فهرست مطالب عنوان صفحهچکیده 1فصل اول: کلیّات2 1-1- مقدمه21-2- بیان مسئله31-3- اهداف و ضرورتهای انجام پژوهش41-4- ساختار پایان نامه5فصل دوم: پیش زمینه و سابقۀ پژوهش7 2-1- مقدمه72-2- انواع زبری جریان82-3- عواملمؤثربرزبریهیدرولیکی102-4- بررسی عوامل مؤثر بر زبری هیدرولیکی102-4-1- اثر قطر دانه های رسوب، عمق جریان و لزجت جریان102-4-2- اثر شکل بستر112-4-3- اثر ناهمواری سطح آبراهه132-4-4- اثر تغییرات اندازه و شکل مقاطع رودخانه132-4-5- اثر موانع142-4-6- اثر پوشش گیاهی142-4-7- اثر پیچانرودی152-4-8- اثر غلظت جریان152-5- انواع روابط تعیین ضریب زبری162-5-1- رابطۀ شزی (1768)162-5-2- رابطۀ دارسی ویسباخ (1845)172-5-3- رابطۀ مانینگ (1891)172-6- روشهای مختلف تعیین ضریب زبری مانینگ172-6-1- روابط نیمه تجربی182-6-2- روابط تجربی212-6-3- جداول222-6-3-1- جدول U S G S (سازمان زمینشناسی آمریکا)222-6-3-2- جدول تورنر و چانمیسری(1957)232-6-3-3- جدول چاو (1959)232-6-3-4- جدول سازمان برنامه و بودجه262-7- تعیین زبری ناشی از شکل بستر302-7-1- تعیین زبری ناشی از شکل بستر با در نظر گرفتن نوع شکل بستر312-7-1-1- رابطۀ شکل بستر با توان جریان و قطر متوسط دانه های رسوب322-7-1-2- روابط تعیین زبری هیدرولیکی شکلهای مختلف بستر332-7-2- تعیین زبری ناشی از شکل بستر بدون در نظر گرفتن نوع شکل بستر332-8- تعیین زبری ناشی از پوشش گیاهی342-8-1- روابط تجربی و نیمه تجربی352-8-2 - رابطۀ پتریک و باسماجیان (1975)352-8-3- روابط گرین و گارتن (1978)362-8-4- روابط رهمیر (1969) 352-9- تعیین ضریب زبری مانینگ بر اساس داده های اندازه گیری شده آبسنجی442-9-1- واسنجی ضریب مانینگ با استفاده از نیمرخ طولی تراز آب442-9-2- تعیین ضریب زبری مانینگ با استفاده از منحنی دبی- اشل جریان452-10- تعیین ضریب زبری مانینگ به روش کاون (1956)452-11- انتخاب روش مناسب برای برآورد ضریب زبری مانینگ462-12- خصوصياتمدل Hec-Ras462-13- بیان پارامترها و اصطلاحات482-14- سابقۀ پژوهش49 فصل سوم: مواد و روشها583-1- مقدمه583-2- مواد اجرای طرح583-2-1- انتخاب رودخانه مورد مطالعه583-2-2- رودخانۀ فهليان643-2-3-تحليل رژيم جريان رودخانه فهليان :663-2-3-1-رژيم سيلابي رودخانه :663-2-3-2- رژيم دائمي رودخانه :663-2-3-3- رژيم رسوبي رودخانه :673-3- روشهای اجرای طرح683-3-1- کارهای میدانی و آزمایشگاهی683-3-1-1- آزمایش دانه بندی683-3-2- محاسبۀ ضریب مانینگ از روشهای مختلف843-3-3- پروفيل سطح آب :913-3-3-1- نتايج مطالعات هيدرولوژي وهيدروليكي :943-3-3-2- نتايج بررسي هيدروليكي :953-3-4- اجرای نرمافزار H e c-R a s برای ترسیم پروفیل سطح آب973-3-4-1- انتقال اطلاعات به نرمافزار H e c-R a s993-3-5- انتقال منحنیهای دبی اشل به Excel1053-3-6- محاسبۀ خطاها به روش آماری R M S E105 فصل چهارم: نتایج و بحث106 4-1- مقدمه1064-2- نتایج1064-2-1- نتایج حاصل از روابط تجربی1074-2-2- نتایج حاصل از روشهای نیمه تجربی1184-2-3- نتایج حاصل از جداول1224-2-4- نتایج حاصل از روشهای متأثر از مجموعۀ عوامل126فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها134 5-1- مقدمه1345-2- نتیجهگیری1345-3- پیشنهادها137مراجع ومنابع139منابع فارسي139منابع لاتين140 فهرست شکلها عنوان صفحه شکل 2-1- تغییرات ضریب زبری در بسترهای ماسهای و رژیمهای مختلف جریان ........................................................................................................................ 12شکل 2-2- رابطۀ بین قطر متوسط رسوب بستر و توان آبراههای با رژیم جریان............................................................................................................. 13شکل 2-3- ضریب تصحیح توزیع لگاریتمی سرعت.................................. 19شکل 2-4- شکلهای مختلف بستر............................................................... 31شکل 2-5- رابطۀ شکل بستر با توان آبراههای و متوسط شکل ذرات رسوب........................................................................................................................ 32شکل 2-6- مقاومت فرم بستر بر حسب Ψ............................................... 34شکل 2-7- ضریب بازدارندۀ مؤثر برای درختان موجود در سیلابدشت 36شکل 2-8- پارامترهای روش رهمیر........................................................ 40شکل 2-9- چارت مدل Hec-Ras.................................................................. 50شکل 2-10- پهنۀ سیل با دوره بازگشت 25 ساله و 25 درصد افزایش ضریب زبری در رودخانۀ اترک............................................................................ 51شکل 2-11- پهنۀ سیل با دوره بازگشت 25 ساله و 25 درصد کاهش ضریب زبری........................................................................................................................ 52شکل 2-12- نمودار ستونی میزان مساحت پهنۀ سیلگیر با دورۀ بازگشت 25 ساله و 5، 10 و 25 درصد افزایش و کاهش ضریب زبری.................... 53شکل 2-13- نمودار ستونی میزان مساحت پهنۀ سیلگیر با دورۀ بازگشت 25 ساله و 5، 10 و 25 درصد افزایش و کاهش ضریب زبری.................... 54شکل 2-14- ضریب مانینگ در مقابل ......................................... 55شکل 2-15- ضریب مانینگ در مقابل ...................................... 56شکل 2-16- مقایسۀ بین دبی مشاهداتی و دبی حاصل از رابطۀ (2-32) 57شکل 2-17- مقایسۀ بین دبی مشاهداتی و دبی حاصل از رابطۀ (2-33) 57شکل 3-1- نقشۀ رقومی ارتفاعی (DEM) رودخانه فهليان ........................................................................................60شکل 3-2- مقطع طولی رودخانه مورد مطالعه..................................... 61شکل 3-3- تصويري از رودخانهها در بازۀ دولت آباد................... 62شکل 3-4- تصويري از رودخانهها در بازۀ دشت رزم ..................... 62شکل 3-5- تصويري از رودخانهها در بازۀ زيردو............................ 63شکل 3-6- تصويري از رودخانهها در بازۀ آبپخشان....................... 63شکل 3-7- پلان كلي رودخانه فهليان.................................................... 64شکل 3-8- قطار سه محوری نمونه ها.................................................... 71شکل 3-9- منحني فركانس تجمعي بازه آبپخشان................................ 72شکل 3-10- عكس هاي هوايي بازه دشت رزم وآبپخشان..................... 77شکل 3- 11- عكس هاي هوايي بازه دولت آباد وزيردو................... 77شکل 3-12- پوش منحني دانه بندي لايه سطحي بستر رودخانه فهليان 78شکل 3- 13- منحنی دانهبندی بازۀ آبپخشان..................................... 79شکل 3- 14- منحنی دانهبندی بازۀ دشت رزم..................................... 79شکل 3- 15- منحنی دانهبندی بازۀ فهليان ..................................... 80شکل 3- 16- منحنی دانهبندی بازۀ دولت آباد................................ 80شکل 3- 17- مسیر ترسیم شدۀ رودخانۀ مارون در نرمافزار Hec-Ras 100شکل 3- 18- نمونه اي از مقطع عرضی بازۀ زيردو رودخانه فهليان ، مدل شده در نرمافزار Hec-Ras...................................................................... 100شکل 3- 19- نمونه اي از مقطع عرضی بازۀ دولت آباد رودخانه فهليان ، مدل شده در نرمافزار Hec-Ras.............................................................. 101شکل 3- 20- نمونه اي از مقطع عرضی بازۀ فهليان رودخانه فهليان ، مدل شده در نرمافزار Hec-Ras...................................................................... 101شکل 3- 21- نمونه اي از مقطع عرضی بازۀ دشت رزم رودخانه فهليان ، مدل شده در نرمافزار Hec-Ras...................................................................... 102شکل 3- 22- نمونه اي از مقطع عرضی بازۀآبپخشان رودخانه فهليان ، مدل شده در نرمافزار Hec-Ras...................................................................... 102شکل 3- 23- نمونهای از منحنی دبی-اشل ترسیم شده در محیط نرمافزار Hec-Ras.......................................................................................................... 103شکل 4- 1- منحنی دبی-اشل حاصل از روش رادکروی در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 105شکل 4- 2- منحنی دبی-اشل حاصل از روش رادكروي در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان........................................................................ 109شکل 4- 3- منحنی دبی-اشل حاصل از روش بري در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون......................................................................................... 109شکل 4- 4- منحنی دبی-اشل حاصل از روش بري در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان..................................................................................... 110شکل 4- 5- منحنی دبی-اشل حاصل از روش استريكلردر مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 110شکل 4- 6- منحنی دبی-اشل حاصل از روش استريكلر در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان........................................................................ 111شکل 4- 7- منحنی دبی-اشل حاصل از روش مير در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون ........................................................................................ 111شکل 4- 8- منحنی دبی-اشل حاصل از روش مير در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان..................................................................................... 112شکل 4- 9- منحنی دبی-اشل حاصل از روش جولين در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 112شکل 4- 10- منحنی دبی-اشل حاصل از روش جولين در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان........................................................................ 113شکل 4- 11- منحنی دبی-اشل حاصل از روش كئولگان در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 113شکل 4- 12- منحنی دبی-اشل حاصل از روش كئولگان در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان........................................................................ 114شکل 4- 13- منحنی دبی-اشل حاصل از روش سابرامانيا در در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون.......................................................... 114شکل 4- 14- منحنی دبی-اشل حاصل از روش سابرامانيا در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان............................................................... 115شکل 4- 15- منحنی دبی-اشل حاصل از روش گرد و راجو در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون................................................................... 115شکل 4- 16- منحنی دبی-اشل حاصل از روش گرد و راجو در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان............................................................... 116شکل 4- 17- منحنی دبی-اشل حاصل از روش هندرسون در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 116شکل 4- 18- منحنی دبی-اشل حاصل از روش هندرسون در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان........................................................................ 117شکل 4- 19- منحنی دبی-اشل حاصل از روش بري در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 117شکل 4- 20- منحنی دبی-اشل حاصل از روش بري در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان........................................................................ 119شکل 4- 21- منحنی دبی-اشل حاصل از روش براشچين در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 119شکل 4- 22- منحنی دبی-اشل حاصل از روش براشچين در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان........................................................................ 120شکل 4- 23- منحنی دبی-اشل حاصل از روش لايمرينوس در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون................................................................... 120شکل 4- 24- منحنی دبی-اشل حاصل از روش لايمرينوس در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان............................................................... 121شکل 4- 25- منحنی دبی-اشل حاصل از روش جدول چاودر مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 121شکل 4- 26- منحنی دبی-اشل حاصل از روش جدول چاودر مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان........................................................................ 124شکل 4- 27- منحنی دبی-اشل حاصل از جدول سازمان برنامه و بودجه در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون.................................... 124شکل 4- 28- منحنی دبی-اشل حاصل از جدول سازمان برنامه و بودجه در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان................................ 125شکل 4- 29- منحنی دبی-اشل حاصل از روش كاون در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه باتون............................................................................ 125شکل 4- 30- منحنی دبی-اشل حاصل از روش كاون در مقایسه با دبی-اشل واقعی ایستگاه گوسنگان....................................................... 128شکل 4- 31- پروفیل طولی حاصل از محاسبه ضریب زبری مانینگ به روش بری ...................................................................................................................... 133فهرست جدول ها عنوان صفحهجدول 2-1- عوامل تعیین ضریب زبری مانینگ دانههای رسوب[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]................................................. 21جدول 2-2- مقادیر ضریب مانینگ پایه ( زبری دانههای رسوب بستر آبراهه و سیلابدشتها) [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو] 22جدول 2-3- ضریب مانینگ برای مواد بستر آبراههها و سیلابدشتها[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو].................................... 23جدول 2-4- جدول تعیین ضریب زبری مانینگ بر اساس تجربیات چاو[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو].................................... 25جدول 2-5- جدول تعیین ضریب زبری مانینگ سازمان برنامه و بودجه[هیدرولیک کانالهای باز، دکتر ابریشمی]........................... 26جدول 2-6- تعیین درجۀ تعویق پوشش گیاهی[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]....................................................................... 37جدول 2-7- روابط گرین و گارتن[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]................................................................................................ 37جدول 2-8- جدول ضریب مانینگ برای چمن وعلف [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]....................................................................... 41جدول 2-9- جدول ضریب مانینگ برای انواع محصولات زراعی[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]................................................. 41جدول 2-10- جدول ضریب مانینگ برای پرچین منظم و نامنظم[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]................................................. 42جدول 2-11- جدول ضریب مانینگ برای درختان و بوتهها[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانهها، وزارت نیرو]................................................. 42جدول 3-1- موقعيت بازه‌هاي مطالعاتي (مختصات بر حسب UTM) .........................................................59جدول 3-2- دانه بندي مواد بستري رودخانه فهليان با روش توزيع سطحي ذرات “ در لايه مقطع شماره 5– آب پخشان......................................... 72جدول 3-3- شاخص اندازه سنگهاي لايه سطحي بستر رودخانه فهليان – آب پخشان............................................................................................................. 74جدول 3-4- شرح موقعيت مقاطع نمونه برداري از لايه سطحي بستر رودخانه فهليان........................................................................................................... 76جدول 3-5- شاخص اندازه سنگ هاي مواد بستر رودخانه فهليان در مقاطع مختلف – ميليمتر....................................................................................... 81جدول 3-6- دانه بندي مواد بستري رودخانه فهليان “توزيع سطحي ذرات در لايه سطحي بستر تركيبي از نمونه هاي برداشت شده در طول رودخانه مورد مطالعه........................................................................................................... 82جدول 3-7- مقايسه روش هاي آناليز " توزيع دانه بندي مواد بستري " رودخانه فهليان......................................................................................... 83جدول 3-8- روابط تجربی مورد استفاده در این تحقیق................. 84جدول 3-9- مشخصات بازۀ ها ي مورد مطالعه رودخانۀ فهليان.... 85جدول 3-10- ضرايب افت بازشدگي و تنگشدگي..................................... 89جدول 4-1- مقادیر ضریب مانینگ حاصل از روشهای تجربی........ 104جدول 4-2- مقادیر ضریب مانینگ حاصل از روشهای نیمهتجربی.. 107جدول 4-3- مقادیر ضریب مانینگ حاصل از جداول در رودخانۀ فهليان 118جدول 4-4- مقاديرحاصل از روش كاون براي آبراهه اصلي رودخانه فهليان...................................................................................................................... 122جدول 4-5- مقاديرحاصل از روش كاون براي سيلابدشت رودخانه فهليان 126جدول 4-6- مقادیر خطاهای حاصل از روشهای مختلف از کمترین تا بیشترین مقدار........................................................................................................... 127جدول 4-7- روابط تجربي پيشنهادي محاسبه ضريب n آب پخشان – رودخانه فهليان......................................................................................................... 129جدول 4-8- محاسبه ضريب زبري (n) در طول رودخانه فهليان باتوجه به روابط پيشنهادي....................................................................................... 131چكيدهبرآورد ضريب زبري مانينگ دررودخانه ها(مطالعه موردي : رودخانه فهليان )به وسیله ی :حامد جعفری اين تحقیق با شناخت شرايط حاكم بر رودخانه فهليان به تعيين ضريب زبري مانينگ در محدوده مورد مطالعه با استفاده از روش هاي مختلف تجربي ، نيمه تجربي و جداول جهت استفاده در طراحي ها مي پردازد . و بهترين و مطمئن ترين روش تعيين ضريب زبري را با استفاده از مطالعات صحرايي و تلفيق با روابط تجربي ارائه مي نمايد و در پايان نيز تعدادي روابط پيشنهادي ارائه مي گردد . به همين منظور محدوده مورد مطالعه به طول 23 كيلومتر به 5 بازه تقسيم گرديد ودر هر بازه آزمايش دانه بندي مصالح بستر صورت گرفته و با استفاده از روش هاي ذكر شده n مربوط به هر بازه بدست آمد. سپس جهت بررسي نتايج مقدار n بدست آمده به نرم افزار HEC- RAS وارد گرديد ومنحني هاي دبي اشل حاصل از نرم افزار با منحني هاي دبي اشل واقعي ايستگاهاي رودخانه مورد مقايسه قرار گرفت . نتايج حاصل از اين مطالعه نشان ميدهد روشهاي تجربي ونيمه تجربي بري به دليل شني بودن بستر رودخانه از دقت بالاتري نسبت به ساير روشها برخوردار است . همچنين جهت صحت سنجي، پروفيل طولي رودخانه با استفاده از نرم افزار HEC-RAS وضريب n روش منتخب ترسيم گرديد و ارتفاع سطح آب حاصل از اين پروفيل با ارتفاع اندازه گيري شده توسط دوايستگاه بالادست و پايين دست مقايسه ومقدار خطاي 4 سانتي متر مشاهده گرديد . ودر پايان مقدار ضريب زبري مانينگ 037/0 براي اين رودخانه بدست آمد .واژه هاي كليدي : ضريب زبري مانينگ ، منحني دبي اشل ، نرم افزار HEC-RAS ، آزمايش دانه بندي ، فهليان 1- کلیّات 1-1- مقدمهاهمیّت موضوع برآورد صحیح ضریب زبری مانینگ ، بیان مسئله ، اهداف و ضرورتهای انجام پژوهش حاضر و تشریح ساختار پایان نامه مواردي است كه دراين فصل بيان خواهدشد.بهمنظور تحلیل شرایط حاکم بر جریانهای یکنواخت و نیز طراحی سازههای هیدرولیکی و مهندسی رودخانه روابط متعددی وجود دارد که از این میان رابطۀ مانینگ از اهمیّت بیشتری برخوردار بوده و عمومیت بسیاری دارد. در این رابطه تخمین مقدار مناسب ضریبزبری مانینگ در برآورد میزان تراز آب نقش بسزایی داشته و از اهمیّت ویژهای برخوردار است. با توجه تحقیقاتی که تا کنون در این زمینه صورت گرفته میتوان نتیجه گرفت که تفاوتهای بسیار کوچک چند صدمی در تعیین مقادیر ضریب زبری مانینگ میتواند برآورد مساحت اراضی سیلگیر را دهها هزار مترمربع تغییر داده و در نتیجه در برآورد میزان خسارات وارده تأثیر بسزایی داشته باشد. این امر نیز بر برنامهریزیهای مدیریتی و ساماندهی رودخانه تأثیرگذار میباشد. بنابراین چنین طرحها و اقداماتی که مستقیماً در ارتباط با مدیریت و ساماندهی رودخانهها هستند، نیازمند دقّت زیاد در انتخاب روش تعیین ضریب زبری مانینگ میباشند. ضریب زبری مانینگ کلیّه عوامل مؤثر در مقاومت بستر کانال در مقابل جریان را در خود مستتر دارد و همچنین این ضریب شدّت افت انرژی را در یک جریان نشان می دهد. راه مناسب در تخمین صحیحتر ضریب مانینگ، شناخت عوامل مؤثر در این ضریب میباشد. این عوامل عبارتند از زبری بستر کانال، جنس کانال، نامنظمی سطح مقطع، پوشش گیاهی(نوع و میزان تراکم آن)، شکل مسیر(مستقیم یا مارپیچی بودن مسیر)، وجود موانع در مسیر جریان و حتّی عمق و دبی جریان که علاوه بر تأثیر در افت طولی در مسیر جریان تا حدودی دربرگیرندۀ افتهای ناشی از تغییر شکل جریان(افتهای موضعی) نیز میباشند.