بررسي تغييرات زماني انتقال رسوب معلق در مواقع سیلابی با استفاده از مدل هایHEC-RAS و GEP (مطالعه موردی: حوزه آبخيز کشکان) : پایان نامه ارشد کشاورزی

کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.دیجی لود در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان”  بررسي تغييرات زماني انتقال رسوب معلق در مواقع سیلابی با استفاده از مدل هایHEC-RAS و GEP (مطالعه موردی: حوزه آبخيز کشکان) ” با گرایش مهندسی مرتع و آبخیزداری و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.

چکیده بررسي تغييرات زماني انتقال رسوب معلق در مواقع سیلابی با استفاده از مدل هایHEC-RAS و GEP (مطالعه موردی: حوزه آبخيز کشکان) :

فرسایش و انتقال رسوب از پدیده ­های مهم رودخانه ­ای می­باشند و در طرح­های آبخیزداری و حفاظت آب و خاک، برآورد بار رسوبی رودخانه از اهمیت زیادی برخوردار می­باشد. از نتایج مطالعه رسوب در سیلاب­ها، می­توان؛ طرح­های مهندسی رودخانه و کاهش خسارات سیل استفاده نمود. حوزه کشکان لرستان، با مساحتی معادل 4/9274 کیلومتر مربع می­باشد، این حوزه دارای ارتفاع حداکثر 3610 متر و ارتفاع حداقل 657 متر و میانگین سالانه بارش 3/439 میلی­متر یکی از زیرحوزه­ های مهم حوزه کرخه بوده که گستره جغرافيایی آن از’50◦46 تا’1 ◦50 طول شرقي و از ’40 ◦32 تا’23 ◦34  عرض شمالي می­باشد، در این تحقیق به ارزیابی کمی و کیفی انتقال رسوب سیلاب­ها و تغییرات زمانی آن در ماه­های مختلف در رودخانه کشکان، در بازه ایستگاه هیدرومتری کشکان پلدختر تا 200 متر به سمت بالای ایستگاه با استفاده از نرم ­افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3 پرداخته شده­ است. دوره­ ی آماری مورد استفاده سال آبی 1359-1358 تا سال آبی 1389-1388 می­باشد.

برای واسنجی مدل­ها از پارامتر ضریب زبری مانینگ استفاده شد که مناسب­ترین آن در این بازه ضریب زبری 0454/0 بوده است. ارزیابی شبیه­ سازی رسوب معلق سیلاب­ها بر اساس معیار ناش­ساتکلیف 701/0 درصد در دوره واسنجی، و 74/0 درصد در دوره اعتبارسنجی در نرم­افزارHEC RAS 4.1 می­باشد و مقادیر متناظر در نرم ­افزار GEP 4.3 به ترتیب751/0 درصد و783/0 درصد است که نشان از قابلیت دو نرم­افزار در شبیه ­سازی رسوب می­باشد.

با توجه به نتایج حاصل؛ حداکثر رسوب انتقالی سیلاب­ها در ماه اسفند می­باشد که دلیل آن را می­توان تمرکز بارش، عدم وجود پوشش مناسب برای نفوذ بارش و حفظ ذرات خاک حوزه، افزایش دما و وقوع ذوب برف و تغییرات کاربری اراضی دانست. رسوب انتقالی در دوره اندازه­ گیری، شبیه­ سازی HEC RAS 4.1و GEP 4.3به ترتیب 3/152، 14/128و 09/125 هزار تن و با درصد 50، 48 و 46 می­باشد.نرم ­افزارGEP 4.3 با 55/12 درصد خطا کمتر نسبت به نرم­افزار HEC RAS 4.1، رسوب سیلاب­ها را شبیه ­سازی کرده است.

مقدمه

يکي از اهداف مهم در مهندسي منابع آب، افزایش منافع و کاهش خسارات ناشي از جريان در رودخانه ­هاست. کنترل و کاهش خسارات وارده ناشي از سيلاب، رسوب­گذاري و فرسايش به آبراهه ­ها، اراضي کشاورزي و سازه ­های آبي مستلزم اين است که فرآيند فرسایش، انتقال رسوب و ته ­نشيني مواد رسوبي مورد مطالعه کامل قرار گيرد. با توجه به اينکه در رودخانه ­ها همواره فرسايش و انتقال رسوب صورت مي­گيرد، پديده انتقال رسوب از جمله فرايندهاي هيدروديناميکي مهمي است که بسياري از سازه ­هاي رودخانه­اي و تاسيسات عمراني را تحت تأثير قرار مي­دهد و به عنوان يکي از بزرگ­ترين مشکلات بهره­ برداري از منابع آب­هاي سطحي در جهان مطرح مي­باشد. آگاهي از ميزان مواد جامد رسوب که توسط جريان، حمل يا ترسيب مي­گردد جزو اطلاعات لازم و اوليه هر پروژه آبي و يکي از عوامل مهم تصميم­ گيري در مورد احداث سازه ­هاي آبي در رودخانه­ ها مي­باشد.

براي تعيين مقدار ذرات معلق، معمولا گل­ آلودگي جريان را در زمان­هاي مختلف در طول سال و طبق برنامه­اي مشخص در محل ايستگاه­هاي رسوب­ سنجي اندازه ­گيري مي­کنند. Brushkeh et al (2004) بیان داشت، براي برآورد غلظت رسوب رودخانه در ساير اوقات، با استفاده از داده ­هاي غلظت و دبي جريان متناظر با آن منحنی سنجه رسوب ترسيم مي­شود. بنابراین از تلفيق اين منحني و منحني تداوم جريان، بار معلق رودخانه­ها در طول دوره آماري برآورد مي­شود.

بنا به نظر(2003)Verstraeten et alآگاهي از مقدار توليد رسوب حوزه آبخيز و بررسي رسوبدهي رودخانه­ه ا در شناسايي مناطق بحراني اهميت زيادي دارد.همچنینTurner et al (1990)بیان می­کند،در بسياري از مناطق فرسايش خاک باعث تخريب غير­قابل بازگشت اراضي شده و بر پايداري اکوسيستم­ها تأثیرات منفی می­گذارد،از طرف ديگر در مقياس جهاني تغييرات محيطي- انساني موجب افزايش فعاليت فرآيند زمين ريختي و جريان­هاي رسوبي در قسمت­هاي زيادي از جهان شده است. به عقیده(2002)Horwitz  هيدرولوژيست­هادرصورت کمبودداده­ هاي غلظت رسوب معلق ، ازمنحني­هاي سنجه براي پيش ­بيني وبرآورد غلظت رسوب معلق جريان­هااستفاده مي­کنند.

بیان مسئله

یکی از مسایل مهم در حوزه آبخیز کشکان وقوع سیلاب­های بزرگ با حجم رسوب انتقالی زیاد است، که هر ساله موجب خسارت­های بیشماری در زمینه انتقال رسوب و رسوب­گذاري، پيامدهايي چون ايجاد جزاير رسوبي در مسير رودخانه­، کاهش عمر مفيد سدها و ظرفيت ذخيره مخازن، خوردگي تاسيسات سازه­ هاي آبی، وارد شدن خسارات به مزارع، رسوب­گذاري در کف کانال و بسياري مسايل و مشکلات ديگر را در بر دارد. آگاهي از چگونگي توزيع زماني رسوب در طول يک سيلاب به دلیل مشکلات حاصل از وقوع این پدیده در زمینه برنامه­ ریزی­های مربوط به کاهش خسارات ناشی از سیلاب و رسوب انتقالی در زمینه­ های مختلف خواهد شد.

در این راستا منحني ­هاي رسوب براي تجزیه وتحلیل روابط متقابل مواد رسوبی و سازه­ هاي مؤثر کنترل رسوب از جمله مخازن سدها داراي اهميت ویژه ­ای مي­باشند. با دانستن تغييرات زماني رسوب در طول رگبارها امکان مديريت بهتر و جامع­تر حوزه ­هاي آبخيز مهيا مي­گردد. در حال حاضر، مسائل مربوط به خوردگی سازه ­های کنترلی و رسوب­گذاری درصد قابل توجهی از درآمد سرانه کشورهای مختلف را به خود اختصاص می­دهد (بهرنگی، 1388). همچنین تولید رسوب در دراز مدت اثرات نامطلوبی بر کیفیت و ساختمان خاک در زمینه کشاورزی و اقتصاد آن، کیفیت آب­های زیرزمینی و سطحی در زمینه آب آشامیدنی و صنعت، آلودگی­های زیست محیطی خواهد داشت.

اهداف تحقيق

تحقيق حاضر به منظور دست‌يابي به اهداف زير انجام خواهد گرفت:

1. بررسي تغييرات زماني منحني سنجه رسوبدر مواقع سیلاب­ جهت مقایسه رسوب برآوردی حاصل از نرم افزارهای4.3GEP و HEC-RAS4.1با رسوب اندازه ­گیری شده ایستگاه رسوب­سنجی کشکان پلدختر.
2. ارائه روشی جهت پيش­بيني بهتر رسوب معلق در رودخانه کشکان پلدختر.

فرضيات تحقيق

1- همبستگی بین دبی رسوب معلق و دبی آب در مواقع سیلابی رودخانه کشکان از رابطه غیر­خطی پیروی می­کند.

2- میزان رسوب برآوردي با استفاده از نرم افزارهای 4.3GEPو HEC-RAS4.1 با ميزان رسوب اندازه­ گيري شده در منطقه تحقیق اختلاف معنی ­داری ندارد.

فهرست اشکال

• 2- کلیات و مرور منابع
• شکل2-1- مراحل مختلف واسنجی داده ­ها در مدل­سازی 11
• 3-مواد و روش­ها
• شکل3-1- موقعیت منطقه مورد مطالعه 62
• شکل3-2- بازه مورد مطالعه در رودخانه کشکان 72
• شکل3-3- تعریف کلاس­های دانه ­بندی در نرم ­افزار HEC RAS 4.1 73
• شکل3-4- نمودار لارسن برای تعیین تابع  79
• شکل3-4- نمودار روند اجرای مدلGEP 4.3 83
• شکل3-5- نمودار تجربی نسبت باربستر به بار معلق در رودخانه ­ها 86
• شکل4-1- منحنی سنجه رسوب برای تعیین بار معلق در ایستگاه هیدرومتری کشکان پلدختر 91
• شکل4-2- توزیع وقوع سیلاب د ردوره آماری 91
• شکل4-3- نمودار تحلیل فراوانی حداکثر سیل در ایستگاه کشکان پلدختر 92
• شکل4-4- منحنی دانه­ بندی بازه مطالعاتی در رودخانه کشکان 93
• شکل4-5- رسوب تجمعی سیلاب­های دوره آماری با استفاده از نرم­افزارHEC RAS 4.1……………………………… 94
• شکل4-6- رسوب معلق تجمعی سیلاب­ها در دوره واسنجی و اعتبا سنجی HEC RAS 4.1………………………….. 95
• شکل4-7- روند تغییرات رسوب معلق شبیه­ سازی و اندازه­ گیری سیلاب­ها درواسنجی  با HEC RAS 4.1 …… 96
• شکل4-8- روند تغییرات رسوب معلق شبیه ­سازی و اندازه ­گیری  سیلاب­ها در اعتبارسنجی با HEC RAS 4.1. 97
• شکل4-9- سیلاب با رسوب حداقل و حداکثر دوره آماری در نرم­افزارHEC RAS 4.1………………………………… 97
• شکل4-10- رسوب معلق تجمعی سیلاب­ها در دی، بهمن، اسفند و فروردین با HEC RAS 4.1…………………… 99
• شکل4-11- نحوه شبیه­ سازی رسوب معلق سیلاب­های ماه دیHEC RAS 4.1……………………………………………. 100
• شکل4-12- نجوه شبیه­ سازی رسوب معلق سیلاب­های ماه­های بهمن با استفاده ازHEC-RAS 4.1……………….. 100
• شکل4-13- نجوه شبیه­ سازی رسوب معلق سیلاب­های ماه­های اسفند با استفاده از HEC-RAS 4.1………………….. 101
• شکل4-14- نجوه شبیه­ سازی رسوب معلق سیلاب­های ماه­های فروردین با استفاده ازHEC-RAS 4.1…………… 101
• شکل4-15- نحوه شبیه­ سازی حداقل(الف)وحداکثر(ب) رسوب معلق سیلاب­های ماه­های دی ، در نرم ­افزارHEC RAS 4.1 102
• شکل4-16- نحوه شبیه ­سازی حداقل(الف)وحداکثر(ب) رسوب معلق سیلاب­های ماه­های بهمن،در نرم افزارHEC RAS 4.1 102
• شکل4-17- نحوه شبیه ­سازی حداقل(الف) و حداکثر(ب)رسوب معلق سیلاب­های ماه­های اسفند در نرم ­افزار HEC RAS 4.1  103
• شکل4-18-نحوه شبیه­ سازی حداقل(الف)وحداکثر(ب)رسوب معلق سیلاب­های ماه­های فروردین در نرم ­افزارHEC RAS 4.1              103
• شکل4-19- رسوب معلق تجمعی سیلاب­ها در دوره آماری با استفاده از نرم ­افزار GEP 4.3 105
• شکل4-20- سیلاب با حداقل و حداکثر رسوب معلق در نرم ­افزارGEP 4.3 106
• شکل 4-21- مقایسه رسوب معلق شبیه ­سازی و اندازه ­گیری سیلاب­ها در دوره واسنجی با نرم ­افزارGEP 4.3…… 107
• شکل 4-22- مقایسه رسوب معلق شبیه­ سازی و اندازه ­گیری سیلاب­ها در دوره اعتبارسنجی با نرم­ افزار GEP 4.3 107
• شکل 4-23-رسوب معلق تجمعی شبیه ­سازی واندازه­ گیری سیلاب در ماه­های دی، بهمن، اسفندو فروردین بانرم ­افزارGEP 4.3            108
• شکل 4-24- مقایسه حداقل و حداکثر رسوب معلق شبیه­ سازی سیلاب­های ماه­های دی با نرم­ افزارGEP 4.3……. 109
• شکل 4-25- مقایسه حداقل و حداکثر رسوب معلق شبیه ­سازی سیلاب­های ماه­های بهمن با نرم ­افزارGEP 4.3… 110
• شکل 4-26- مقایسه حداقل و حداکثر رسوب معلق شیه­ سازی سیلاب­های ماه اسفند با نرم ­افزارGEP 4.3…….. 110
• شکل 4-27- مقایسه حداقل و حداکثر  رسوب معلق شبیه ­سازی سیلاب­های ماه فروردین با نرم ­افزارGEP 4.3… 111
• شکل 4-28- مقایسه رسوب معلق شبیه­ سازی و اندازه­ گیری سیلاب­های ماه­های دی با نرم ­افزارGEP 4.3………. 111
• شکل 4-29- مقایسه رسوب معلق شبیه­ سازی و اندازه­ گیری سیلاب­های ماه­های بهمن با نرم­ افزارGEP 4.3……. 112
• شکل 4-30- مقایسه رسوب معلق شبیه­ سازی و اندازه­ گیری سیلاب­های ماه­های اسفند با نرم ­افزارGEP 4.3……. 112
• شکل 4-31- مقایسه رسوب معلق شبیه­ سازی و اندازه ­گیری سیلاب­های ماه­های فروردین با نرم ­افزارGEP 4.3…. 113

فهرست جداول

• 2- کلیات و مرور منابع
• جدول 2-1- معیار معلق شدن دانه ­های رسوب در رودخانه ­ها 28
• 3-مواد و روش­ها
• جدول 3-1-شناسنامه فیزیوگرافی حوزه آبخیز کشکان 63
• 4-نتایج
• جدول 4-1- مقادیر میانگین مربعات خطا در مدل­های مورد بررسی 90
• جدول 4-2- نتایج رسوب تجمعی بارکل سیلاب­ها دوره آماری با استفاده از نرم افزارHEC RAS 4.1 93
• جدول 4-3- نتایج مربوط به رسوب تجمعی بارمعلق سیلاب­ها با استفاده از نرم­ افزارHEC RAS 4.1 94
• جدول 4-4- نتایج مربوط به رسوب تجمعی سیلاب­ها با استفاده از نرم­افزارGEP 4.3 104
• جدول 4-5- پارامترهای بهینه مدلGEP 4.3 104
• جدول 4-6- متوسط رسوب انتقالی در ماه­های مختلف در زمان سیلاب­ها با نرم ­افزار­هایGEP 4.3 و HEC RAS 4.1 114
• جدول 4-7- نسبت انتقال رسوب معلق تجمعی ماه­ها با نرم ­افزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3 115
• جدول 4-8- تاثیر دما بر روی شبیه­ سازی رسوب با رابطه لارسن در نرم ­افزارHEC RAS 4.1 116
• جدول 4-9- تعیین ضریب زبری مانینگ و شبیه ­سازی رسوب در مدل HEC RAS 4.1 116
• جدول 4-10- تعیین ضریب زبری مانینگ و شبیه­ سازی رسوب در مدلGEP 4.3 117
• جدول 4-11- آنالیز حساسیت در نرم ­افزار GEP 4.3 117
• جدول 4-12- صحت سنجی مدل­های HEC RAS 4.1 وGEP 4.3 در سیلاب­های دوره آماری 118
• جدول 4-13- نتایج آزمون 118

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.