سایت دانلود

یک سایت دیگر با وردپرس فارسی
محیط زیست

پروژه رشته محیط زیست درمورد وقوع سيلاب و آثار مخرب آن – قسمت دوم

 

بطور مثال رودخانه اي با شيب زياد در نظر بگيريد كه مواد بستر آن تقريباً يكنواخت مي باشد. در حين انجام پروسه كف كني، مواد بيشتري از قسمتهاي بالا دست يعني نزديكي هاي سد و مواد كمتري از قسمتهاي پايين دست برداشته مي شود. در اثر اين عمل شيب رودخانه كاهش مي يابد. كاهش شيب تحت تاثير نقطه كنترل در پايين دست مي باشد، اين نقطع ممكن است يك سد انحرافي باشد. كاهش تدريجي شيب بستر رودخانه باعث مي شود تا پديده كف كني متوقف شود.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

حال چنانچه مواد بستر غير يكنواخت باشند، در ابتداء كه شيب زياد است، احتمالاً تمام ذرات بستر در حركت خواهند بود. از آنجائيكه تنش برشي در بستر رودخانه    تابعي از شيب بستر
مي باشد. با كاهش شيب تنش برشي به حدي خواهد رسيد كه از تنش برشي بحراني براي ذرات D90 يا D80 كمتر شده، در نتيجه اين ذرات در بستر باقي خواهند ماند كه تقريباً تمام سطح بستر را
مي پوشانند. اين كار با گذشت زمان و تجمع تدريجي ذرات درشت تر در سطح كف رودخانه بوقوع مي پيوندد. كه اين امر باعث توقف عمل كف كني گرديده و همانطور كه خواهيم ديد اين لايه درشت دانه را ( Armor Coat) نامند.

3-1-3- آرمورينگ بستر رودخانه در اثر كف كني:

ذرات ريز موجود در مواد بستر در پايين دست سدها به آساني بوسيله جريان حمل مي شوند و ذرات درشت در كف رودخانه باقي مي مانند. اگر نيروي درك (Drag Force) ناشي از جريان آب جهت حركت دادن ذرات درشت دانه كافي نباشد. هيچگونه فرسايشي در بستر روي نخواهد داد چرا كه بتدريج بستر رودخانه داراي يك پوشش از ذرات درشت دانه گرديده و بطور مثال اگر (mm) D50=5 بوده و اين مقدار به (mm) D50=30 افزايش يافته و اين تغيير باعث كنترل نسبي فرسايش مي شود و نيروي درك جريان توان فرسايشي اين لايه و جابه جايي ذرات آنها نخواهد داشت، و اين در حالي است كه رودخانه هنوز ظرفيت حمل مواد بستر را دارد. اين لايه ايجاد شده را ( Armor Coat ) و اين پديده را آرموينگ گويند. هرگاه نيروي درك ناشي از جريان كه بر روي ذرات بستر عمل مي كند بزرگتر از نيروي مقاوم ايجاد شده به وسيله ذرات كف باشد. ذرات و مواد بستر همواره جابه جا شده و تحت چنين شرايط نامتعادلي هيچگاه پديده آرموينگ بوقوع نخواهد پيوست. ممكن است كه لايه زيرين لايه آرمور حاوي مواد ريزدانه باشد، حال اگر سيل عظيمي رخ دهد و شرايط هيدروليكي تشديد شود. احتمال دارد لايه مذكور از بين برود و دوباره فرسايش و كف كني ادامه يابد، تا اينكه مجدداً لازه آرمور تشكيل گرديده و فرسايش كنترل شود.

روشهايي براي پيش بيني تشكيل اين لايه و عمق تشكيل آن وجود دارد و اينكه آيا به طور كلي اين لايه بوجود خواهد آمد يا خير.

3-1-4- انواع ديگر كف كني   Anothor type of degradation)):

از انواع ديگر پديده كف كني عبارتند از :

1- پايين افتادن سطح مبنا                 (Lowering of base level)

يكي از دلايل فرسايش پيشرونده و شتابنده در مجاري طبيعي پايين افتادن سطح مبنا مي باشد،
كف كني بستر رودخانه ممكن است پايين افتادن سطح مبنا را در پايين دست مجرا طي مدت نسبتاً كوتاهي جلو بياندازد. در اين حال پروفيل طولي بستر تغيير مي يابد. با توجه به شكل (3-3) مشخص مي گردد كه اين نوع كف كني با تغيير تراز بستر در نقطه انتهاي پايين دست مجرا رخ مي دهد. سپس اين تغيير به سمت بالا دست حركت مي كند. ممكن است اين حالت شرايط محل ارتباط يك رودخانه به يك درياچه يا هور باشد كه با تغيير شرايط هيدروليكي شيب خط انرژي در محل تلاقي افزايش يافته و به علت تغيير شرايط هيدروليكي بستر دچار كف كني مي گردد. پس اين تاثير به بالادست منتقل مي شود. همچنين در محل اتصال دو شاخه جريان ممكن است اين حالت رخ
مي دهد.

2- حركت نقاط شيب به سمت بالا دست                    (Knick point migration):

وجود نقاطي كه در آن محل شيب كف مجرا بطور ناگهاني تغيير يافته است ( به اين نقاط
Kinck Point گفته مي شود). باعث مي گردد كه در شرايطي بعلت افزايش تنش برشي در محل تغيير شيب، نقطه اتصال دو سطح شيب دچار فرسايش گرديده و مواد بستر به سمت پايين دست حركت مي نمايند. و اين در حالي است كه نقطه تغيير شيب جديد به بالا دست منتقل مي گردد. پس اين پديده نيز نوعي كف كني است.

3-2- پديده بالا آمدن بستر (Aggradation):

اگر ميزان مواد رسوبي وارده به يك رودخانه بيشتر از طرفيت حمل رسوب رودخانه باشد، بخشي از اين موارد رسوبي در بستر رودخانه ته نشين شده و در نتيجه تراز كف رودخانه افزايش مي يابد كه اين پديده را اصطلاحاً بالا آمدن بستر (Aggradarion) گويند. اين پديده كي از علل اصلي كاهش ظرفيت كانالها و رودخانه ها بوده كه نتيجه آن افزايش تراز سطح اب و سرريز شدن سيل بندهاي رودخانه ها مي باشد. يك نمونه بارز روسبگذاري و بالا آمدن بستر را مي توان در افزايش كلي ارتفاع بستر رودخانه هاي ساحلي منتهي به مخازن سدها و هورها، همچنين رودخانه هاي جز و مدي مشاهده نمود. وقوع پديده بالا آمدن بستر اغلب به علت افزايش ميزان بار روسوبي در يك قسمت از رودذخانه آغاز مي شود و اين در شرايطي است كه نغيري در دبي و اندازه رسوبات بستر صورت نگرفته باشد.

رسوبگذاري در مخازن سدها نيز شكل ديگري از بالا آمدن بستر مي باشد. با احداث سدي بر روي يك رودخانه در بالادست سد ردياچه اي ايجاد مي شود. سپس به علت تشكيل فرار آب (Back Water) در بالا دست مخزن سرعت جريان رودخانه به سمت مخزن كاهش مي يابد، لذا ذرات درشت دانه رد مسافت دورتري از سد ته نشين مي شوند و ذرات ريزتر در محلي نزديك تر به سد ته نشين مي شوند، با ادامه اين روند به ويژه در مخازن كوچك سدهاي انحرافي با سرعت بيشتري انجام شده و بعضاً بستر رودخانه تا نزديكي تاج سد و يا بيشتر از آن بالا مي آيد و جزاير بزرگي در بالا دست اين سدها تشكيل گرديده كه تا حدودي مشكلاتي در آبگيري از مخزن سد ايجاد مي نمايد.

بنابراين مشاهده مي شود كه بستر رودخانه هاي آبرفتي بطور مداوم در حال تغيير مي باشد. اين تغييرات كم يا زياد تابع شرايط هيدروليكي رودخانه بوده و بسته به شرايط يكي از دو پديده كف كني (Degradation) يا بالا آمدن بستر (Aggradation) در رودخانه بوقوع مي پيوندد. از آنجائيكه اين تغييرات بطور مستقيم بر پروفيل سطح آب تاثير مي گذارد، لازم است كه در حل معادلات
(ST. Venant) يا هر معامله ديگري كه پروفيل سطح آب را مشخص مي كند، تغييرات پروفيل بستر و تراز كف را در نظر گرفت.

بين بار رسوبي وارده به هر قطعه از رودخانه، ميزان رسوبگذاري يا فرسايش و اندازه با رسوبي خارج شده از اين قطعه يك ارتباط منطقي و رياضي وجود دارد كه همانند جريان آب عبوري از يك كانال، تابع اصل بقاي جرم يا قانون پيوستگي مي باشد. بنابراين معادله اي تحت عنوان معامله پيوستگي جرم رسوب (Continuty eq. of Sediment) بر تغييرات بستر حاكم مي باشد و لازم است سه معادله پيوستگي جريان و ممنتم و معامله پيوستگي جرم رسوب باهم حل كردند تا تغييرات بستر رودخانه همزمان با پروفيل سطح آب مشخص گردد.

3-3- معادله پيوستگي رسوب (Continuty eguation of Sediment):

به منظور تعيين ارتباط پيوستگي رسو. قطعه اي از كانالي را كه مواد رسوبي حمل مي كند به طول DX در نظر مي گيريم (شكل 3-5). اگر qs دبي حجمي رسوب وارده به اين كانال در واحد عرض و B عرض قطعه مورد نظر در وسط باشد بنابراين كل دبي رسوب حمل شده از اين برابر با qsB خواهد شد. دبي خالض رسوب وارده به اين قطعه از كانال را با تغييرات زماني حجم رسوب در اين قطعه از كانال به شرح ذيل مساوي قرار داده، خواهيم داشت:

حجم رسوب وارده به كانال از مقع بالا دست(1)                               

حجم رسوب خارج شده از كانال در پايين دست(2)           تغييرات زماني حجم رسوب                                      

تغييرات زماني حجم رسوب= حجم رسوب خارج شده – حجم رسوب وارده

                                      (2)                  (1)

(3-1)  

Z: ارتفاع كف كانال از يك سطح مبنا

P : پوكي مصالح كف كانال (Porosity)

: وزن مخصوص مواد بستر

در استخراج معادله (3-1) فض شده است كه مقدار مواد رسوب معلق حمل شده از اين قطعه كانال نسبت به زمان تغيير قابل توجهي نمي كند، البته اين فرض از اين قطعه كانال نسبت به زمان تغيير قابل توجهي نمي كند، البته اين فرض هميشه صادق نخواهد بد. با مرتب كردن معادله (3-1) بدست مي آيد:

(3-2)                                                                     

يا qsB مقداري ثابت مي باشد و آنگاه داريم:

(3-4)                                                                       

همچنين اگر عرض كانال ثابت باشد معادله پيوستگي را مي توان به صورت زير نوشت:

(3-5)                                                                     

لازم به ذكر است كه در صورتي معادلات فوق دقيق خواهند بود كه qs فقط شامل بار بستر باشد.

تغييراتع بار معلق را نيز مي توان با معرفي يك ترم اضافي در معادله پيوستگي كه تغييرات در غلظت بار رسوبي معلق را نسبت به زمان نشان مي دهد به حساب آورد و در آن حالت معادله پيوستگي براي يك كانال عريض به صورت زير خواهد بود.

(3-6)                                                           

كه در آن Cs متوسط غلظت بار معلق و برابر نسبت qs/q مي باشد و h عمق جريان است و اين ارتباط را به صورت زير نيز مي توان نوشت:

(3-7)                                                           

اين ارتباط تغييرات بستر رودخانه را به ميزان مواد رسوبي حمل شده ربط ميدهد. در ارتباط (3-7) در صورتي كه باشد يعني بستر در حال كف كني و پايين رفتن است (Degradation). و در حالت ديگر اگر باشد بستر در حال بالا آمدن (Aggradation) و روسبگذاري مي باشد.

3-4 روشهاي برآورد دبي رسوب:

شايد بتوان گفت دستيابي به روشي كه بتواند تخمين خوبي از دبي رسوبي به دست دهد از جمله مهمترين اهداف مطالعه جريانهايي است كه درون بسترهاي آبرفتي حركت مي كنند. متاسفانه روشها و روابط موجود براي محاسبه دبي رسوبي، اغلب بطور كامل رضايت بخش نبوده و در طرحهايي كه نياز به اين برآورد مي باشد نمي توان بطور جدي به اين روشها اعتماد كرد و اين روشها در بهترين حالت صرفاً يك تخمين و راهنماهايي براي اصلاح مي باشند و مهندسين بايستي متكي به تجربيات و قضاوتهاي مهندسي خود باشند.

بار رسوبي در حال حركت در رودخانه متشكل از دو بخش اصلي است، بار بستر (Bed load) و بار معلق (Suspended load)، به مجموع اين دو، بار كل (Sediment Discharg) شناخته مي شود. معمولاً قسمت اعظم بار كل را بار معلق تشكيل مي دهد و اين مقدار به حدود 90 درصد نيز مي رسد. البته رودخانه هايي نيز وجود دارند كه عكس اين حالت را دارا مي باشند مثلاً اغلب رودخانه هاي اروپا بار معلق كمي حمل مي نمايند. در تمام رودخانه ها بار معلق اندازه گيري مي شود ولي اندازه گيري بار بستر مشكل است و اين اغلب به علت ضخامت كم لايه اي است كه بار بستر در آن لايه حركت مي كند. اين ضخامت معمولاً سه برابر قطر ذره اي كه 35 درصد ذرات داراي قطر كوچكتري از آن مي باشند در نظر گرفته مي شود (3D35 )، به همين دليل در بيشتر موارد فقط بار مواد بستر محاسبه مي شود. روشهاي متعددي براي برآورد بار بستر و بار معلق وجود دارد، همچنين روشهايي وجود دارد كه مستقيماً بار كل يا دبي رسوبي را بدست مي دهند. روشهاي اخير را به دو دسته تقسيم گرديده اند:

1- روشهاي ميكروسكوپي                             Microscopic Methods

2-روشهاي ماكروسكوپي                              Macroscopic Methods

روشهاي ميكروسكوپي، بار رسوبي كل را به بار معلق و بار بستر يا بار اندازه گيري شده و اندازه گيري نشده تقسيم مي كنند. در اين روشها بطور مثال بار بستر با استفاده از روابط بار بستر محاسبه شده و با بار معلق اندازه گيري شده جمع مي شود تا بار كل بدست آيد. مثلاً روشي مانند انيشتين

(Eindtein’s estimates) بار بستر و بار معلق را جداگانه با استفاده از روشهاي تحليلي ارائه مي دهد.

روشهاي ماكروسكوپي، براين منبا استوارند كه، پروسه تعليق به طور كلي يك سطح پيش رفته از كشش در امتداد بستر است. بنابراين ميزان كل رسوب حمل شده مقدمتاً بايستي به پارامتر برشي مربوط گردد و در اين ارتباط بين بار بستر و بار معلق فرقي وجود ندارد. روابط پيشنهادي در اين دسته روشها و فرضيات مبني بر تجربه و آزمايش مي باشند.

لازم به ذكر است كه روشهايي كه به قطر ذرات توجه كرده اند بر دو قسم هستند، برخي قطر ذرات يا D50 را به عنوان نماينده ذرات رسوب در نظر مي گيرند و بعضي ديگر از روشها، منحني دانه بندي مواد رسوبي را در نظر گرفته و آنرا به چند قسمت تقسيم مي نمايند و از هر قسمت با متوسط گيري، يك قطر سپس ميانگين وزني بار رسوبي حمل شده را بدست مي آورند. قطر موثر ذرات dm را نيز مي توان با استفاده از ارتباط يافت كه Pi درصد وزن قسمتهاي منحني دانه بندي و dsi نيز متوسط هندسي دو قطر ابتدا و انتهايي قسمت مربوطه مي باشد.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *