فایل تحقیق : دانلود 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 گردد. در اثر اين اقدام شيب رودخانه كاهش مي يابد. كاهش شيب تحت تاثير نقطه كنترل در پايين دست مي باشد، اين نقطع ممكن می باشد يك سد انحرافي باشد. كاهش تدريجي شيب بستر رودخانه باعث مي گردد تا پديده كف كني متوقف گردد.

حال چنانچه مواد بستر غير يكنواخت باشند، در ابتداء كه شيب زياد می باشد، 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 اقدام 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 گردد و نيروي درك جريان توان فرسايشي اين لايه و جابه جايي ذرات آنها نخواهد داشت، و اين در حالي می باشد 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 اقدام 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 می باشد كه لايه زيرين لايه آرمور حاوي مواد ريزدانه باشد، حال اگر سيل عظيمي رخ دهد و شرايط هيدروليكي تشديد گردد. 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 گردد.

روشهايي براي پيش بيني تشكيل اين لايه و عمق تشكيل آن هست و اينكه آيا به گونه كلي اين لايه به وجودخواهد 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 می باشد 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 در نظر داشتن 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 می باشد 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 گردد. همچنين در محل اتصال دو شاخه جريان ممكن می باشد 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 می باشد ( به اين نقاط
Kinck Point گفته مي گردد). 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 می باشد كه نقطه تغيير شيب جديد به بالا دست منتقل مي گردد. پس اين پديده نيز نوعي كف كني می باشد.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

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 غیر از و مدي نظاره نمود. وقوع پديده بالا آمدن بستر اغلب به علت افزايش ميزان بار روسوبي در يك قسمت از رودذخانه آغاز مي گردد و اين در شرايطي می باشد 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 گردد. 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 طریقه 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 نظاره مي گردد 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 می باشد 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 هست 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 می باشد 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 مقصود 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 مقطع برابر با qsB خواهد گردید. دبي خالض رسوب وارده به اين قطعه از كانال را با تغييرات زماني حجم رسوب در اين قطعه از كانال به توضیح ذيل مساوي قرار داده، خواهيم داشت:

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

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

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

                                      مقطع (2)                  مقطع(1)

(3-1)  

Z: ارتفاع كف كانال از يك سطح مبنا

P : پوكي مصالح كف كانال (Porosity)

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

: وزن مخصوص مواد بستر

در استخراج معادله (3-1) فض شده می باشد 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 می باشد 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.

برای دانلود فایل ورد متن کامل اینجا کلیک کنید

(3-6)                                                           

كه در آن Cs متوسط غلظت بار معلق و برابر نسبت qs/q مي باشد و h عمق جريان می باشد 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 می باشد (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 مانند مهمترين اهداف مطالعه جريانهايي می باشد 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 می باشد، بار بستر (Bed load) و بار معلق (Suspended load)، به مجموع اين دو، بار كل (Sediment Discharg) شناخته مي گردد. 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 گردد ولي اندازه گيري بار بستر مشكل می باشد و اين اغلب به علت ضخامت كم لايه اي می باشد 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 گردد (3D35 )، به همين دليل در بيشتر موارد فقط بار مواد بستر محاسبه مي گردد. روشهاي متعددي براي برآورد بار بستر و بار معلق هست، همچنين روشهايي هست 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 بهره گیری از روابط بار بستر محاسبه شده و با بار معلق اندازه گيري شده جمع مي گردد تا بار كل بدست آيد. مثلاً روشي مانند انيشتين

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

دیدگاهتان را بنویسید