزیع وتنظیم جریان رابه طور موثر ومفید باحداقل عملیات نگهداری انجام دهند.عدم کنترل ودقت درامرتوزیع آب سبب کاهش راندمان توزیع وهدررفت سرمایه های ملی میگردد.برای جلوگیری از بروز این مشکل باید در امر طراحی وانتخاب ساختمان های تنظیم کننده سطح آب وسازه های تنظیم کننده جریان (آبگیرها) نهایت دقت به عمل آید تا درآینده بامسائلی همچون غیرقابل استفاده بودن بعضی ازاین سازه ها مواجه نباشیم(منعم،1379)

فهرست مطالب

فهرست مطالب

چکیده 1

مقدمه  2

فصل اول:هدف وآشنائی بامفاهیم

1-3-تعریف حوضه

طبق تعریف حوضه آبریز عبارت است از سطحی از منطقه که تمام رواناب حاصل از بارندگی روی آن به طور طبیعی به یک نقطه دردرون یابیرون از آن هدایت شود.نقطه تجمع رواناب که نقطه تمرکز نام دارد ممکن است درداخل حوضه ویادرخروجی آن واقع شود.براین اساس ممکن است حوضه بسته ویاباز تلقی گردد.گاهی یک حوضه شامل چند سطح باجریان خروجی مجزا است که به هریک از این واحدها زیرحوضه گفته میشود(علیزاده،1376)

1-1-پیشگفتار 6

1-2-هدف تحقیق 7

1-3-تعریف حوضه 8

1-4-مفاهیم بارش ورواناب 8

1-5-رابطه بارش ورواناب 9

1-6-مفهوم سیستم درهیدرولوژی     11

1-7-فرایند بارش-رواناب بعنوان سیستم هیدرولوژی 14

طراحی سازه های هیدرولیکی

فصل دوم:مروری بر مطلاعات انجام شده ومعرفی مدلها

2-9-معرفی مدلهای کامپیوتری هیدرولوژیک

مبنی بر نمونه برنامه ریزی شده جدید مدلهای هیدرولوژی جهانی دهه 1990 باتاکید در هیدرولوژی منطقه و شروع به ادغام هیدرولوژی باعلوم زمینی،سنگ شناسی،اتمسفر ومدلهای هیدرولوژی برای ارزیابی تغییرات فشار آب وهوا برای اینکه داده ها بوسیله آزمایش هایی درزمینه مقیاس وسیع،مانند طوفان گرداوری شوند.تعدادی ازمدلهای هیدرولوژی توسعه پیدا کردند.مدل مقیاس قاره ای UMUS به وسیه آرنولد1999 ومدل مقیاس منطقه ای به وسیله یوشیتانی 2002 توسعه داده شد. مدل ISBA-MODCOU به وسیله لدوکس2002 توسعه داده شد.یکی ازمشکلات در مورد مدلها عدم در دسترس بودن داده ها است ومقیاس هیدرولوژی جوی وعملکرد پروسه هیدرولوژی هستند(2002، Singh).طبق بررسی به عمل آمده درپژوهشهای پیشین(میرزاخان،1385).مدلهای هیدرولوژیکی مختلفی که درراستای هدفهای این پژوهش ارائه شده اند عبارتنداز:

2-1-تعریف مدل   16

2-2-مدل سیستم هیدرولوژی 16

2-3-مدلهیا هیدرولوژی حوضه آبریز 17

2-4-طبقه بندی مدلهیا هیدرولوژیک 19

2-5-مدلهای ریاضی بارش-رواناب 19

2-6-تبدیل بارش به رواناب   22

2-7-مدلهای نفوذ 23

2-7-1-مدلهای تجربی نفوذ 24

2-7-2-مدلهای نفوذ برپایه تئوری تقریب 25

2-7-3-مدل شماره منحنی scs تک واقعه 27

2-8-تبدیل رواناب به هیدروگراف    28

2-8-1-مدلهای تجربی(مدل توده ای یاروش جعه سیاه) 28

2-8-2-مدلهای مفهومی 29

2-9-معرفی مدلهای کامپیوتری  هیدرولوژیک 29

2-10-توسعه مدلهای هیدرولوژیکی حوضه آبریز 35

2-11-توسعه مدلهای جزئی 39

2-12-مدل بارش-رواناب 41

2-12-1-انواع مدلهای بارش-رواناب 43

2-12-1-1-مدلهای روش جعبه سیاه بارش-رواناب 43

2-12-1-2-مدلهای مفهومی بارش-رواناب 44

2-13-مرور وتفسیر 47

2-14-داده های مورد نیاز مدلهای هیدرولوژیکی 53

2-15-مقیاس گذاری وتغییرپذیری 54

2-16-تنوع مکانی 58

الگوی بیان کاربرد سیستم

الگوی بیان کاربرد سیستم

فصل سوم:معرفی مدل HEC – HMS

3-3-2-اجزا مختلف مولفه شاخص های کنترل

خصوصیات زمانی شبیه سازی بوسیله Control specifications کنترل میشود.این مولفه شامل تاریخ وزمان شروع/پایان شبیه سازی وبازه زمانی(Time interval) آن میباشد.یک اجزا(run) ازترکیب سه مولفه مدل حوضه (Basin Model) و مدل هواشناسی (Meterologic Model) وشاخص های کنترل (Control specifications) ساخته میشود.نتایج محاسباتی درشماتیک مدل حوضه (Basin Model) نشان داده میشوند.( Summery table Global and element) شامل اطلاعاتی درمورد اوج وحجم کل جریان شبیه سازی شده میباشد.

3-1-پیشگفتار 60

3-2-مدلسازی مولفه های حوضه آبریز 62

3-3-مولفه های HEC – HMSا 64

3-3-1-اجزا مختلف مدل حوضه 64

3-3-2-اجزا مختلف مولفه شاخص های کنترل 67

3-3-3-اجزا مختلف مدل هواشناسی 67

حوضه آبریز بعنوان سیستم هیدرولوژی

حوضه آبریز بعنوان سیستم هیدرولوژی

فصل چهارم:ویژگی عرصه تحقیق ونتایج حاصل ازمدلهای HEC – HMS

4-1-حوضه معرف

باتوجه به گوناگونی آب وهوای کشور نخست سطح کشور ازنظروضعیت هیدرولوژیکی به مناطق مختلفی تقسیم گردید.بادرنظرگرفتن شرایط حاکم بر هریک ازاین مناطق،حوضه هایی بامساحت کم که بتواند نماینده خوبی ازمنطقه باشد برگزیده شد.این گونه حوضه ها به حوضه های معرف شهرت دارند(شرکت توسعه منابع آب کشور،1374).به طور کلی هدفل ازگزینش حوضه های معرف اندازه گیری عوامل هواشناسی آنها برای شناخت آب وهوا وچگونگی روابط بین ریزشهای جوی وجریان های سطحی وعوامل موثردرتغییر روابط بین آنها است.به طوری که بااستفاده از ابزار ولوازم کمتر وسرمایه گذاری محدودتر،بتوان موارد ذکر شده را به خوبی ثبت وبررسی نمود.باتوجه به اهمیت این گونه حوضه ها،ازسوی متولیان امور اب کشور هرساله گزارش کاملی از اطلاعات وآمار آنها تهیه ودردسترس پژوهشگران قرارمیگیرد(شرکت توسعه منابع آب کشور،1374).منطقه مورد مطالعه دراین رساله حوضه آبریز کن میباشد که درزیر به شناسایی موقعیت آن می پردازیم.

4-1-حوضه معرف 70

4-2-موقعیت عمومی حوضه آبریز منتخب 70

4-3-ایستگاه های هواشناسی وهیدرومتری 71

4-4-فیزیوگرافی 74

4-5-محدودهای هم CNا 7

4-6-داده های بارش-روناب سیلاب مورخ 16/1/76 درحوضه معرف 78

4-7-تعیین پارامترهای مدلHEC – HMSا     80

4-8-نتایج دبی های پیک براورد شده بااستفاده از مدلHEC – HMSا 80

4-9-حساسیت مدل HEC – HMS دربراورد دبی پیک نسبت بهCNا 88

4-10-حساسیت مدلHEC – HMS دربراورد دبی پیک نسبت به Tcا 91

4-11-حساسیت مدلHEC – HMS دربراورد دبی پیک نسبت به میزان بارش 93

4-12-مقایسه نمونه هیدروگراف واقعی وشبیه سازی شده بامدل HEC – HMSا      99

دوج دوباره راه حل سیستم ها

دوج دوباره راه حل سیستم ها

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات

5-1-نتیجه گیری 106

5-2-پیشنهادات 107

منابع وماخذ 108

فهرست منابع فارسی 108

فهرست منابع لاتین 109

سایت های ازاطلاع رسانی 111

چکیده انگلیسی 112

موقعیت ایستگاه های هواشناسی وهیدرومتری درحوضه آبریز رودخانه کن

موقعیت ایستگاه های هواشناسی وهیدرومتری درحوضه آبریز رودخانه کن


ABSTRACT

 In this dissertation, first, different precipitation- runoff models are discussed and then, HEC-HMS precipitation-runoff model is employed to estimate flow rate in hydraulic structure design in drainage basin Kan north-west Tehran. The drainage basin up to Souleghan hydrometric station, and with an area of 206.38 square km, has been selected as an indicator for Ministry of Energy since 1996. Maximum flow rate and sensitivity of the HEC-HMS model to different parameter were determined in estimating maximum flow rate. Due to the importance of maximum runoff flow rate in flood management and ensuring the efficiency and appropriate performance of constructions located at flood passages, a comparison was made between the estimated and actual flow rate. Evaluation of HEC-HMS ability in estimation of maximum flow rate in SCS I and SCS II using California Equation in SCSI and employing the actual concentration time lead to the best estimation. In SCS models type I and II, increasing CN in soil will increase the probability of saturation and lower water permeability. Therefore, maximum flow rate increases as CN grows. In addition, longer concentration time leads to lower maximum flow rate estimated by HEC-HMS. In different types, for constant precipitation, as precipitation intensity rises, maximum flow rate increases. In analyzing SCS I and SCS Ia hydrographs with SCS II and SCS III hydrographs, a lower maximum rate is estimated in latter due to lower intensity of precipitation and lower runoff in these time distributions for precipitation. The findings show potentials of precipitation – runoff model as well as calculation of actual time for occurrence of flood and prediction of future event in the basin.


فهرست جداول

2-1-نمونه ای ازمدلهای هیدرولوژیکی رایج 48

4-1-موقعیت ایستگاه های هواشناسی واقع درحوضه آبریز کن 72

4-2-ویژگی های آماری بارندگی های سالانه ایستگاه سولقان 73

4-3-متوسط بارندگی فصلی وسهم هرفصل درایستگاه سولقان برحسب میلیمتر 73

4-4-موقعیت ایستگاه هیدرومتری سولقان 73

4-5-مشخصات فیزیکی ایستگاه مورد مطالعه 75

4-6-محاسبه زمان تمرکز ایستگاه آب سنجی سولقان واقع بررودخانه کن 76

4-7-برآورد دبی پیک و SCS I بااستفاده از مدل HEC-HMSا 84

4-8-برآورد دبی پیک و SCS II بااستفاده از مدل HEC-HMSا 86

4-9-مقادیر دبی پیک سیلاب برای زمان تمرکز 18 ساعت و Ia=0.1s والگوی بارش تیپII ا    89

4-10-مقادیر دبی پیک سیلاب برای زمان تمرکز 18 ساعت و Ia=0.1s و الگوی بارش تیپIا 89

4-11- مقادیر دبی پیک سیلاب برای زمان تمرکز 5.75 ساعت و Ia=0.1s والگوی بارش تیپII ا    90

4-12- مقادیر دبی پیک سیلاب برای زمان تمرکز 5.75 ساعت و Ia=0.1s و الگوی بارش تیپIا 90

4-13- مقادیر دبی پیک سیلاب برای زمان تمرکز CN=89و Ia=0.1s والگوی بارش تیپII ا    91

4-14- مقادیر دبی پیک سیلاب برای زمان تمرکز CN=89و Ia=0.1s و الگوی بارش تیپIا     91

4-15- مقادیر دبی پیک سیلاب برای زمان تمرکز CN=88و Ia=0.1s والگوی بارش تیپII ا    92

4-16- مقادیر دبی پیک سیلاب برای زمان تمرکز CN=88و Ia=0.1s و الگوی بارش تیپIا     92

4-17- مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=89و Ia=0.1s وتیپ های مختلف توزیع زمانی بارش    94

4-18-مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=89و Ia=0.1s ومقادیر بارش مختلف والگوی بارش تیپIا      94

4-19-مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=89و Ia=0.1s ومقادیر بارش مختلف والگوی بارش تیپ Iaا 95

4-20-مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=89و Ia=0.1s ومقادیر بارش مختلف والگوی بارش تیپIIا  95

4-21-مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=89و Ia=0.1s ومقادیر بارش مختلف والگوی بارش تیپIIIا   95

4-22-مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=88و Ia=0.1s ومقادیر بارش مختلف والگوی بارش تیپIا    97

4-23-مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=88و Ia=0.1s ومقادیر بارش مختلف والگوی بارش تیپIaا 97

4-24-مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=88و Ia=0.1s ومقادیر براش مختلف والگوی بارش تیپIIا       97

4-25-مقادیر دبی پیک سیلاب برای CN=88و Ia=0.1s ومقادیر بارش مختلف والگوی بارش تیپIIIا 98

4-26-دبی پیک سیلاب برای مقدرا بارش 18 میلیمتر والگوی بارش تیپIaا  101

4-27-دبی پیک سیلاب برای مقدار بارش 18 میلمتر والگوی بارش تیپIا  102

4-28-دبی پیک سیلاب برای مقدار بارش 18 میلیمتر والگوی بارش تیپIIا 103

4-29-دبی پیک سیلاب برای مقدار بارش 18 میلیمتر والگوی بارش تیپIIIا 104

فهرست شکلها

1-1-رابطه بین بارندگی ورواناب سطحی درحالت ساده   10

1-2-سیستم کلی هیدرولوژی  12

1-3-الگوی بیان کاربرد سیستم 13

1-4-دوج درباره راه حل سیستمها  13

1-5-حوضه آبریز بعنوان سیستم هیدرولوژی 14

2-1-تصوری مدل SMHMWSا 46

3-1-مولفه های مدل HEC-HMSا 68

4-1-موقعیت حوضه آبریز کن نسبت به ایران وتهران 71

4-2-موقعیت ایستگاه های هواشناسی وهیدرومتری درحوضه آبریز رودخانه کن 76

4-3-محدوده های هم شیب درحوضه آبریزکن 77

4-4-توزیع بارش درایستگاه های باران سنجی ثبات حوضه آبریز کن 77

4-5-مقادیر عدد CN درحوضه آبریز رودخانه کن 78

4-6-هیتوگراف بارش ایستگاه رندان درتاریخ16/1/76     79

4-7-هیدروگراف سیلاب ایستگاه سولقفان درتاریخ16/1/76   79

4-8-مقایسه دبی پیک های به دست آمده به ازای مقادیر مختلف CNا 89

4-9-مقایسه دبی پیک های به دست آمده به ازای مقادیر مختلف CNا   90

4-10-مقایسه دبی پیک های به دست آمده به ازای مقادیر مختلف Tcا 92

4-11-مقایسه دبی پیک های به دست آمده به ازای مقادیر مختلف Tcا 93

4-12-مقایسه دبی پیک های به دست آمده به ازای مقادیر مختلف بارش 96

4-13-مقایسه دبی پیک های به دست آمده به ازای مقادیر مختلف بارش 98

4-14-مقایسه هیدروگراف واقعی وشبیه سازی شده بامدل 101

4-15-مقایسه هیدروگراف واقعی وشبیه سازی شده بامدل       102

4-16-مقایسه هیدروگراف واقعی وشبیه سازی شده بامدل         103

4-17-مقایسه هیدروگراف واقعی وشبیه سازی شده بامدل     104


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf وسفارش word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید