" فهرست مطالب "عنوانصفحهچکیده ……1مقدمه2فصل اول : کلیات تحقیق1 – 1پدیده انتقال رسوب …51 – 2شناخت مکانیزم انتقال رسوبات ………71 – 3عوامل تاثیر گذار بر فرسایش و رسوب گذاری …81 – 3 - 1شیب ……81 – 3 – 2پوشش زمین ……91 – 3 – 3روان آب ……91 – 3 – 4خاک …91 – 3 – 5آب و هوا …………………………………………………………………………………………91 - 4عوامل تاثیر گذار بر فرسایش کناره ها ................................................................................101 – 4 - 1عامل آب …………………………………………………………………………………………...10ا – 4 – 2عامل اثر موج ……………………………………………………………………………………...101 – 4 – 3عامل سرعت جریان آب در خم رودخانه ………………………………………………..111 – 4 – 4عامل آبشستگی …………………………………………………………………………………...111 – 4 – 5عامل تراوش ………………………………………………………………………………………121 – 4 – 6عامل آبدوی سطحی ……………………………………………………………………………131 – 5انتقال رسوب و فرسایش رودخانه ای …………………………………………………….131 - 6اهمیت و ضرورت تحقیق ……………………………………………………………………..151 – 7اهداف تحقیق ……………………………………………………………………………………...161 – 8نوآوری تحقیق ……………………………………………………………………………………16فصل دوم – مروری بر منابع2 – 1مقدمه ………………………………………………………………………………………………182 – 2مطالعات آزمایشگاهی و عددی ……………………………………………………………...182 – 3جمع بندی نهایی مطالعات انجام شده و ضرورت انجام تحقیق ………………….29فصل سوم – مواد و روشها3 – 1مقدمه ………………………………………………………………………………………………...313 – 2محدوده طرح ……………………………………………………………………………………323 – 3آمار و اطلاعات مورد استفاده در این تحقیق …………………………………………...363 – 3 – 1ایستگاه های هیدرومتری منطقه و آمار و اطلاعات آنها ……………………………..363 – 3 – 2اطلاعات دانه بندی مواد بستر رودخانه …………………………………………………...373 – 3 – 3اطلاعات مربوط به شکل هندسی رودخانه ……………………………………………...373 – 3 – 3 – 1ضریب زبری مانینگ ……………………………………………………………………………383 – 3 – 3 – 2محل بستر متحرک و عمق لایه های فعال ……………………………………………….383 – 3 – 3 – 3مقاطع عرضی رودخانه ………………………………………………………………………383 – 3 – 3 – 4اطلاعات مربوط به پل های محدوده تحقیق ……………………………………………403 – 3 – 4اطلاعات مربوط به رسوب …………………………………………………………………403 – 3 – 4 – 1دانه بندی رسوبات بستر ……………………………………………………………………….413 – 3 – 4 – 2طبقه بندی ذرات رسوب ……………………………………………………………………...413 – 3 – 4 – 3ظرفیت انتقال رسوب …………………………………………………………………………...423 – 3 – 4 – 4اطلاعات ایستگاه رسوب سنجی ……………………………………………………………423 – 3 – 4 – 5بار رسوب ورودی ………………………………………………………………………………433 – 3 – 4 – 6اطلاعات مربوط به هیدرولوژی رودخانه ………………………………………………443 – 3 – 4 – 7شرایط مرزی ………………………………………………………………………………………443 – 4استفاده از مدل های ریاضی …………………………………………………………………..453 – 5معرفی و انتخاب مدل های ریاضی ………………………………………………………...463 – 5 – 1مدل های ماندگار ………………………………………………………………………………...463 – 5 – 2مدل های ریاضی غیر ماندگار ……………………………………………………………….463 – 6معرفی نرم افزار HEC – RAS..........................................................................................473 – 7شبیه سازی جریان با نرم افزار HEC – RAS............................................................483 – 8مبانی هیدرودینامیک مدل ..........................................................................................................493 – 8 – 1مبانی محاسبات مدل بر مبنای تحلیل جریان در حالت دائم ....................................493 – 8 – 2معادله پیوستگی …………………………………………………………………………………513 – 8 – 3معادله مومنتوم................................................................................................................................523 – 8 – 4شبیه سازی جریان غیر ماندگار ...............................................................................................543 – 8 – 5پل ها و کالورتها ............................................................................................................................543 – 8 – 6محاسبات هیدرولیکی پل ها ....................................................................................................553 – 9ورود اطلاعات مورد نیاز به نرم افزار HEC – RAS............................................553 – 9 – 1داده های هندسی ...........................................................................................................................563 – 9 – 2داده های جریان .............................................................................................................................593 – 9 – 3شرایط مرزی ...................................................................................................................................593 – 9 – 4شرایط مرزی در تحلیل جریان ماندگار و غیر ماندگار ................................................593 – 9 – 5داده های رسوب ............................................................................................................................603 – 10روشهای محاسبه میزان انتقال رسوبات ...............................................................................633 – 10 – 1روش میر – پیتر و مولر .............................................................................................................643 – 10 – 2روش لارسن ..............................................................................................................................653 – 10 – 3روش انگلوند – هانسن .............................................................................................................663 – 10 – 4روش ایکرز و وایت ....................................................................................................................673 – 10 – 5روش ویلکاک .................................................................................................................................693 – 10 – 6روش یانگ ......................................................................................................................................703 – 10 – 3روش توفالتی ..................................................................................................................................723 – 11تعیین لایه های فعال و غیر فعال ...........................................................................................733 – 12کالیبراسیون و صحت سنجی مدل .......................................................................................733 – 12 – 1انتخاب ضریب مانینگ و واسنجی مدل733 – 12 – 2کالیبراسیون و ارزیابی مدل در شبیه سازی هیدرولیک جریان و رسوب..............743 – 12 – 3صحت سنجی مدل .......................................................................................................................743 – 13مدل HEC – RAS..................................................................................................................743 – 13 – 1مزایای مدل HEC – RAS..................................................................................................753 – 13 – 2محدودیت های مدل ریاضی HEC-RAS....................................................................763 – 13 – 3اطلاعات مورد نیاز جهت محاسبات مدل HEC – RAS.....................................763 – 14انتخاب مدل ریاضی مناسب .....................................................................................................78فصل چهار – ارائه نتایج4 – 1مقدمه ..................................................................................................................................................804 – 2اجرای مدل ریاضی HEC – RAS..................................................................................814 – 2 – 1محاسبه میزان خطاء ......................................................................................................................814 – 2 – 2واسنجی و صحت سنجی مدل هیدرولیکی ......................................................................824 – 2 – 2 – 1واسنجی دبی جریان .....................................................................................................................834 – 2 – 2 – 2صحت سنجی دبی جریان .........................................................................................................854 – 2 – 2 – 3واسنجی اشل جریان ....................................................................................................................874 – 2 – 2 – 4صحت سنجی اشل جریان ........................................................................................................904 – 2 – 2 – 5بررسی آماری نتایج واسنجی و صحت سنجی دبی و اشل .....................................924 – 2 – 2 – 6واسنجی رسوب جریان ..............................................................................................................924 – 2 – 2 – 7صحت سنجی رسوب جریان ..................................................................................................954 – 2 – 2 – 8بررسی آماری نتایج واسنجی و صحت سنجی رسوب ..............................................974 – 2 – 2 – 9واسنجی و صحت سنجی ضریب زبری مانینگ .............................................................974 – 3آنالیز حساسیت بار کل رسوب ...............................................................................................984 – 3 – 1آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز ............994 – 3 – 1 – 1کاهش تنش بحرانی شیلدز .......................................................................................................1044 – 3 – 1 – 2افزایش تنش بحرانی شیلدز ......................................................................................................1044 – 3 -2آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دمای جریان آب ..................1054 – 3 -2 – 1کاهش درجه حرارت جریان آب ...........................................................................................1084 – 3 -2 – 2افزایش درجه حرارت جریان آب .........................................................................................1084 – 3 – 3آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر ......................1084 – 3 – 3 – 1کاهش دانه بندی بستر ...............................................................................................................1124 – 3 – 3 – 2افزایش دانه بندی بستر .............................................................................................................1124 – 3 – 4آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ .........1124 – 3 – 4 – 1کاهش ضریب زبری مانینگ ....................................................................................................1164 – 3 – 4 – 2افزایش ضریب زبری مانینگ ...................................................................................................1164 – 3 – 5آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات روش سرعت سقوط ذرات رسوب1164 – 3 – 5 – 1روش سرعت سقوط Toffaleti..........................................................................................1194 – 3 – 5 – 2روش سرعت سقوط Van rijn...........................................................................................1194 – 3 – 5 – 3روش سرعت سقوط Ruby...................................................................................................1194 – 4برآورد عدم قطعیت در انتقال رسوب کل ..........................................................................1205 – 4تعیین حساسیت بار رسوب کل نسبت به متغیرهای ورودی و پارامترهای کالیبراسیون مدل122فصل پنج – نتیجه گیری و پیشنهادات5 - 1نتیجه گیری ......................................................................................................................................1245 – 2جمع بندی نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی به مدل .................................1245 – 3پیشنهادات .........................................................................................................................................1265 - 4منابع و ماخذ ....................................................................................................................................127 " فهرست جداول "عنوانصفحه3 – 1جدول پیک سیلاب تنظیمی با دوره بازگشت های چند ساله ..........................................363 – 2جدول اطلاعات ایستگاه های هیدرومتری .................................................................................373 – 3جدول طبقه بندی و کلاس بندی مصالح رسوب ...................................................................413 – 4جدول روابط بده – رسوب ایستگاه های مختلف .................................................................433 – 5جدول ضریب انبساط و انقباض .....................................................................................................584 – 1جدول فاصله بین ایستگاه های هیدرومتری ..............................................................................804 – 2جدول دبی مشاهداتی و دبی محاسباتی مرحله کالیبراسیون ..............................................834 – 3جدول اطلاعات دبی مشاهداتی و دبی محاسباتی مرحله صحت سنجی ....................854 – 4جدول اشل مشاهده ای و محاسباتی مرحله کالیبراسیون ....................................................884 – 5جدول اشل مشاهده ای و محاسباتی مرحله صحت سنجی ..............................................904 – 6جدول نتایج آماری دبی و اشل در شرایط کالیبراسیون و صحت سنجی ....................924 – 7جدول رسوب مشاهده ای و محاسباتی مرحله کالیبراسیون ..............................................934 – 8جدول رسوب مشاهده ای و محاسباتی مرحله صحت سنجی ........................................954 – 9جدول نتایج آماری رسوب در شرایط کالیبراسیون و صحت سنجی ............................974 – 10جدول رسوب مشاهده ای و محاسباتی مرحله صحت سنجی ........................................994 – 11جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب با اعمال تنش بحرانی شیلدز ......................1014 – 12جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز .............................................................................................................1034 – 13جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب نسبت به پارامتر درجه حرارت .................1054 – 14جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات درجه حرارت ........................................................................................................................1074 – 15جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب نسبت به پارامتر دانه بندی بستر در تلورانس تعیین شده ..............................................................................................................................1094 – 16جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر ......................................................................................................................1114 – 17جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب نسبت به پارامتر ضریب زبری مانینگ در تلورانس تعیین شده .......................................................................................................................1134 – 18جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ ..........................................................................................................1154 – 19جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب نسبت به پارامتر روش سرعت سقوط ذرات ...........................................................................................................................................................1174 – 20جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات روش سرعت سقوط ذرات .............................................................................................1185 – 1جدول خلاصه نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی به مدل ..................................124 " فهرست اشکال "عنوانصفحه1 – 1شکل تخریب اراضی کشاورزان ....................................................................................................31 – 2شکل رودخانه کارون جنوب اهواز ...............................................................................................111 – 3شکل آبشستگی اطارف پایه های پل ............................................................................................123 – 1شکل رودخانه کارون در محدوده شهر اهواز ...........................................................................343 – 2شکل رودخانه کارون در محدوده شهر اهواز و نمایش محل پلها ..................................353 – 3شکل منحنی دانه بندی مواد بستر در ایستگاه های هیدرومتری ......................................373 – 4شکل مقطع ایستگاه ملاثانی ..............................................................................................................393 – 5شکل مقطع ایستگاه اهواز ...................................................................................................................393 – 6شکل مقطع ایستگاه فارسیات ...........................................................................................................393 – 7شکل نمایی از پل های برداشت شده ...........................................................................................403 – 8شکل منحنی دبی – اشل ایستگاه اهواز .......................................................................................453 – 9شکل منحنی دبی – اشل ایستگاه فارسیات ...............................................................................453 – 10شکل مولفه های معادله انرژی در جریان دائمی .....................................................................503 – 11شکل حجم کنترل در محاسبات رسوب .....................................................................................724 – 1شکل نتایج مقایسه ای دبی جریان مشاهده ای و محاسباتی ..............................................844 – 2شکل ضریب تعیین نتایج کالیبراسیون جریان .........................................................................854 – 3شکل نتایج دبی مشاهداتی و دبی محاسباتی شرایط صحت سنجی .........................874 – 4شکل ضریب تعیین نتایج صحت سنجی جریان ..................................................................874 – 5شکل اشل جریان مشاهده ای و اشل محاسباتی مدل مرحله کالیبراسیون ...................894 – 6شکل ضریب تعیین نتایج کالیبراسیون اشل ................................................................................894 – 7شکل اشل جریان مشاهده ای و اشل محاسباتی مرحله صحت سنجی ........................914 – 8شکل ضریب تعیین نتایج صحت سنجی اشل ..........................................................................924 – 9شکل رسوب جریان مشاهده ای و رسوب محاسباتی مرحله کالیبراسیون .................944 – 10شکل ضریب تعیین نتایج کالیبراسیون رسوب ..........................................................................944 – 11شکل رسوب جریان مشاهده ای و محاسباتی مرحله صحت سنجی ............................964 – 12شکل ضریب تعیین نتایج صحت سنجی رسوب ....................................................................974 – 13شکل تقسیم بندی محدوده طرح از نظر ضریب زبری مانینگ ........................................984 – 14شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال تنش بحرانی شیلدز مختلف ..1024 – 15شکل آنالیز حساسیت میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز ....1034 – 16شکل آنالیز حساسیت درصد حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز1034 – 17شکل آنالیز حساسیت مجموع وزن رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز ...1044 – 18شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال درجه حرارت های مختلف1064 – 19شکل آنالیز حساسیت میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات درجه حرارت آب ......1074 – 20شکل آنالیز حساسیت درصد حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات درجه حرارت آب1074 – 21شکل آنالیز حساسیت مجموع وزن رسوب کل نسبت به تغییرات درجه حرارت آب ......1084 – 22شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال دانه بندی های بستر مختلف1104 – 23شکل آنالیز حساسیت میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر1114 – 24شکل آنالیز حساسیت درصد حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر ........1114 – 25شکل آنالیز حساسیت مجموع وزن رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر1124 – 26شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال ضریب زبری های مختلف1144 – 27شکل آنالیز حساسیت میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ1154 – 28شکل آنالیز حساسیت درصد حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ1154 – 29شکل آنالیز حساسیت مجموع وزن رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ1164 – 30شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال روش های سرعت سقوط ذرات1184 – 31شکل آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات روش سرعت سقوط ذرات .....1194 – 32شکل هیدروگراف حد بالا و حد پایین تغییرات دبی رسوب کل ...................................1204 – 33شکل هیدروگراف دبی رسوب کل حاصل از انجام آنالیز حساسیت ............................1214 – 34شکل نمودار تعیین حساسیت بار رسوب کل نسبت به متغیرهای ورودی و پارامترهای کالیبراسیون مدل ..............................................................................................................122 چکیده فرایند انتقال رسوب یک پدیده کاملا پیچیده، متغیر و غیر خطی می باشد. بطوریکه رفتاررودخانه درظرفیت انتقال رسوب به ازای یک دبی معین درزمان های مختلف متفاوت می باشد.بنابراین به علت پیچیده بودن مکانیزم انتقال رسوب وتعددعوامل موثربرآن، برآوردوپیش بینی ظرفیت حمل رسوبات وتعیین هیدروگراف رسوب همراه با عدم قطعیت می باشد. با شناسایی عوامل موثر بر انتقال رسوب و میزان تاثیر آنها و با سنجش دقیقتر عوامل موثر، می توان عدم قطعیت در برآورد رسوب را کاهش داد. از جمله روشهای برآورد عدم قطعیت یک متغیر خروجی، آنالیز حساسیت آن نسبت به متغیر های ورودی می باشد. در این تحقیق ابتدا هیدرولیک سیلاب و رسوب در رودخانه کارون بازه ملاثانی تا فارسیات با استفاده از مدل ریاضی شبیه سازی شد. سپس آنالیز حساسیت دبی رسوب کل عبوری از ایستگاه هیدرومتری اهواز نسبت به متغیر های ورودی و پارامتر های مدل مورد نظر انجام گردید. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت نشان می دهد که دبی رسوب کل به ترتیب نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز، ضریب زبری مانینگ، دمای آب و روش سرعت سقوط ذرات معلق رسوب حساسیت دارد. به طوری که با افزایش 30% در تنش بحرانی شیلدز، میانگین دبی رسوب کل 23.68% کاهش می یابد و با کاهش 30% در تنش بحرانی شیلدز، میانگین دبی رسوب کل 40.82 درصد افزایش می یابد. همچنین با افزایش 30% در ضریب زبری مانینگ، میانگین دبی رسوب کل 25.18% کاهش و با کاهش 30% در ضریب زبری مانینگ ، میانگین دبی رسوب کل %38.1 افزایش می یابد. با افزایش 30% در دمای آب، میانگین دبی رسوب کل 18.93% کاهش می یابد و با کاهش 30% در دمای آب، میانگین دبی رسوب کل %25.63 افزایش می یابد. علاوه بر این اگر ذرات معلق رسوب با روشهای Toffaleti ، Van rijn و Ruby سقوط نمایند، میانگین دبی رسوب کل عبوری به ترتیب 0.2%، 0.8% و 2.1% نسبت به روش سرعت سقوط حاصل از کالیبراسیون مدل ( روش Report12) افزایش می یابد. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت دبی رسوب کل عبوری در مقطع اهواز نسبت به تغییرات دانه بندی مواد بستر نشان می دهد که با افزایش و کاهش دانه بندی بستر در تلورانس تعیین شده میانگین و مجموع دبی رسوب کل عبوری هیچ تغییری نخواهد کرد. با توجه به نتایج حاصل از آنالیز حساسیت، میزان عدم قطعیت در میانگین دبی رسوب کل عبوری در مقطع ایستگاه هیدرومتری اهواز به علت عدم قطعیت در متغیرهای ورودی و پارامترهای مدل ، برابر با 66% می باشد. کلمات کلیدی : آنالیز حساسیت،عدم قطعیت، انتقال رسوب، رودخانه کارون، HEC-RAS
آنالیزحساسیت بارکل رسوب در رودخانه کارون با استفاده از مدل HEC–RAS (بازه ملاثانی– فارسیات)word
" فهرست مطالب "عنوانصفحهچکیده ……1مقدمه2فصل اول : کلیات تحقیق1 – 1پدیده انتقال رسوب …51 – 2شناخت مکانیزم انتقال رسوبات ………71 – 3عوامل تاثیر گذار بر فرسایش و رسوب گذاری …81 – 3 - 1شیب ……81 – 3 – 2پوشش زمین ……91 – 3 – 3روان آب ……91 – 3 – 4خاک …91 – 3 – 5آب و هوا …………………………………………………………………………………………91 - 4عوامل تاثیر گذار بر فرسایش کناره ها ................................................................................101 – 4 - 1عامل آب …………………………………………………………………………………………...10ا – 4 – 2عامل اثر موج ……………………………………………………………………………………...101 – 4 – 3عامل سرعت جریان آب در خم رودخانه ………………………………………………..111 – 4 – 4عامل آبشستگی …………………………………………………………………………………...111 – 4 – 5عامل تراوش ………………………………………………………………………………………121 – 4 – 6عامل آبدوی سطحی ……………………………………………………………………………131 – 5انتقال رسوب و فرسایش رودخانه ای …………………………………………………….131 - 6اهمیت و ضرورت تحقیق ……………………………………………………………………..151 – 7اهداف تحقیق ……………………………………………………………………………………...161 – 8نوآوری تحقیق ……………………………………………………………………………………16فصل دوم – مروری بر منابع2 – 1مقدمه ………………………………………………………………………………………………182 – 2مطالعات آزمایشگاهی و عددی ……………………………………………………………...182 – 3جمع بندی نهایی مطالعات انجام شده و ضرورت انجام تحقیق ………………….29فصل سوم – مواد و روشها3 – 1مقدمه ………………………………………………………………………………………………...313 – 2محدوده طرح ……………………………………………………………………………………323 – 3آمار و اطلاعات مورد استفاده در این تحقیق …………………………………………...363 – 3 – 1ایستگاه های هیدرومتری منطقه و آمار و اطلاعات آنها ……………………………..363 – 3 – 2اطلاعات دانه بندی مواد بستر رودخانه …………………………………………………...373 – 3 – 3اطلاعات مربوط به شکل هندسی رودخانه ……………………………………………...373 – 3 – 3 – 1ضریب زبری مانینگ ……………………………………………………………………………383 – 3 – 3 – 2محل بستر متحرک و عمق لایه های فعال ……………………………………………….383 – 3 – 3 – 3مقاطع عرضی رودخانه ………………………………………………………………………383 – 3 – 3 – 4اطلاعات مربوط به پل های محدوده تحقیق ……………………………………………403 – 3 – 4اطلاعات مربوط به رسوب …………………………………………………………………403 – 3 – 4 – 1دانه بندی رسوبات بستر ……………………………………………………………………….413 – 3 – 4 – 2طبقه بندی ذرات رسوب ……………………………………………………………………...413 – 3 – 4 – 3ظرفیت انتقال رسوب …………………………………………………………………………...423 – 3 – 4 – 4اطلاعات ایستگاه رسوب سنجی ……………………………………………………………423 – 3 – 4 – 5بار رسوب ورودی ………………………………………………………………………………433 – 3 – 4 – 6اطلاعات مربوط به هیدرولوژی رودخانه ………………………………………………443 – 3 – 4 – 7شرایط مرزی ………………………………………………………………………………………443 – 4استفاده از مدل های ریاضی …………………………………………………………………..453 – 5معرفی و انتخاب مدل های ریاضی ………………………………………………………...463 – 5 – 1مدل های ماندگار ………………………………………………………………………………...463 – 5 – 2مدل های ریاضی غیر ماندگار ……………………………………………………………….463 – 6معرفی نرم افزار HEC – RAS..........................................................................................473 – 7شبیه سازی جریان با نرم افزار HEC – RAS............................................................483 – 8مبانی هیدرودینامیک مدل ..........................................................................................................493 – 8 – 1مبانی محاسبات مدل بر مبنای تحلیل جریان در حالت دائم ....................................493 – 8 – 2معادله پیوستگی …………………………………………………………………………………513 – 8 – 3معادله مومنتوم................................................................................................................................523 – 8 – 4شبیه سازی جریان غیر ماندگار ...............................................................................................543 – 8 – 5پل ها و کالورتها ............................................................................................................................543 – 8 – 6محاسبات هیدرولیکی پل ها ....................................................................................................553 – 9ورود اطلاعات مورد نیاز به نرم افزار HEC – RAS............................................553 – 9 – 1داده های هندسی ...........................................................................................................................563 – 9 – 2داده های جریان .............................................................................................................................593 – 9 – 3شرایط مرزی ...................................................................................................................................593 – 9 – 4شرایط مرزی در تحلیل جریان ماندگار و غیر ماندگار ................................................593 – 9 – 5داده های رسوب ............................................................................................................................603 – 10روشهای محاسبه میزان انتقال رسوبات ...............................................................................633 – 10 – 1روش میر – پیتر و مولر .............................................................................................................643 – 10 – 2روش لارسن ..............................................................................................................................653 – 10 – 3روش انگلوند – هانسن .............................................................................................................663 – 10 – 4روش ایکرز و وایت ....................................................................................................................673 – 10 – 5روش ویلکاک .................................................................................................................................693 – 10 – 6روش یانگ ......................................................................................................................................703 – 10 – 3روش توفالتی ..................................................................................................................................723 – 11تعیین لایه های فعال و غیر فعال ...........................................................................................733 – 12کالیبراسیون و صحت سنجی مدل .......................................................................................733 – 12 – 1انتخاب ضریب مانینگ و واسنجی مدل733 – 12 – 2کالیبراسیون و ارزیابی مدل در شبیه سازی هیدرولیک جریان و رسوب..............743 – 12 – 3صحت سنجی مدل .......................................................................................................................743 – 13مدل HEC – RAS..................................................................................................................743 – 13 – 1مزایای مدل HEC – RAS..................................................................................................753 – 13 – 2محدودیت های مدل ریاضی HEC-RAS....................................................................763 – 13 – 3اطلاعات مورد نیاز جهت محاسبات مدل HEC – RAS.....................................763 – 14انتخاب مدل ریاضی مناسب .....................................................................................................78فصل چهار – ارائه نتایج4 – 1مقدمه ..................................................................................................................................................804 – 2اجرای مدل ریاضی HEC – RAS..................................................................................814 – 2 – 1محاسبه میزان خطاء ......................................................................................................................814 – 2 – 2واسنجی و صحت سنجی مدل هیدرولیکی ......................................................................824 – 2 – 2 – 1واسنجی دبی جریان .....................................................................................................................834 – 2 – 2 – 2صحت سنجی دبی جریان .........................................................................................................854 – 2 – 2 – 3واسنجی اشل جریان ....................................................................................................................874 – 2 – 2 – 4صحت سنجی اشل جریان ........................................................................................................904 – 2 – 2 – 5بررسی آماری نتایج واسنجی و صحت سنجی دبی و اشل .....................................924 – 2 – 2 – 6واسنجی رسوب جریان ..............................................................................................................924 – 2 – 2 – 7صحت سنجی رسوب جریان ..................................................................................................954 – 2 – 2 – 8بررسی آماری نتایج واسنجی و صحت سنجی رسوب ..............................................974 – 2 – 2 – 9واسنجی و صحت سنجی ضریب زبری مانینگ .............................................................974 – 3آنالیز حساسیت بار کل رسوب ...............................................................................................984 – 3 – 1آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز ............994 – 3 – 1 – 1کاهش تنش بحرانی شیلدز .......................................................................................................1044 – 3 – 1 – 2افزایش تنش بحرانی شیلدز ......................................................................................................1044 – 3 -2آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دمای جریان آب ..................1054 – 3 -2 – 1کاهش درجه حرارت جریان آب ...........................................................................................1084 – 3 -2 – 2افزایش درجه حرارت جریان آب .........................................................................................1084 – 3 – 3آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر ......................1084 – 3 – 3 – 1کاهش دانه بندی بستر ...............................................................................................................1124 – 3 – 3 – 2افزایش دانه بندی بستر .............................................................................................................1124 – 3 – 4آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ .........1124 – 3 – 4 – 1کاهش ضریب زبری مانینگ ....................................................................................................1164 – 3 – 4 – 2افزایش ضریب زبری مانینگ ...................................................................................................1164 – 3 – 5آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات روش سرعت سقوط ذرات رسوب1164 – 3 – 5 – 1روش سرعت سقوط Toffaleti..........................................................................................1194 – 3 – 5 – 2روش سرعت سقوط Van rijn...........................................................................................1194 – 3 – 5 – 3روش سرعت سقوط Ruby...................................................................................................1194 – 4برآورد عدم قطعیت در انتقال رسوب کل ..........................................................................1205 – 4تعیین حساسیت بار رسوب کل نسبت به متغیرهای ورودی و پارامترهای کالیبراسیون مدل122فصل پنج – نتیجه گیری و پیشنهادات5 - 1نتیجه گیری ......................................................................................................................................1245 – 2جمع بندی نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی به مدل .................................1245 – 3پیشنهادات .........................................................................................................................................1265 - 4منابع و ماخذ ....................................................................................................................................127 " فهرست جداول "عنوانصفحه3 – 1جدول پیک سیلاب تنظیمی با دوره بازگشت های چند ساله ..........................................363 – 2جدول اطلاعات ایستگاه های هیدرومتری .................................................................................373 – 3جدول طبقه بندی و کلاس بندی مصالح رسوب ...................................................................413 – 4جدول روابط بده – رسوب ایستگاه های مختلف .................................................................433 – 5جدول ضریب انبساط و انقباض .....................................................................................................584 – 1جدول فاصله بین ایستگاه های هیدرومتری ..............................................................................804 – 2جدول دبی مشاهداتی و دبی محاسباتی مرحله کالیبراسیون ..............................................834 – 3جدول اطلاعات دبی مشاهداتی و دبی محاسباتی مرحله صحت سنجی ....................854 – 4جدول اشل مشاهده ای و محاسباتی مرحله کالیبراسیون ....................................................884 – 5جدول اشل مشاهده ای و محاسباتی مرحله صحت سنجی ..............................................904 – 6جدول نتایج آماری دبی و اشل در شرایط کالیبراسیون و صحت سنجی ....................924 – 7جدول رسوب مشاهده ای و محاسباتی مرحله کالیبراسیون ..............................................934 – 8جدول رسوب مشاهده ای و محاسباتی مرحله صحت سنجی ........................................954 – 9جدول نتایج آماری رسوب در شرایط کالیبراسیون و صحت سنجی ............................974 – 10جدول رسوب مشاهده ای و محاسباتی مرحله صحت سنجی ........................................994 – 11جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب با اعمال تنش بحرانی شیلدز ......................1014 – 12جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز .............................................................................................................1034 – 13جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب نسبت به پارامتر درجه حرارت .................1054 – 14جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات درجه حرارت ........................................................................................................................1074 – 15جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب نسبت به پارامتر دانه بندی بستر در تلورانس تعیین شده ..............................................................................................................................1094 – 16جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر ......................................................................................................................1114 – 17جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب نسبت به پارامتر ضریب زبری مانینگ در تلورانس تعیین شده .......................................................................................................................1134 – 18جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ ..........................................................................................................1154 – 19جدول نتایج آنالیز حساسیت دبی رسوب نسبت به پارامتر روش سرعت سقوط ذرات ...........................................................................................................................................................1174 – 20جدول آنالیز حساسیت وزن رسوب کل و میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات روش سرعت سقوط ذرات .............................................................................................1185 – 1جدول خلاصه نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی به مدل ..................................124 " فهرست اشکال "عنوانصفحه1 – 1شکل تخریب اراضی کشاورزان ....................................................................................................31 – 2شکل رودخانه کارون جنوب اهواز ...............................................................................................111 – 3شکل آبشستگی اطارف پایه های پل ............................................................................................123 – 1شکل رودخانه کارون در محدوده شهر اهواز ...........................................................................343 – 2شکل رودخانه کارون در محدوده شهر اهواز و نمایش محل پلها ..................................353 – 3شکل منحنی دانه بندی مواد بستر در ایستگاه های هیدرومتری ......................................373 – 4شکل مقطع ایستگاه ملاثانی ..............................................................................................................393 – 5شکل مقطع ایستگاه اهواز ...................................................................................................................393 – 6شکل مقطع ایستگاه فارسیات ...........................................................................................................393 – 7شکل نمایی از پل های برداشت شده ...........................................................................................403 – 8شکل منحنی دبی – اشل ایستگاه اهواز .......................................................................................453 – 9شکل منحنی دبی – اشل ایستگاه فارسیات ...............................................................................453 – 10شکل مولفه های معادله انرژی در جریان دائمی .....................................................................503 – 11شکل حجم کنترل در محاسبات رسوب .....................................................................................724 – 1شکل نتایج مقایسه ای دبی جریان مشاهده ای و محاسباتی ..............................................844 – 2شکل ضریب تعیین نتایج کالیبراسیون جریان .........................................................................854 – 3شکل نتایج دبی مشاهداتی و دبی محاسباتی شرایط صحت سنجی .........................874 – 4شکل ضریب تعیین نتایج صحت سنجی جریان ..................................................................874 – 5شکل اشل جریان مشاهده ای و اشل محاسباتی مدل مرحله کالیبراسیون ...................894 – 6شکل ضریب تعیین نتایج کالیبراسیون اشل ................................................................................894 – 7شکل اشل جریان مشاهده ای و اشل محاسباتی مرحله صحت سنجی ........................914 – 8شکل ضریب تعیین نتایج صحت سنجی اشل ..........................................................................924 – 9شکل رسوب جریان مشاهده ای و رسوب محاسباتی مرحله کالیبراسیون .................944 – 10شکل ضریب تعیین نتایج کالیبراسیون رسوب ..........................................................................944 – 11شکل رسوب جریان مشاهده ای و محاسباتی مرحله صحت سنجی ............................964 – 12شکل ضریب تعیین نتایج صحت سنجی رسوب ....................................................................974 – 13شکل تقسیم بندی محدوده طرح از نظر ضریب زبری مانینگ ........................................984 – 14شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال تنش بحرانی شیلدز مختلف ..1024 – 15شکل آنالیز حساسیت میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز ....1034 – 16شکل آنالیز حساسیت درصد حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز1034 – 17شکل آنالیز حساسیت مجموع وزن رسوب کل نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز ...1044 – 18شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال درجه حرارت های مختلف1064 – 19شکل آنالیز حساسیت میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات درجه حرارت آب ......1074 – 20شکل آنالیز حساسیت درصد حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات درجه حرارت آب1074 – 21شکل آنالیز حساسیت مجموع وزن رسوب کل نسبت به تغییرات درجه حرارت آب ......1084 – 22شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال دانه بندی های بستر مختلف1104 – 23شکل آنالیز حساسیت میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر1114 – 24شکل آنالیز حساسیت درصد حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر ........1114 – 25شکل آنالیز حساسیت مجموع وزن رسوب کل نسبت به تغییرات دانه بندی بستر1124 – 26شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال ضریب زبری های مختلف1144 – 27شکل آنالیز حساسیت میانگین دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ1154 – 28شکل آنالیز حساسیت درصد حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ1154 – 29شکل آنالیز حساسیت مجموع وزن رسوب کل نسبت به تغییرات ضریب زبری مانینگ1164 – 30شکل دبی رسوب محاسباتی به همراه نمودارهای ناشی از اعمال روش های سرعت سقوط ذرات1184 – 31شکل آنالیز حساسیت دبی رسوب کل نسبت به تغییرات روش سرعت سقوط ذرات .....1194 – 32شکل هیدروگراف حد بالا و حد پایین تغییرات دبی رسوب کل ...................................1204 – 33شکل هیدروگراف دبی رسوب کل حاصل از انجام آنالیز حساسیت ............................1214 – 34شکل نمودار تعیین حساسیت بار رسوب کل نسبت به متغیرهای ورودی و پارامترهای کالیبراسیون مدل ..............................................................................................................122 چکیده فرایند انتقال رسوب یک پدیده کاملا پیچیده، متغیر و غیر خطی می باشد. بطوریکه رفتاررودخانه درظرفیت انتقال رسوب به ازای یک دبی معین درزمان های مختلف متفاوت می باشد.بنابراین به علت پیچیده بودن مکانیزم انتقال رسوب وتعددعوامل موثربرآن، برآوردوپیش بینی ظرفیت حمل رسوبات وتعیین هیدروگراف رسوب همراه با عدم قطعیت می باشد. با شناسایی عوامل موثر بر انتقال رسوب و میزان تاثیر آنها و با سنجش دقیقتر عوامل موثر، می توان عدم قطعیت در برآورد رسوب را کاهش داد. از جمله روشهای برآورد عدم قطعیت یک متغیر خروجی، آنالیز حساسیت آن نسبت به متغیر های ورودی می باشد. در این تحقیق ابتدا هیدرولیک سیلاب و رسوب در رودخانه کارون بازه ملاثانی تا فارسیات با استفاده از مدل ریاضی شبیه سازی شد. سپس آنالیز حساسیت دبی رسوب کل عبوری از ایستگاه هیدرومتری اهواز نسبت به متغیر های ورودی و پارامتر های مدل مورد نظر انجام گردید. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت نشان می دهد که دبی رسوب کل به ترتیب نسبت به تغییرات تنش بحرانی شیلدز، ضریب زبری مانینگ، دمای آب و روش سرعت سقوط ذرات معلق رسوب حساسیت دارد. به طوری که با افزایش 30% در تنش بحرانی شیلدز، میانگین دبی رسوب کل 23.68% کاهش می یابد و با کاهش 30% در تنش بحرانی شیلدز، میانگین دبی رسوب کل 40.82 درصد افزایش می یابد. همچنین با افزایش 30% در ضریب زبری مانینگ، میانگین دبی رسوب کل 25.18% کاهش و با کاهش 30% در ضریب زبری مانینگ ، میانگین دبی رسوب کل %38.1 افزایش می یابد. با افزایش 30% در دمای آب، میانگین دبی رسوب کل 18.93% کاهش می یابد و با کاهش 30% در دمای آب، میانگین دبی رسوب کل %25.63 افزایش می یابد. علاوه بر این اگر ذرات معلق رسوب با روشهای Toffaleti ، Van rijn و Ruby سقوط نمایند، میانگین دبی رسوب کل عبوری به ترتیب 0.2%، 0.8% و 2.1% نسبت به روش سرعت سقوط حاصل از کالیبراسیون مدل ( روش Report12) افزایش می یابد. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت دبی رسوب کل عبوری در مقطع اهواز نسبت به تغییرات دانه بندی مواد بستر نشان می دهد که با افزایش و کاهش دانه بندی بستر در تلورانس تعیین شده میانگین و مجموع دبی رسوب کل عبوری هیچ تغییری نخواهد کرد. با توجه به نتایج حاصل از آنالیز حساسیت، میزان عدم قطعیت در میانگین دبی رسوب کل عبوری در مقطع ایستگاه هیدرومتری اهواز به علت عدم قطعیت در متغیرهای ورودی و پارامترهای مدل ، برابر با 66% می باشد. کلمات کلیدی : آنالیز حساسیت،عدم قطعیت، انتقال رسوب، رودخانه کارون، HEC-RAS