ارزیابی ظرفیت انتقال رسوب در رودخانه‌های با مواد بستری درشت‌دانه (حوضه فرامرزی زاب)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ایران

2 دانشیار مهندسی رودخانه، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

مهم‌ترین خصوصیات رودخانه­ها با مواد بستری درشت‌دانه، توسعه لایه سطحی مقاوم در کف بستر در شرایط جریان­های کم تا متوسط و افزایش درجه ناپایداری و شدت بار رسوبی در شرایط جریان­های سیلابی است. هدف اصلی در تحقیق حاضر، ارزیابی تناسب کاربرد روش­های هیدرومتری و هیدرولیکی در برآورد بار رسوبی (معلق، کف و کل) در سه بازه شاخص با مواد بستری درشت‌دانه در حوضه رودخانه فرامرزی زاب (دربکه، گرژال و بریسو) است. مطالعات میدانی برای تهیه نقشه و مشخصات لایه­های سطحی و زیرسطحی بستر در سه بازه انجام شده و مدل رایانه­ای انتقال رسوب و مدل جریان واسنجی شده، استفاده گردید. حساسیت و درجه اطمینان برآورد بار رسوبی از روش­های مختلف نسبت به خصوصیات فیزیکی مواد بستری در شرایط مختلف جریان، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که احتساب خصوصیات دانه­بندی لایه زیرسطحی بستر در محاسبات بار رسوبی، برآورد مطمئن­تری ارایه می­نماید. برآورد بار معلق از رابطه انشتین (Einstein., 1950) با متوسط خطای نسبی %91- در هر سه بازه بهتر بود. با نبود داده­های بار کف، بر اساس دامنه اعتبار نسبت تجربی بار کف به بار کل در رودخانه­های بستر درشت‌دانه، ارزیابی بار رسوبی کف به ترتیب از سه رابطه شاکلینچ (Schoklitsch., 1934)، انشتین، و پارکر (Parker., 1990)؛ و برآورد بار رسوبی کل به ترتیب از سه رابطه انگلوند و هانسن (Engelund and Hansen., 1967)، کریم و کندی (Karim and Kennedy., 1990)، و انشتین نتایج قابل اعتمادتری داشتند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Sediment Transport Capacity in Rivers with Coarse-bed Material (Zab Transboundary Basin)

نویسندگان [English]

  • hamzeh Bazian 1
  • mahdi Yasi 2
1 Former M.Sc. Student in Hydraulic Structures, Department of Water Engineering, University of Urmia, Iran.
2 Associate Professor of River Engineering, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, University of Tehran, Iran.
چکیده [English]

The main characteristic of the flow in coarse-bed rivers are the development of an armor layer during low to mean flow and the increase of channel instability and sediment load during flood flows. Hence, the process of flow and sediment transport is different and more complex in coarse-bed rivers than in sand-bed rivers. The main aim of the present study is to evaluate different mode of sediment transport (i.e. bed load, suspended load, and total load) from hydrometric and hydraulic methods, in coarse-bed river reaches. Three river reaches in the Zab transboundary river basin (Drebkeh,Gerjal, and Briso) were selected as representatives of coarse-bed rivers. In each of these reaches, river survey and characteristics of surface and subsurface layers were determined. A sediment transport model (STM) was used to compute sediment load from different relationships. The flow characteristics were determined from the calibrated HEC-RAS flow model, as input to STM model. The sensitivity and reliability of the estimated sediment loads are examined under different flows and physical properties of bed materials. The results indicated that the sediment transport capacity is well predicted when the characteristics of the sub-surface bed layer are introduced. The relationship of Einstein (1950) is the best fitted for the calculation of suspended loads with an average error of -91% in the three river reaches. With the lack of bed-load data, the order of 40% to 80% for the ratio of bed load to total load in coarse-bed rivers is considered. For the prediction of bed load, the methods of Schoklitsch (1934), Einstein (1950), and Parker (1990); and for total sediment load, the relationships of Engelund and Hansen (1967), Karim and Kenedy (1990), and Einstein (1950) are found to be more reliable, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coarse-bed river
  • Lavin River
  • Sediment transport
  • STM model
  • Zab River

حمزه­پوری،ر. 1383. ارزیابی بار رسوبی در رودخانه­های با مواد بستری درشت‌دانه. پایان‌نامه کارشناسی ارشد تاسیسات آبیاری، دانشگاه ارومیه، ارومیه.

یعقوبی،ب. 1380. ارزیابی بار رسوبی در رودخانه­های با مواد بستری درشت‌دانه (رودخانه نازلو). پایان‌نامه کارشناسی ارشد تاسیسات آبیاری، دانشگاه ارومیه، ارومیه.

یاسی،م.، حمزه­پوری،ر و پیش­علمی،ا. 1391. مدل رایانه­ای ارزیابی بار رسوبی در رودخانه­ها (مدل انتقال رسوب STM). طرح پژوهشی مشترک دانشگاه ارومیه و وزارت نیرو (شرکت سهامی آب منطقه‌ای اردبیل)، ایران.

Almedeij,J.H and Diplas,P. 2003. Bed load transport in gravel bed streams with unimodal sediment. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE. 129.11: 896-904.

Habersack,H.M and Laronne,J.B. 2002. Evaluation and improvement of bed load discharge formulas based on Helly-Smith sampling in an Alpine gravel bed. Journal of Hydraulic Engineering. 128.5:484-98.

Hey,R.D., Bathurst,J.C and Thorne,C.R. 1985. Gravel-bed rivers: Fluvial processes, Engineering and Management. Wiley Publication, New York 875 p.

Przedwojski,B., Blazejewski,R and Pilarczyk,K.W. 1995. River training techniques: Fundamental, design and application. A.A. Balkema, Rotterdam, N.L., 625 p.

van Rijn,L.C. 1993. Principles of sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas. AQUA Publication, N.L., 360 p.

Vanoni,V.A. 2006. Sedimentation Engineering. ASCE, Manual No. 54, Reston Publication, Virginia, 627p.

Yang,C.T. 1996. Sediment transport: Theory and practice. Mc. Graw – Hill Co., New York, 190 p.

Yang,C.T. 2006. Erosion and Sedimentation Manual. United States of Beurea of Reclamation, Denver, Colorado.

Yang,Sh.Q and Lim,S.Y. 2003. Total Load Transport Formula For Flow in Alluvial Channels. Journal of Hydraulic Engineering. 129.1: 68-72.

Yang,C.T., Marsooli,R. 2010. Recovery factor for non-equilibrium sedimentation processes, Journal of Hydraulic Research. IAHR. 48.3: 409-413.

Yasi,M., Hamzepouri,R and Yasi,A. 2013. Uncertainties in the Evaluation of Sediment Transport Rates in typical Coarse-Bed Rivers in Iran. Journal of Water Sciences Research. 5.2:1-12.