سالیان متمادی است انسان در تقابل با پدیده های طبیعی بوده و همواره در معرض خطرات ناشی از وقوع پدیده های زیانباری نظیر سیل قرار داشته است. در حال حاضر نیز سالانه خسارات مالی و جانی فراوانی بر اثر بروز سیلابهای عظیم به مردم وارد می شود. به طور مثال وقوع سیلاب در 12 استان کشور طی بهمن ماه سال 1371 باعث قربانی شدن بیش از 220 نفر و خساراتی بالغ بر دهها میلیارد ریال گردید (1).
مسئله مهم دیگری که همزمان با حرکت آب و وقوع سیلابها رخ می دهد. حرکت ذرات خاک از سطح حوضه های آبخیز و ورود این ذرات به مجاری طبیعی همچنین جابه جایی این ذرات در طول
رودخانه ها از نقطه ای به نقطه دیگر می باشد که اثرات جنبی و مضاعف بروز سیلابها محسوب گردیده و موجب روبگذاری یا فرسایش و تغییر در تراز بستر رودخانه و در نتیجه تغییر در تراز سطح آب می گردد. افزایش تراز بستر و بالا آمدن کف منجر به کاهش ظرفیت مجاری طبیعی شده. همچنین پر شدن مخازن سدها و کانالهای آبیاری از رسوب از سایر عوارض آن می باشد. بنابراین پیش بینی تراز سطح آب با در نظر گرفتن مسئله رسوب در مجاری طبیعی از اهمیت خاصی برخوردار است. تغییرات بستر رودخانه ها که به دو صورت بالا آمدن بستر (Aggradation) و کف کنی (Degradation) است یکی از پدیده های مهم مهندسی رودخانه می باشد. این امر زمانی بوجود
می آید که که وضعیت تعادلی پارامترهای مختلف رودخانه تحت شرایطی بهم بخورد. منظور از پارامترهای مذکور، دبی جریان، دبی رسوبات، مقطع و سیب رودخانه و اندازه مواد بستر می باشد. شرایطی که باعث بهم زدن این تعادل می باشد ممکن است طبیعی و یا توسط بشر باشد. مسائل فوق علاوه بر اینکه باعث تغییر رژیم رودخانه می شود سبب خواهد شد تا سازه های هیدرولیکی اطراف رودخانه نیز در مخاطره قرار گیرند.
پیش بینی شرایطی که تحت آن شرایط، بالا آمدن یا کف کنی بستر رودخانه بوجود می آید. همچنین تعیین میزان آن، در نتیجه چگونگی تاثیر آن بر شرایط هیدرولیکی رودخانه موضوعی است که از دیرباز مورد توجه مهندسین هیدورلیک قرار گرفته است. روشهای مختلفی نیز پیشنهاد گردیده است. تعدادی از این روشها با استفاده از فرضیات متعدد و بکار گیری اصول حاکم بر حرکت نخستین ذره (Incepient Motion) بوجود آمده اند و روابط جبری نسبت ساده ای را تشکیل می دهند که در آن پروفیل نهایی بستر را بدست می دهند. تعداد دیگری از روشها با بکار بردن فرضیات کمتری و بکار بردن معادله پیوستگی رسوب منجر به پیدایش معادله ای می شود که با حل آن می توان تغییرات بستر رودخانه را نسبت به زمان پیش بینی نمود.
بطور کلی روابط حاکم بر حرکت جریانهای سیلابی و جریان در مجاری فرسایش پذیر معادلات جریان غیر ماندگار موسوم به معادلات Saint Venant می باشند. از آنجا که تاثیر متقابلی بین تغییرات بستر و شرایط هیدورلیکی جریان وجود دارد در رودخانه های آبرفتی علاوه بر حل همزمان معادلات مذکور شامل:
1- معادله پیوستگی جریان (معادله بقاء جرم سیال) Continuity Equation
2- معادله ممنتم (معادله بقاء اندازه حرکت) Mcmentum Equation
لازم است معادله پیوستگی رسوب (Sediment Continuity Eqution) نیز حل شود. همچنین به دو معامله کمکی جهت برآورد ظرفیت حمل رسوب رودخانه و تعیین شیب خط انرژی نیاز می باشد. از قدیمیترین مدلهایی که در این رابطه بوجود آمده مدل HEC-6 می باشد که در سال 1977 توسط اداره مهندس ارتش امریکا تهیه گردیده است. در این مدل ابتدا پروفیل سطح آب با استفاده از معادله انرژی محاسبه می شود ( در این قسمت مدل ریاضی پیش بینی پروفیل سطح آب بر اساس جریان متغیر تدرجی برای کانالهای غیر فرسایشی موسوم به HEC-2 می باشد) و برای هر فاصله زمانی با بکار بردن معادله پیوستگی رسوب و یک رابطه تجربی برای محاسبه میزان رسوب حمل شده، پروفیل بستر را محاسبه می کند. مدلهای دیگری هم سپس از آن بوجود آمده اند که اکثراً به صورت
بسته های نرم افزاری به بازار عرضه شده اند.
مدل تهیه شده در این پایان نامه یک مدل ریاضی یک بعدی غیر ماندگار برای کانالهای فرسایش و غیر فرسایشی است که معادلات کامل جریان غیر ماندگار و معادله پیوستگی رسوب را بطور همزمان و با استفاده از روش عددی حل می نماید.
روشهای عددی شامل روش تقاضای محدود و روش المانهای محدود است ولی روش تقاضاهای محدود کاربرد بیشتری دارد. در روش تقاضاهای محدود. معادلات دیفرانسیل جزیی حاکم با استفاده از
شم های (Schemes) دیفرانسیل به معادلات جبری تبدیل می شوند. این شم ها متفاوت بوده و کاربرد آن ها در یک مسئله خاص ممکن است مزایا و معایبی را به همراه داشته باشد.
مسئله مهمی که در حل معادلات حاکم وجود دارد مسئله کوپلینگ (Couqling) بین معدلات جریان و رسوب است. منظور از کوپلینگ در نظر گرفتن تغییرات در کلیه متغیرها در محاسبه مقدار نهایی هر متغیر وابسته است و این کار با استفاده از شم دو مرحله ای پیش بینی و تصحیح میسر شده است. در هر مرحله معادلات مذکور بطور همزمان حل می شوند. به عبارت دیگر در صورتی که معادله پیوستگی رسوب بعد از حل کامل معادلات جریان حل می شد کوپلینگ ایجاد نمی گردید. بنابراین مدل حاضر یک مدل کوپل شده می باشد. ضمناً کوپلینگ بین معادلات باعث افزایش پایداری مدل نیز می گردد. کاربرد روشهای کوپل نشده در شرایطی که شیب کف زیاد باشد منجر به بروز ناپایداری عددی
می شود و جهت ایجاد پایداری بایستی از عملیات سعی و خطا در هر گام زمانی بهره جست ولی در مدل حاضر نیازی به سعی و خطا نیست و مدل از پایداری خوبی برخوردار است و همین امر زمان اجرای مدل را به شدت کاهش می دهد. همچنین کاربرد شم صریح مک.
تعاریف
2-3-مدل سازی (Modelling ) :
2-3-1- انواع مدلها:
2-3-2- مدلهای ریاضی :
2-4-3- انواع راه حلهای ریاضی:
2-4-روش خطوط مشخصه (Characteristic Metod):
روندیابی رسوب:
3-1-پدیده کف کنی و علل پیدایش آن:
3-1-1- اثرات کف کنی (Effect of degradation):
3-1-4- انواع دیگر کف کنی Anothor type of degradation)):
3-2- پدیده بالا آمدن بستر (Aggradation):
3-3- معادله پیوستگی رسوب (Continuty eguation of Sediment):
3-4 روشهای برآورد دبی رسوب:
3-4-1- انواع فرمولهای بار بستر:
3-4-3- فرمولهای محاسبه بارکل (دبی رسوبی کل)
شامل 34 صفحه فایل word
13 ص
سیل و سیلاب
آشنایی
در خلال یا پس از یک بارندگی شدید ، مقدار دبی رودخانه به سرعت افزایش یافته و درنتیجه آب از بستر عادی خود سر ریز نموده و دشت سیلابی و مناطق اطراف را دربر میگیرد. با بررسی دشت سیلابی قدیمی و آبرفتهای آن ، شاید بتوان با درجهای از تقریب احتمال وقوع و بزرگی سیلهای آتی منطقه را مشخص کرد. اصولا بزرگی سیلها و تکرار آنها در طول زمان تابع شدت بارندگی ، نفوذپذیری زمین و وضع توپوگرافی منطقه است.
البته امروزه به دلیل دخالتهای بی رویه در بسیاری نقاط که قبلا سیل نمیآمده ، طغیانهای بزرگی مشاهده میشود. فعالیت بشر به چند صورت احتمال وقوع سیل را افزایش میدهد. از آن جمله میتوان به ساختمان سازی در دشت سیلابی رود که مستلزم اشغال بخشهایی از آن است و باعث کاهش ظرفیت طبیعی رود میشود، اشاره کرد. به این ترتیب محدودهای از دشت سیلابی که در زمان طغیان زیر آب میرود، گسترده تر میگردد.
شهر سازیها و حذف گیاهان باعث کاهش مقدار آب نفوذی و افزایش آب سطحی میشود. حجم زیاد آب از یک طرف بر برزگی طغیان میافزاید و از طرفی با افزایش فرسایش ، رسوباتی به وجود میآورد که با برجای گذاشتن آنها ظرفیت بستر اصلی رود کاهش مییابد. موارد پیش معمولا تاثیر تدریجی دارند، ولی سیلهای ناگهانی و فاجعه آمیز اغلب بر اثر تخریب سدها و بندها ، ایجاد میشوند.
پیش بینی سیل
هدف از پیش بینی سیل برآورد دبی جریان و سطح سیلابی است که در یک دوره بازگشت مشخص (مثلا در یک دوره 25 ، 50 یا 100 ساله) احتمال وقوع آن وجود دارد. نتایج این پیش بینی که سیلاب طراحی نام دارد، به عنوان مبنایی برای انتخاب روشهای مقابله با سیل مورد استفاده قرار میگیرد. سیلاب طراحی معمولا بر مبنای هزینه لازم برای کنترل آن و میزان ریسک و خطری که تخریب سیستم کنترل سیلاب پیشنهادی برای جان انسانها دارد، انتخاب میشود.
در مواردی که گسیختگی سازه آبی منجر به از دست رفتن جان انسانها و اموال زیادی بشود، طراحی بر مبنای سیلابها با احتمال رخداد کمتر و دوره بازگشت طولانی تر ، مثلا سیلاب 1000 ساله و حتی بیشتر ، انجام میشود. سطح گسترش و ارتفاع این سیلابها بیش از سیلابهایی است که از احتمال رخداد بیشتری برخور دارند. پیش بینی سیلاب طراحی به دو صورت تحلیلی و زمین شناسی انجام میشود که اغلب مکمل یکدیگرند. عواملی که برای پیش بینی تحلیلی سیلاب مورد توجه قرار میگیرند شامل موارد زیر است.
بررسی توپوگرافی بخشی از حوضه آبریز که جریان آب را به منطقه مورد مطالعه تامین میکند.
تعیین نوع پوشش سطح زمین (سنگ ، خاک ، گیاهان) ، جهت تخمین نسبت آب جاری شده به آب نفوذی و تبخیرشده.
تعیین بزرگترین رگبار و بارندگی محتمل با توجه به دادههای موجود.
توجه به فصل ، زیرا شرایطی مثل اشباع بودن زمین از آب یا پوشیده بودن سطح آن از برف تاثیر مستقیمی بر جریان سطحی آب دارند.
تعیین ظرفیت ذخیره بستر اصلی رود و دشت سیلابی اطراف آن ، تغییرات احتمالی در ظرفیت ذخیره بخشهای پائین رود در آینده نیز مورد توجه قرار گیرد.
مقاله با عنوان سیل و سیلاب در فرمت ورد در 13 صفحه و شامل مطالب زیر می باشد:
آشنایی
پیش بینی سیل
محاسبه حداکثر سیل محتمل
اهمیت پیش بینی وقوع سیل
سیل و امواج مد
تفاوت سیل با طغیان
معمولاً سیل در اثر عوامل زیر ایجاد میشود
سیلابها بر دو گونهاند
مهمترین خسارات سیل
اقدامات قبل از وقوع سیل
اقدامات هنگام سیل
منابع
ارزیابی پهنه بندی سیل در رودخانه های فصلی و تاثیر سازه های متقاطع بر آن
Appraisal of flood surface damming in seasonal rivers and the effect of cross structures on it
چکیده :
در طول تاریخ همواره سیل ها بخشی از زندگی انسانها بوده اند. سیل یک پدیده طبیعی قابل تکرار می باشد که ممکن است در اثر دخالت های بشر در طبیعت و استفاده ناصحیح از منابع طبیعی نیز ایجاد شود. سیل ها سالیانه خسارت های زیادی را به بار می آورد که در دهه های اخیر میزان این خسارت ها زیاد شده است.
تحقیقات نشان می دهد پهنه بندی سیلاب به عنوان یکی از روش های مدیریتی مواجهه با سیلاب از کاربرد فراوانی برخوردار بوده که امکان ارسال هشدارهای مناسب در مواقع خطر سیل و تسهیل عملیات امداد و نجات را فراهم می کنند. بنابراین امروزه نقشه های پهنه بندی سیل یکی از اطلاعات پایه و مهم در مطالعات طرح های عمرانی در دنیا محسوب می شود. از طرفی دیگر رودخانه ها تحت تاثیر عوامل مختلفی نظیر زمین شناسی، خصوصیات آبرفتی، مشخصات هیدرولوژیک حوزه آبخیز، شرایط هیدرولیکی جریان و نیز نحوه بهره برداری می باشند. که ایجاد سازه های تقاطعی مانند پل در مسیر رودخانه ها موجب تغییر در الگوی جریان، هندسه آبراهه و تغییرات سطح آب و در نتیجه پهنه بندی را تحت الشعاع قرار می دهد. حوزه مورد مطالعه در این تحقیق واقع در استان اصفهان می باشد، رودخانه زاینده رود بزرگترین و مهمترین رودخانه حوضه آبریز باتلاق گاوخونی می باشد که از دامنه های شرقی زاگرس سرچشمه گرفته و در جهت غرب به شرق جریان دارد، شاخه اصلی رودخانه شور از ارتفاعات همگین سرچشمه گرفته و رواناب ارتفاعات تنگ آهن، واوشاتاج احمد را از جنوب و آب کوه عبدالنبی را از شمال زهکشی می نماید و به آب رودخانه زاینده رود می پیوندد. با توجه به ماده ۱ آیین نامه شماره ۴۸۵۵۶/۳۱/۰۰ مورخ ۱۳۷۹/۸/۳ پیشنهادی وزارت نیرو و مصوبه ۱۳۷۹/۸/۱۱ هیأت دولت، بستر آن قسمت از رودخانه، نهر یا مسیل است که در هر محل با توجه به آمار هیدرولوژیک با دوره برگشت ۲۵ ساله به وسیله وزارت نیرو تعیین می شود و حریم آن قسمت از اراضی اطراف رودخانه است که بلافاصله پس از بستر قرار دارد و اعم از اینکه آب دائم یا فصلی داشته باشند، از یک تا بیست متر خواهد بود، لذا تمامی نتایج براساس دبی با دوره بازگشت ۲۵ ساله استخراج شده است.
در این تحقیق با استفاده از داده های هیدرولوژیکی، مقاطع عرضی و بازدید صحرایی و نرم افزارهایHec-Ras و Land Development به بررسی نقش سازه های تقاطعی از جمله پل و کالورت بر عمق و پهنه سیل ها با دوره بازگشت های مختلف برای رودخانه فصلی شور در استان اصفهان پرداخته شده که نتایج قابل قبولی به دست آمده است.
فرمت :pdf
تعداد صفحه :۱۹۰
ایران در سالهای اخیر سیلهای مخربی را تجربه کرده است . سیلهای ناگهانی معمولا در حوزه های کوچک و پر شیب که بارندگی های شدیدی در آنها رخ می دهند ، مشاهده می شوند .وقوع بارش های سیل آسا و ناگهانی نه تنها در ایران بلکه در اغلب نقاط جهان ، بخصوص در فصل تابستان ودر مناطق حاره و جنب حاره ، دیده می شود . اثرات مخرب این سیل ها بر اقتصاد و توسعه اقتصادی کشورها ، بطور فزایندهای اهمیت دارد . در حالیکه ایران کشوری خشک محسوب شده ، بطوریکه میانگین بارش آن یک سوم متوسط جهانی بارندگی است ، با این حال سیل از جمله مهمترین حوادث طبیعی در ایران است . اقلیم ایران بسیار متنوع بوده و هر ساله سیلهای مخربی در آن بوقوع می پیوندد . خسارات اجتماعی ، اقتصادی و زیست محیطی این سیلها روز به روز در حال افزایش است .آمار واطلاعات نشان می دهند که نه تنها تعداد وشدت سیلها در سالهای اخیر رو به افزایش است ، بلکه خسارت اقتصادی ، اجتماعی و زیست محیطی آن نیز رو به فزونی است . افزایش جمعیت ، اشغال دشت های سیلابی وکاربردی نا مناسب اراضی ، از جمله دلایل وقوع سیل است . بنابراین اقدامات کاهش خسارات و کنترل سیل از اولویتهای مهم بوده و نیازمند توجه بیشتر وساماندهی منابع برای اطمینان از دستیابی به توسعه پایدار می باشد .
علاوه بر موارد فوق الذکر ، تغیرات شدید آب وهوایی در قالب گرم شدن کلی جهان ، منجر به تغییر الگوهای دما و بارش وپدید آمدن ناهنجاریهای اقلیمی در اغلب نقاط جهان شده است . در این راستا فعالیتهای انسانی ما نند تخریب جنگل ها و چرای مراتع توسط دام ، موجب از بین رفتن پوشش گیاهی مناطق جنگلی ، مراتع و کاهش ظر فیت پذیرش آب این مناطق شده است .لذا با اندک بارشی حجم وسیعی از رواناب ایجاد شده و تبدیل به سیل می گردد.
برخی دانشمندان معتقدند که شرایط آب وهوایی غیر عادی سال 2001 و 2002 میلادی که باعث تلفات انسانی بسیاری در سراسر جهان شده است ، ناشی از پدیده جوی النینو است . النینو علاوه بر سال 2002 ، چهار سال قبل از آن یعنی سال 98-1997 نیز ظاهر شده بود . در آن سالها نیز موجب به وجود آمدن سیلابها و خشکسالی ها ی مخربی در امریکا ی جنوبی ، آفریقا و شرق آسیا شد. در سال 2002 اغلب کشورها دارای شرایط آب وهوایی بسیار متضادی بوده اند ؛ بطوریکه برخی کشورها از گرمای سوزان وخشکسالی ودر همین حال برخی دیگر از مناطق از باران های سیلابی رنج برده اند . این شرایط متضاد در فروردین ماه سال 1382 نیز در کشورمان رخ داد: بعنوان نمونه در فاصله 20 تا 30 فروردین ماه گرمای بی سابقه ای در مقایسه با دوره آماری فروردین ماه رخ داد ؛ در حالیکه در 30 و31 فروردین ماه شاهد ریزش برف وسرمای شدید وبه دنبال آن وارد شدن خسارت زیاد به بخش کشاورزی بودیم .
شمال استان خراسان واستان گلستان هم در طی سالهای اخیر از آثار این نا هنجاریهای اقلیمی به دور نبوده اند . وقوع دو سیل مخرب تابستانه در سال های 1380 و 1381 دو نمونه از این ناهنجاری های اقلیمی هستند. در این مطالعه ضمن بررسی وتحلیل کلی رخدادهای سیل در کشور ، رخدادهای سیل در سایر کشورها ، دینامیک وسینوپتیک حاکم بروقوع سیل و رخدادهای سیل خراسان در تابستان سالهای 1380و1381 مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.
فصل1- مبانی نظری بارش های سیل آسا
1-1- مفاهیم پایه ای بارش4
1-2- شاخص های موثر در بارش های تابستانه (همرفتی)5
پایداری بسته هوا 5
پایداری مطلق 6
شاخص شولتز10
سطح همرفت آزاد 11
شاخص ناپایداری SWEAT 12
انرژی پتانسیل در دسترس (CAPE) 14
1-3-. فرآیندهای بارش در زمستان16
برخی فرآیندهای ترمودینامیکی 16
صعود جبهه سرد 17
هسته رودباد 21
جبهه زائی23
فصل 2-سابقه مطالعات بارش های سیل آسا در ایران و جهان
مقدمه25
2-1.مورد مطالعاتی اول :26
اقلیم شناسی سینوپتیک سیلابهای سنگین صحرای نقب26
وضعیت اقلیمی وهیدرولوژیکی منطقه26
داده ها و روش کار 27
الگوهای سینوپتیکی وقوع سیل 29
2-2.مورد مطالعاتی دوم :34
2-3 مورد مطالعاتی سوم : 51
الگوهای موثر بر بارش های جنوبغرب ایران 52
بررسی الگوهای ماهانه توفانهای جنوبغرب ایران 56
جمع بندی65
فصل 3- الگوهای سینوپتیکی وقوع بارش های سیل آسای تابستانه درشمال استان خراسان
مقدمه 68
1-3. الگو های مورد بررسی 69
الف- پر فشار دریای خزر71
ب- تراف سطوح فوقانی جو 75
ج- کم فشار دشت کویر 78
د – تلفیق جت استریم قطبی و جنب حاره ای 80
جمع بندی 83
مراجع84