محمد حسین نساجیان – کارشناس ارشد آبخیزداری
پذیرفته شده در مجله Environment, pharmacology and life science در کشور هند نمایه شده در پایگاه داده های علمی ISI)
چکیده
با توجه به اهمیت برآورد دبی اوج لحظه ای در حوزه ی آبخیز جهت مطالعات آبخیزداری در این تحقیق سعی شده با مقایسه روابط تجربی مناسب ترین روش را انتخاب کرد. در این مطالعه از روابط تجربی استدلالی،فولر، شماره ی منحنی استفاده شده است و داده های بدست آمده از فرمول های آن در هر زیر حوضه در دوره بازگشت های2،10، 50، 200ساله محاسبه گردید. همچنین دبی آب عبوری از پلی که در هر یک از زیر حوضه ها وجود داشت به عنوان دبی محتمل محاسبه شد.این مطالعه برای 32 زیر حوضه در شهرستان اردستان واقع در استان اصفهان صورت گرفت. در نهایت به منظور مقایسه روش های تجربی برآورد دبی در هر زیر حوضه ، در هر دوره بازگشت به طور جداگانه از نرم افزار spss استفاده شد. نتایج نشان داد که بین روش استدلالی وفولر اختلاف معنی داری مشاهده نشده است اما بین روش استدلالی و شماره ی منحنی همچنین روش فولر و شماره ی منحنی اختلاف معنی داری (p<0.05) مشاهده گردید و در اکثر موارد برآورد روش شماره منحنی بیشتر از روش فولر و روش فولر بیشتر از روش استدلالی است که می توان این چنین برداشت کرد که هر چه مساحت حوضه بیشتر می شود اختلاف نتایج حاصل از روش استدلالی با فولر نیز بیشتر می شود..
واژگان کلیدی: اردستان، دبی اوج لحظه ای، روش تجربی
مقدمه
با تمام اهمیتی که آب در مسایل زیستی و اقتصادی کشور دارد و کاربرد علم هیدرولوژی در سطح کشور هر ساله شاهد سیلاب های شدید در نقاط مختلف کشورمان هستیم .در هيدرولوژي اغلب لازم است اندازه پيشامدها را در محل‌هايي كه هيچ گونه داده مشاهده‌اي صورت نگرفته برآورد كنيم. بعنوان نمونه طرح يك آبگذر در يك بزرگراه و يا طراحي سرريز براي يك سد اصلاحي در يك آبراهه نياز اساسي به برآورد دبي اوج در دوره برگشت خاصي دارد كه ممكن است در منطقه مد نظر آماري وجود نداشته باشد.
در این باره در خارج و داخل از کشور مطالعاتی صورت گرفته که می توان به موارد زیر اشاره کرد. می می کو (1990)در یونان نشان داد که علاوه بر بارش متوسط حوضه و مساحت ، سه فاکتور شیب آبراهه اصلی ،فراوانی آبراهه و شاخص مربوط به خاک نقش بیشتری در بروز دبی های سیلابی دارند.
چیو(1992) تحقیقاتی در زمینه استفاده همزمان طوق و شکاف انجام داد. وی با استفاده همزمان طوق و شکاف نتایج خوبی در کنترل آبشستگی به دست آورد. وی مشاهده کرد که طوقه ای به قطر دو برابر قطر پایه ، حدود 20 درصد عمق آبشستگی را کاهش می دهد ، در حالیکه اگر یک شکاف به عرض b25/0(یک چهارم عرض پایه) نیز اضافه شود ، عمق آبشستگی به صفر خواهد رسید.
رودیر (1993)با مطالعه روی داده های سیل در حوضه های غرب آفریقای مرکزی به این نتیجه رسید که متغیرهای ضریب رواناب در رابطه با عوامل فیزیوگرافیک حوضه مهمترین تاثیر را در سیلاب ها داشته اند .
تلوري (1382) كارايي برخي روش‌هاي تجربي نظير كريگر، هورتون و فولر را براي برآورد بيشترين بده سيل از حوضه آبخيز كرخه مورد ارزيابي قرار داده و به اين نتيجه رسيده است كه روش فولر به دليل در نظر گرفتن ويژگي‌هاي زمين ريخت شناسي كمي، پوشش گياهي و اقليم، روشي مناسب در برآورد بيشترين بده سيلاب در اغلب زير حوضه‌هاي منطقه مورد مطالعه بوده است
يزداني و همكاران (1385) در مطالعه‌اي كه بر روي 10 حوضه آبخيز در منطقه آذربايجان و شمال البرز انجام دادند، 7 روش تعيين بيشترين بده سيل را مورد ارزيابي قرار دادند. نتايج نشان داد كه از بين روش‌هاي كريگر، ماير، هورتون، بريد و مك ايليريت، SCS، ترسيمي SCS و FHWA براي تمامي حوضه‌هاي مورد مطالعه روش ترسيمي كمترين و روش FHWA بيشترين خطا را دارد.
مواد و روش ها
موقعیت جغرافیایی محدوده مطالعاتی
محدوده ی مطالعاتی ظفرقندواقع در شهرستان اردستان که در فاصله ۱۱۸ کیلومتری شمال شرق مرکز استان اصفهان قرار گرفته است. این محدوده در ۳۳ درجه و ۲۳ دقیقه پهنای شمالی و ۵۲ درجه و ۲۲ دقیقه طول شرقی نسبت به نیمروز گرینویچ قرار دارد و دارای 32 زیرحوزه می باشد.
شکل(1)موقعیت منطقه مورد مطالعه در شهرستان اردستان و استان اصفهان
روش های مورد استفاده
جهت طراحي سازه‌هاي آبي در مناطقي كه داده‌هاي هيدرولوژي براي تعيين سيلاب وجود ندارد، فرمولهاي تجربي زيادي از طرف هيدرولوژيست‌ها پيشنهاد شده است (كه اغلب با مناطق خاصي مطابقت دارند. در اين جا سه روش كه امكان استفاده آنها بيشتر مي‌باشد انتخاب شد.
روش اول رابطه ی استدلالی
اين روش براي حوضه‌هاي كوچك به ويژه در هيدرولوژي شهري جهت طراحي مجاري فاضلاب مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
(1)
Q - حداكثر سيلاب
A - مساحت حوضه شركت كننده در جريان
I - شدت رگبار m.m/h
C - ضريب جريان سطحي، از جدول مربوط به جامعه آمريكايي مهندسين عمران ASCE و كميته آلودگي آب WPCE از رگبارهاي منفرد حاصل شده است.
روش دوم رابطه ی فولر
جهت محاسبه دبي حداكثر سيل با دوره برگشتهاي مختلف پيشنهاد شده است:
(2)
(3)
كه در آن
= ميانگين دبيهاي ماگزيمم هر سال (طغيان سالانه) از داده‌هاي آماري
= دبي حداكثر سيل با دوره برگشتهاي مختلف
= دبي حداكثر لحظهاي
روش سوم برآورد ارتفاع رواناب در روش شماره منحنی (Curve Number)یاسرویس حفاظت خاک آمریکا(SCS)
در این روش که بر اساس مشاهدات متعدد در حوضه های معرف و در اقالیم مختلف آمریکا بنا شده است، ارتفاع رواناب ناشی از باران از رابطه زیر به دست می آید که در مورد بارش های به صورت برف نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد و آب پایه را نیز در بر نمی گیرد(میشرا و همکاران، 2006؛ یعقوب زاده و همکاران، 1388؛ اکبر پورو شریفی، 1385؛ ملکی نژاد کوثری، 1387، Walker & Hawkins, 2003؛ Das، Sadeghi et al, 2000، NEH-4, 1984). رابطه به صورت زیر می باشد.
و در آن :
Q: ارتفاع رواناب،
P: ارتفاع بارندگی 24 ساعته،
و S حداکثر توان نگهداری مربوط به انترسپشن و نفوذ در خاک و ذخیره سطحی است.
تحقیقات اخیر نشان می دهد که ضریب 2/0 برای S شاید برای رگبارهای بزرگ در مناطق غیرشهری مناسب باشد ولی برای رگبارهای کوچک و متوسط زیاد می باشد و احتمالاً برای مناطق شهری نیز زیاد است. جمع مقدار نفوذ برای یک رخداد بارش به صورت زیر خواهد بود(:
برای شدت نفوذ(f)برابر است با :
که i شدت بارش است.
مقدار تلفات کل یا S، توسط رابطه ای، با یک عامل بدون بعد (Dimensionless) به نامCN (Curve Number)، ارتباط می یابد.
بر حسب اینچ
بر حسب سانتی متر
بر حسب میلی متر
مطالعات صحرایی:
1-برآورد دبی بیشینه :به منظور برآورد بده بیشینه با استفاده از روش مانینگ به سطح مقطع آبراهه نیاز بود که برای این منظور ضمن عرصه گردشی و بازدید صحرایی سطح مقطع تمامی آبراهه های مربوطه برداشت گردید. بعد از برداشت ارتفاع نقاط از كف آبراهه تا خط تراز(خطي است كه داغ آب سيلاب هاي گذشته را به هم متصل ميكند) و فاصله ي اين نقاط از یکدیگر، اطلاعات مورد نظر را وارد نرم افزارمربوطه كرده و مقطع آبراهه را ترسيم نموده و با استفاده از گزينه هاي مربوطه مساحت مقطع آبراهه برآورد گردید . درشکل شماره (2) نمونه ای از مقاطع ترسیم شده به کمک نرم افزار ارائه شده است.
شکل شماره(2)ترسیم سطح مقطع آبراهه ها به کمک نرم افزار Auto CAD
2- برآورد ابعاد دهانه ی پل: برای نیل به هدف مقایسه وجود ارتباط منطقی بین بده بیشینه عبوری و دهانه پل ها، ابعاد دهانه تمامی پل های مورد مطالعه برداشت گردید.
3- برآورد مقاومت فشاری بتن:به منظور برآورد مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در پل ها به وسیله چکش اشمیت ، به صورت تصادفی سه نقطه از مقطع پل ضربه زده شد و متوسط اعداد بدست آمده به عنوان مقاومت فشاری انتخاب گردید.
4- برآورد وجود و عدم وجود آبشستگي:به منظور برآورد وجود و عدم وجود آبشستگي و ميزان آبشستگي در پايه پل هاي منطقه مورد مطالعه ، طي بازديد هاي صحرايي از منطقه ي مذكور ،اكثر پايه ها در معرض آبشستگي نبوده و يا اگر بودند ميزان آبشستگي آن ها به غير از هفت مورد قابل توجه نبودند نبودند که میزان آبشستگی آنها در جدول (1) ارائه شده است .
|
شماره |
کد |
میزان آبشستگی (cm) |
|
1 |
100 |
5 |
|
2 |
103 |
5 |
|
3 |
105 |
10 |
|
4 |
107 |
10 |
|
5 |
108 |
4 |
|
6 |
109 |
6 |
|
7 |
126 |
5 |
جدول شماره (1) ميزان آبشستگي در پايه پل هاي منطقه مورد مطالعه
قابل ذکر است که تمامی نقشه های توپوگرافی با مقیاس 1:25000 از محدوده مورد مطالعه با تمامی جزئیات به صورت رقومی شده از ادارات مربوطه تهیه و نقاط برداشت شده شامل پل ها و آبراهه های مربوطه به کمک نرم افزارهای مربوطه[2] بر روی آن پیاده گردید.
از آنجایی که فرمول های تجربی عمدتاً بر اساس خصوصیات فیزیوگرافی حوضه ها بنا شده اند، لذا این خصوصیات از حوضه های مورد مطالعه که به کمک تکنیک های کاربردی در سامانه اطلاعات جغرافیایی[3] استخراج شده اند .
تجزیه و تحلیل داده ها
در مطالعه ی حاضر براي مقايسه روش ها ابتدا تابعيت دادهها از توزيع نرمال به وسيله آزمون شاپيرو- ويلك[4] مورد بررسي قرار گرفت. چون داده ها نرمـال نبـودند ، براي مقايسـه كلـي از آزمـون غيرپارامـتريـک کروسکال واليس[5] و در صورت مشاهده تفاوت (05/0>p) بين گونهها، آزمون من ويتني يو[6] براي مقايسه دو به دو روش ها استفاده شد.
نتایج
پس از جمع آوري اطلاعات مربوط به خصوصيات فيزوگرافي منطقه مورد مطالعه ، به كمك روش هاي فولر ، منطقي(استدلالی) ، شماره منحني و مانینگ سيلاب هاي متحمل حوضه با دوره ي بازگشت هاي 2 ، 10 ،50و200 ساله برآورد گردید .در اين پژوهش سعي بر آن شد كه ميان روش هاي برآورد سيلاب در منطقه مورد مطالعه مقايسه اي صورت گيرد و بهترين روش از لحاظ منطقي بودن برآورد سيلاب انتخاب گردد. نتایج روش استدلالی،فولر،شماره منحني به طور خلاصه در جدول (2)،(3)،(4)،(5) ارائه شده است.
جدول (2) برآورد دبی اوج به روش استدلالی برای دوره بازگشت های مختلف
|
زير حوضه |
مساحت(کیلومتر مربع) |
Tchr |
2 |
10 |
50 |
200 |
|
201 |
0.29 |
1.01 |
0.28 |
0.50 |
0.71 |
0.89 |
|
202 |
0.66 |
1.55 |
0.65 |
1.13 |
1.62 |
2.03 |
|
203 |
0.71 |
2.48 |
0.49 |
0.86 |
1.23 |
1.55 |
|
204 |
0.097 |
2.30 |
0.07 |
0.12 |
0.17 |
0.21 |
|
100 |
0.47 |
0.84 |
0.46 |
0.81 |
1.15 |
1.45 |
|
101 |
0.18 |
1.95 |
0.13 |
0.22 |
0.31 |
0.39 |
|
102 |
0.58 |
1.56 |
0.40 |
0.71 |
1.01 |
1.27 |
|
103 |
0.025 |
2.53 |
0.02 |
0.03 |
0.04 |
0.05 |
|
104 |
0.86 |
0.28 |
1.22 |
2.13 |
3.04 |
3.83 |
|
105 |
0.0675 |
2.89 |
0.04 |
0.07 |
0.10 |
0.12 |
|
106 |
0.74 |
0.65 |
0.84 |
1.47 |
2.10 |
2.65 |
|
107 |
0.125 |
2.36 |
0.60 |
1.05 |
1.49 |
1.88 |
|
108 |
0.157 |
1.38 |
0.15 |
0.27 |
0.38 |
0.48 |
|
109 |
11.51 |
1.25 |
11.27 |
19.72 |
28.17 |
35.45 |
|
110 |
0.63 |
4.46 |
0.62 |
1.08 |
1.54 |
1.94 |
|
111 |
0.27 |
1.71 |
0.19 |
0.33 |
0.47 |
0.59 |
|
112 |
10.5 |
1.49 |
10.28 |
17.99 |
25.70 |
32.34 |
|
113 |
5.89 |
2.81 |
3.55 |
6.15 |
8.57 |
10.63 |
|
114 |
1.42 |
2.34 |
0.99 |
1.73 |
2.47 |
3.11 |
|
115 |
0.12 |
0.87 |
0.12 |
0.21 |
0.29 |
0.37 |
|
116 |
2.29 |
0.66 |
2.24 |
3.92 |
5.61 |
7.05 |
|
117 |
0.1 |
2.03 |
0.07 |
0.12 |
0.17 |
0.22 |
|
118 |
0.055 |
0.86 |
0.05 |
0.09 |
0.13 |
0.17 |
|
119 |
5.61 |
0.49 |
7.94 |
13.9 |
19.85 |
24.98 |
|
120 |
1.07 |
2.49 |
0.74 |
1.3 |
1.86 |
2.34 |
|
121 |
0.72 |
0.95 |
0.71 |
1.23 |
1.76 |
2.22 |
|
122 |
0.41 |
1.42 |
0.4 |
0.7 |
1 |
1.26 |
|
123 |
|
|
124 |
0.035 |
0.37 |
0.02 |
0.03 |
0.04 |
0.05 |
|
125 |
0.05 |
0.37 |
0.58 |
1.02 |
1.45 |
1.83 |
|
126 |
0.03 |
0.6 |
0.04 |
0.07 |
0.11 |
0.13 |
|
127 |
|
جدول (3) برآورد دبی اوج به روش فولر برای دوره بازگشت های مختلف
|
شماره |
کد |
2 |
10 |
50 |
200 |
|
1 |
201 |
0.60 |
0.88 |
1.15 |
1.38 |
|
2 |
202 |
0.96 |
1.40 |
1.83 |
2.21 |
|
3 |
203 |
1.00 |
1.46 |
1.91 |
2.30 |
|
4 |
204 |
0.33 |
0.48 |
0.63 |
0.75 |
|
5 |
100 |
0.79 |
1.15 |
1.51 |
1.82 |
|
6 |
101 |
0.46 |
0.67 |
0.88 |
1.06 |
|
7 |
102 |
0.89 |
1.30 |
1.70 |
2.05 |
|
8 |
103 |
0.16 |
0.23 |
0.30 |
0.36 |
|
9 |
104 |
1.12 |
1.63 |
2.14 |
2.57 |
|
10 |
105 |
0.27 |
0.39 |
0.51 |
0.62 |
|
11 |
106 |
1.03 |
1.49 |
1.96 |
2.36 |
|
12 |
107 |
0.38 |
0.55 |
0.72 |
0.87 |
|
13 |
108 |
0.43 |
0.62 |
0.82 |
0.98 |
|
14 |
109 |
5.39 |
7.82 |
10.25 |
12.33 |
|
15 |
110 |
0.94 |
1.36 |
1.79 |
2.15 |
|
16 |
111 |
0.58 |
0.84 |
1.10 |
1.33 |
|
17 |
112 |
5.08 |
7.38 |
9.67 |
11.64 |
|
18 |
113 |
3.54 |
5.15 |
6.75 |
8.12 |
|
19 |
114 |
1.50 |
2.18 |
2.86 |
3.45 |
|
20 |
115 |
0.37 |
0.54 |
0.70 |
0.85 |
|
21 |
116 |
2.00 |
2.90 |
3.80 |
4.57 |
|
22 |
117 |
0.33 |
0.49 |
0.64 |
0.77 |
|
23 |
118 |
0.24 |
0.35 |
0.46 |
0.55 |
|
24 |
119 |
3.44 |
4.99 |
6.55 |
7.88 |
|
25 |
120 |
1.27 |
1.85 |
2.43 |
2.92 |
|
26 |
121 |
1.01 |
1.47 |
1.93 |
2.32 |
|
27 |
122 |
0.73 |
1.07 |
1.40 |
1.68 |
|
28 |
123 |
|
|
29 |
124 |
0.19 |
0.28 |
0.36 |
0.43 |
|
|
30 |
125 |
0.23 |
0.33 |
0.44 |
0.53 |
|
|
31 |
126 |
0.17 |
0.25 |
0.33 |
0.40 |
|
|
32 |
127 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
جدول (4) برآورد دبی اوج به روش مانینگ برای دوره بازگشت های مختلف
|
شماره |
کد |
A(cm2) |
A(m2) |
P+T |
T |
P |
p(m) |
R |
s(m/m) |
n |
Qmax |
Qmax |
|
1 |
201 |
27550 |
2.755 |
3911 |
2700 |
1211 |
12.11 |
0.23 |
0.041 |
0.16 |
1.31 |
1.31 |
|
2 |
202 |
7551 |
0.7551 |
847 |
420 |
427 |
4.27 |
0.18 |
0.04 |
0.16 |
0.30 |
0.30 |
|
3 |
203 |
31400 |
3.14 |
3556 |
1775 |
1781 |
17.81 |
0.18 |
0.039 |
0.16 |
1.23 |
1.23 |
|
4 |
204 |
6845 |
0.6845 |
1249 |
620 |
629 |
6.29 |
0.11 |
0.037 |
0.16 |
0.19 |
0.19 |
|
5 |
100 |
16376 |
1.6376 |
1398 |
696 |
702 |
7.02 |
0.23 |
0.039 |
0.16 |
0.77 |
1.14 |
|
12156 |
1.2156 |
2033 |
1014 |
1019 |
10.19 |
0.12 |
0.039 |
0.16 |
0.37 |
|
6 |
101 |
3100 |
0.31 |
602 |
300 |
302 |
3.02 |
0.10 |
0.038 |
0.16 |
0.08 |
0.22 |
|
3760 |
0.376 |
468 |
230 |
238 |
2.38 |
0.16 |
0.038 |
0.16 |
0.14 |
|
7 |
102 |
6917 |
0.6917 |
1193 |
595 |
598 |
5.98 |
0.12 |
0.038 |
0.16 |
0.20 |
0.20 |
|
8 |
103 |
24424 |
2.4424 |
1450 |
714 |
736 |
7.36 |
0.33 |
0.039 |
0.16 |
1.46 |
1.46 |
|
9 |
104 |
5630 |
0.563 |
671 |
330 |
341 |
3.41 |
0.17 |
0.037 |
0.16 |
0.21 |
0.53 |
|
6339 |
0.6339 |
676 |
333 |
343 |
3.43 |
0.18 |
0.037 |
0.16 |
0.25 |
|
2590 |
0.259 |
429 |
210 |
219 |
2.19 |
0.12 |
0.037 |
0.16 |
0.08 |
|
10 |
105 |
13140 |
1.314 |
1883 |
940 |
943 |
9.43 |
0.14 |
0.036 |
0.16 |
0.42 |
0.42 |
|
11 |
106 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
12 |
107 |
2108 |
0.2108 |
609 |
254 |
355 |
3.55 |
0.06 |
0.033 |
0.16 |
0.04 |
0.19 |
|
848 |
0.0848 |
212 |
104 |
108 |
1.08 |
0.08 |
0.033 |
0.16 |
0.02 |
|
4025 |
0.4025 |
872 |
435 |
437 |
4.37 |
0.09 |
0.033 |
0.16 |
0.09 |
|
2600 |
0.26 |
1204 |
600 |
604 |
6.04 |
0.04 |
0.033 |
0.16 |
0.04 |
|
13 |
108 |
500 |
0.05 |
281 |
140 |
141 |
1.41 |
0.04 |
0.029 |
0.16 |
0.01 |
0.09 |
|
3737 |
0.3737 |
753 |
375 |
378 |
3.78 |
0.10 |
0.029 |
0.16 |
0.09 |
|
14 |
109 |
5592 |
0.5592 |
1119 |
557 |
562 |
5.62 |
0.10 |
0.049 |
0.16 |
0.17 |
0.68 |
|
8720 |
0.872 |
1192 |
594 |
598 |
5.98 |
0.15 |
0.049 |
0.16 |
0.34 |
|
3810 |
0.381 |
1262 |
630 |
632 |
6.32 |
0.06 |
0.049 |
0.16 |
0.08 |
|
4510 |
0.451 |
1642 |
820 |
822 |
8.22 |
0.05 |
0.049 |
0.16 |
0.09 |
|
15 |
110 |
7550 |
0.755 |
1625 |
810 |
815 |
8.15 |
0.09 |
0.035 |
0.16 |
0.18 |
0.21 |
|
2025 |
0.2025 |
1082 |
540 |
542 |
5.42 |
0.04 |
0.035 |
0.16 |
0.03 |
|
16 |
111 |
1800 |
0.18 |
482 |
240 |
242 |
2.42 |
0.07 |
0.029 |
0.16 |
0.03 |
1.03 |
|
35825 |
3.5825 |
5420 |
2700 |
2720 |
27.2 |
0.13 |
0.029 |
0.16 |
1.00 |
|
17 |
112 |
11390 |
1.139 |
2532 |
1260 |
1272 |
12.72 |
0.09 |
0.091 |
0.16 |
0.44 |
0.69 |
|
6495 |
0.6495 |
1436 |
715 |
721 |
7.21 |
0.09 |
0.091 |
0.16 |
0.25 |
|
18 |
113 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
19 |
114 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
20 |
115 |
2576 |
0.2576 |
728 |
363 |
365 |
3.65 |
0.07 |
0.048 |
0.16 |
0.06 |
0.06 |
|
|
21 |
116 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
22 |
117 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
23 |
118 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
24 |
119 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
25 |
120 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
26 |
121 |
2160 |
0.216 |
443 |
220 |
223 |
2.23 |
0.1 |
0.053 |
0.16 |
0.07 |
0.07 |
|
|
27 |
122 |
14610 |
1.461 |
1676 |
930 |
746 |
7.46 |
0.2 |
0.044 |
0.16 |
0.65 |
0.65 |
|
|
28 |
123 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
29 |
124 |
2901 |
0.2901 |
590 |
293 |
297 |
2.97 |
0.1 |
0.052 |
0.16 |
0.09 |
0.15 |
|
|
2290 |
0.229 |
622 |
310 |
312 |
3.12 |
0.07 |
0.052 |
0.16 |
0.06 |
|
|
30 |
125 |
4020 |
0.402 |
585 |
290 |
295 |
2.95 |
0.14 |
0.047 |
0.16 |
0.15 |
0.15 |
|
|
31 |
126 |
4545 |
0.4545 |
572 |
282 |
290 |
2.9 |
0.16 |
0.048 |
0.16 |
0.18 |
0.18 |
|
|
32 |
127 |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
0.16 |
_ |
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
جدول(5) برآورد دبی اوج به روش شماره منحنی برای دوره بازگشت های مختلف
|
شماره |
کد |
Tc(min) |
Tp (min) |
Tp (h) |
CN |
S (mm) |
P (mm) |
Q(mm) |
Q(cm) |
Qmax (m3/s) |
|
1 |
201 |
92.99 |
15.22 |
0.25 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
2.54 |
|
2 |
202 |
148.60 |
21.11 |
0.35 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
4.17 |
|
3 |
203 |
138.27 |
20.06 |
0.33 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
4.73 |
|
4 |
204 |
50.24 |
10.10 |
0.17 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
1.28 |
|
5 |
100 |
117.09 |
17.85 |
0.30 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
3.52 |
|
6 |
101 |
93.60 |
15.29 |
0.25 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
1.57 |
|
7 |
102 |
151.85 |
21.43 |
0.36 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
3.61 |
|
8 |
103 |
16.98 |
5.14 |
0.09 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
0.65 |
|
9 |
104 |
173.35 |
23.57 |
0.39 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
4.87 |
|
10 |
105 |
39.11 |
8.60 |
0.14 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
1.05 |
|
11 |
106 |
141.64 |
20.40 |
0.34 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
4.84 |
|
12 |
107 |
82.95 |
14.08 |
0.23 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
1.18 |
|
13 |
108 |
74.99 |
13.16 |
0.22 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
1.59 |
|
14 |
109 |
267.67 |
32.42 |
0.54 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
47.39 |
|
15 |
110 |
102.36 |
16.26 |
0.27 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
5.17 |
|
16 |
111 |
89.62 |
14.84 |
0.25 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
2.43 |
|
17 |
112 |
168.61 |
23.10 |
0.39 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
60.67 |
|
18 |
113 |
140.48 |
20.28 |
0.34 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
38.77 |
|
19 |
114 |
52.10 |
10.34 |
0.17 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
18.32 |
|
20 |
115 |
39.78 |
8.69 |
0.14 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
1.84 |
|
21 |
116 |
121.51 |
18.31 |
0.31 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
16.69 |
|
22 |
117 |
51.48 |
10.26 |
0.17 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
1.30 |
|
23 |
118 |
29.54 |
7.21 |
0.12 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
1.02 |
|
24 |
119 |
149.50 |
21.20 |
0.35 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
35.33 |
|
25 |
120 |
56.99 |
10.97 |
0.18 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
13.02 |
|
26 |
121 |
85.18 |
14.34 |
0.24 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
6.70 |
|
27 |
122 |
52.62 |
10.41 |
0.17 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
5.26 |
|
28 |
123 |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
|
29 |
124 |
22.19 |
6.04 |
0.10 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
0.77 |
|
30 |
125 |
36.00 |
8.16 |
0.14 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
0.82 |
|
31 |
126 |
19.99 |
5.67 |
0.09 |
66.00 |
130.85 |
52.00 |
10.68 |
1.07 |
0.71 |
|
32 |
127 |
_ |
_ |
|
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
در نهایت به منظور محاسبه ی دبي حداكثر محتمل با توجه به ابعاد دهانه پلهای موجود، سطح مقطع مورد نياز جهت عبور آب براي حداكثر سيلاب محتمل و حداکثر سرعت محتمل آب در هنگام رخداد سيلاب ، برآورد گرديد. که به منظور بررسی سطح مقطع مناسب برای عبور دبی حداکثر سیلاب از پل جدول (6) ارائه شده است.
جدول (6) تعداد پل های دارای ابعاد دهانه مناسب در دوره بازگشت های مختلف
|
تعداد پل های با ابعاد دهانه مناسب |
دوره بازگشت |
|
18 |
2 |
|
13 |
10 |
|
12 |
50 |
|
8 |
200 |
در بررسی مقاطع پل ها، از مجموع 32 حوضهکه در محدوده مورد مطالعه قرار داشتند 10 حوضه (کدهای106،113،114،116،117،118،119،120،123،127) به دلیل انکه در عرصه دارای آبراهه خاصی نبودند حذف گردیدندو مقایسه بررسی 22 حوضه باقیمانده بین روش های براورد سیلاب شامل استدلالی،فولر، شماره منحنی و مانینگ با دبی حداکثر محتمل عبوری از مقطع پل صورت گرفت که نتایج آن ها در نمودار(1)،(2)،(3)،(4) ارائه شده است.
نمودار(1)
مقایسه دبی های حداکثر در دوره بازگشت 2 سال با دبی حداکثر محتمل عبوری
نمودار(2) مقایسه دبی های حداکثر در دوره بازگشت10 سال با دبی حداکثر محتمل عبوری
نمودار(3) مقایسه دبی های حداکثر در دوره بازگشت50 سال با دبی حداکثر محتمل عبوری
نمودار(4) مقایسه دبی های حداکثر در دوره بازگشت200 سال با دبی حداکثر محتمل عبوری
با توجه به نمودار های فوق می توان این چنین برداشت کرد که در حوضه های 108 و 111 دلیل اختلاف فاحش در برآوردها میتواند به علت زمان تمرکز بسیار پایین باشد که این امر را میتوان با تاثیرگذاری دو مرحله ای طول آبراهه در روش ماکوس به این صورت که زیاد شدن طول آبراهه و کم شدن اختلاف ارتفاع به صورت همزمان ، کاهش شیب و تاثیر مجدد افزایش طول آبراهه اصلی ؛ توجیه کرد.
با جمع بندی همه ی موارد فوق می توان به نتایج کلی زیر اشاره کرد:
-حساسیت روش شماره منحنی به فاکتور مساحت بالاست. در مطالعه حاضر درحوضه های بالای 150 هکتار تخمین بسیار بالا و اکثراً غیرمنطقی است که با یافته های(.
-در اکثر موارد برآورد روش شماره منحنی بیشتر از روش فولر و روش فولر بیشتر از روش استدلالی است.
-نتایج حاصل از روش فولر و استدلالی در اکثر موارد به هم نزدیک هستند.
-هر چه مساحت حوضه بیشتر می شود اختلاف نتایج حاصل از روش استدلالی با فولر بیشتر می شود.
-با توجه به نتایج تعداد پل های دارای ابعاد دهانه مناسب در دوره بازگشت های مختلف به نظر می رسد که مبنای محاسبه ابعاد دهانه پل ها از طریق رابطه مانینگ بوده است که در اکثر موارد ابعاد دهانه پل را مناسب تشخیص می دهد در حالی که نتایج روش های استدلال ، شماره منحنی و فولر تخمین بالاتریست .
- بین روش استدلالی وفولر اختلاف معنی داری مشاهده نشد اما بین روش استدلالی و شماره ی منحنی همچنین روش فولر و شماره ی منحنی اختلاف معنی داری (
p<0.05) مشاهده شد.
- نتایج حاصل از برآورد مقاومت فشاری بتن پل ها به کمک چکش اشمیت نشان می دهد که بتن موجود جوابگوی نیروهای فشاری ناشی از بارهای زنده و مرده است .خاطر نشان می شود که استفاده از چکش اشمیت به منظور برآورد مقاومت فشاری بتن به صورت غیر مخرب بوده که نتایج حاصل از آن قطعی نبوده و قابل استناد نیست ولی معیاری است جهت تخمین مقاومت .
- مسئله مهم دیگری که حائز اهمیت است دوام بتن در مقابل سیکل های ذوب و یخ و در مقابل مواد معدنی موجود در خاک از جمله سولفات ها که سرطان بتن نیز نامیده می شود در منطقه مورد مطالعه است. در اکثر موارد سطح بتن ها ترک خورده و خوردگی آرماتور مشاهده گردید.
- در حدود 22% از پل ها در معرض آب شستگی از نوع خفیف هستند که با توجه به احداث شالوده های عمیق ایجاد شده در پل ها به نظر نمی رسد که این گونه آب شستگی ها مشکلی از طریق نیروی زیر فشار ایجاد کنند.
بحث ونتیجه گیری:
در اکثر موارد برآورد روش شماره منحنی بیشتر از روش فولر و روش فولر بیشتر از روش استدلالی است که می توان این چنین برداشت کرد که هر چه مساحت حوضه بیشتر می شود اختلاف نتایج حاصل از روش استدلالی با فولر نیز بیشتر می شود که همچنینتلوري (1382) به اين نتيجه رسيده است كه روش فولر به دليل در نظر گرفتن ويژگي‌هاي زمين ريخت شناسي كمي، پوشش گياهي و اقليم، روشي مناسب در برآورد بيشترين بده سيلاب در اغلب زير حوضه‌هاي منطقه مورد مطالعه بوده است .
منابع
-
اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان اصفهان ، شرکت مشاوره ای بلوط زاگرس اصفهان ، 1382 :طرح مرتع داری ظفرقند ، 42 ص
-
اداره مطالعات و طراحی معاونت آبخیزداری اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان اصفهان ،1380 :مطالعات اجرایی کنترل سیل ظفرقند ،53 ص
-
ادیبان، ح، 1380:کنترل و کاهش آبشستگی موضعی پایه پل با استفاده از شکاف در گروه پایه ها، دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان، پایان نامه کارشناسی ارشد،136 ص.
-
تلوری، ع.، ثقفیان، ب.، شریفی، ف.، عرفانیان، م.،1382: طرح ملی روش های برآورد سیلاب در حوزه های آبخیز، جلد سوم: بررسی و کاربرد فرمول های تجرب، شورای پژوهش‌های علمی کشور، 381 ص.
-
تلوری،ع.، 1376: گزارش نهایی طرح تحقیقاتی و آبسنجی و مقایسه برخی روش های تجربی برای برآورد دبی حداکثر لحظه ای در زیر حوزه های کرخه، مرکز تحقیقات و حفاظت خاک و آبخیزداری وزارت جهاد سازندگی.
-
زراتی، الف.،1379:نقش عوامل هیدرولیکی در طراحی پل ها ، انتشارات دانشگاه هرمزگان، چاپ اول
-
سازمان جهاد کشاورزی استان اصفهان ، مدیریت جهاد کشاورزی شهرستان اردستان ،1382 : طرح بهبود و اصلاح مراتع حوضه الگویی – اجرایی ظفرقند ،14 ص
-
سليماني ك.، يوسفي ع.، كوچك نژاد ق.، 1382: بررسي نقش عوامل فيزيوگرافيك حوزه بر دبيهاي حداكثر لحظهاي در زيرحوزههاي گرگانرود بهمنظور ارائه مدل منطقهاي سيلاب، مجله علوم كشاورزي و منابع طبيعي، زمستان 1382، 10(4)، 161-174.)
-
سيمافر، ش.، 1370: هيدرولوژي مهندسي، دانشگاه صنعتي سهند تبريز.
-
شفاعی بجستان، م، 1373:هیدرولیک رسوب، انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز
-
طالب بیدختی، ن.، شاهویی، ص.، بهنیا، ع.، بهبودی، ف.، صادقی، ح.، ملک، ع.، شریفی، ف.، 1382: فرهنگ تخصصی فرسایش و رسوب، مرکز انتشارات کمیسیون ملی یونسکو در ایران،386 ص.
-
علیزاده، ا.، 1374: اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، چاپ ششم، 634 ص.
-
قرباني ف.، فتحي مقدم م.، بينا م.، 1385: استفاده از روش رگرسيون چندگانه بمنظور مدلبندي منطقهاي سيلاب مطالعه موردي: حوزه آبخيز مارون، الله و جراحي، در لوح فشرده مجموعه مقالات هفتمين سمينار مهندسي رودخانه اهواز، 15-17 بهمن ماه 1385، مقاله كد 807.
-
مهدوي، م.، 1381: هيدرولوژي كاربردي، جلد دوم، انتشارات دانشگاه تهران، 437ص.
-
نجاتی، آ.، 1378: تحلیل منطقه ای سیلاب به روش هیبرید، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، پایان نامه کارشناسی ارشد، 120ص.
-
نجمایی، م.،1369: هیدرولوژی مهندسی. انتشارات دانشگاه علم و صنعت، جلد دوم.
-
Campbell, A.J., and R.C. Sidle. 1984 :prediction of peak flows on small watersheds in orgeon for use in culvert design. Water resource Bulletin, 20:1,P:9-14
-
Chiew, Y.M., 1992 :Scour protection at bridge piers. J,Hyd.Eng.,Asce,Vol.118, No.11, pp. 1260-1269,
-
Hjorth, P, 1975: Studies on the nature of local scour, Department of Water Research Engenering , lund .Inst. of Technology, Bulletin seriesA,No.46,
-
Hockiss,R.H., and B.E.Mc Callum.1995: peak discharge for small agricultural watersheds .J. Hydraulic Eng.121(1),P:36-48S
-
Jones, J. S., Kilgore, R.T. and Mistichell ,M.P., 1992: Effects of footing location on bridge pier scour, J,Hyd.Eng.,Asce,Vol.118, No.2, pp. 280-289
-
Kao S.E., Fogel M.M., Resnck S.D., 1973: Effect of urbanization runoff form small watershed, In: Proceeding of the 1973 Meeting Arizona Section, Arizona Academy of Science (3), 86-91.)
-
Melville, B. W. and Raudkivi, A.J., 1996: Effect of foundation Geometry on bridge pier scour , J,Hyd.Eng.,Asce,Vol.22, No.4, pp. 203-209,
-
Miller.J.B., and M.D.nNewson.1975: flood estimation from catchment characteristics .Proc. flood studies conference London,p:57-61
-
Mimiko ,M.1990: Regional analysis of hydrol;ogical variables in Greece,In: Regionalization in hydrology.Ed:bern.M.A. and Brilly.M.andBeiker, A.&Bonacci, O.Land publication190, p:195-202
-
Parola , A. C., Mahdavi , S.K., Brwan, B.W. and Khouri, A. E., 1996: effect of rectangular foundation geometry on local pier scour , J,Hyd.Eng.,Asce,Vol.122, No.1, pp. 35-40
-
Raudkivi,.A J.,andEttema, R., 1983: Clear-water scour at cylindrical piers. J. hydr. Engrg., ASCE, 109(3), 338-350
-
Riggs.HC.1990: estimating flow characteristics at gauged site IAHS publication,NO.190,PP:159-170
Sadeghi, S.H.R, Singh, J.K. and Das, G. 2000: Rainfall - runoff relationship for Amameh water- shed in Iran, In: Proceedings of International Conference on Integrated Water Resources Management for Sustainable Development, India: 796-804.
-
Sing, K. K., Verma, V. S., and Tiwar, N. I., 1995: Scour protection at circular bridge pier, 6th International symposium on river sedimentation, New delhi , India
Das, G. 2000: Hydrology and soil conservation engineering, Prentice Hall of India, Pp 70-75.
Mishra S. K. Tyaghij.v. Singh R. 2006: SCS- CN based modeling of sediment yield. Journal of hydrology.301 -322.
Walker, S.E. and Hawkins, R.H. 2003:Application of the SCS curve number method to Investigation of curve number procedure, Journal of Irrigation and Drainage Engineering,
117(6):911-917.
National Engineering Handbook, Section 4 (NEH-4). 1986. US Department of Agriculture, p
7.2-10.25.
بازدید : 11139
18 خرداد 1393 ساعت 01:44 ب.ظ