پژوهش: دانلود پروژه رشته محیط زیست در مورد سيل و خسارات ناشي از آن – قسمت اول

ساليان متمادي می باشد بشر در تقابل با پديده هاي طبيعي بوده و همواره در معرض خطرات ناشي از وقوع پديده هاي زيانباري نظير سيل قرار داشته می باشد. در حال حاضر نيز سالانه خسارات مالي و جاني فراواني بر اثر بروز سيلابهاي عظيم به مردم وارد مي گردد. به گونه مثال وقوع سيلاب در 12 استان كشور طي بهمن ماه سال 1371 باعث قرباني شدن بيش از 220 نفر و خساراتي بالغ بر دهها ميليارد ريال گرديد (1).

مسئله مهم ديگري كه همزمان با حركت آب و وقوع سيلابها رخ مي دهد. حركت ذرات خاك از سطح حوضه هاي آبخيز و ورود اين ذرات به مجاري طبيعي همچنين جابه جايي اين ذرات در طول
رودخانه ها از نقطه اي به نقطه ديگر مي باشد كه اثرات جنبي و مضاعف بروز سيلابها محسوب گرديده و موجب روبگذاري يا فرسايش و تغيير در تراز بستر رودخانه و در نتيجه تغيير در تراز سطح آب مي گردد. افزايش تراز بستر و بالا آمدن كف منجر به كاهش ظرفيت مجاري طبيعي شده. همچنين پر شدن مخازن سدها و كانالهاي آبياري از رسوب از ساير عوارض آن مي باشد. بنابراين پيش بيني تراز سطح آب با در نظر گرفتن مسئله رسوب در مجاري طبيعي از اهميت خاصي برخوردار می باشد. تغييرات بستر رودخانه ها كه به دو صورت بالا آمدن بستر (Aggradation) و كف كني (Degradation) می باشد يكي از پديده هاي مهم مهندسي رودخانه مي باشد. اين امر زماني بوجود
مي آيد كه كه وضعيت تعادلي پارامترهاي مختلف رودخانه تحت شرايطي بهم بخورد. مقصود از پارامترهاي مذكور، دبي جريان، دبي رسوبات، مقطع و سيب رودخانه و اندازه مواد بستر مي باشد. شرايطي كه باعث بهم زدن اين تعادل مي باشد ممكن می باشد طبيعي و يا توسط بشر باشد. مسائل فوق علاوه بر اينكه باعث تغيير رژيم رودخانه مي گردد سبب خواهد گردید تا سازه هاي هيدروليكي اطراف رودخانه نيز در مخاطره قرار گيرند.

پيش بيني شرايطي كه تحت آن شرايط، بالا آمدن يا كف كني بستر رودخانه به وجودمي آيد. همچنين تعيين ميزان آن، در نتيجه چگونگي تاثير آن بر شرايط هيدروليكي رودخانه موضوعي می باشد كه از ديرباز مورد توجه مهندسين هيدورليك قرار گرفته می باشد. روشهاي مختلفي نيز پيشنهاد گرديده می باشد. تعدادي از اين روشها با بهره گیری از فرضيات متعدد و بكار گيري اصول حاكم بر حركت نخستين ذره (Incepient Motion) به وجودآمده اند و روابط جبري نسبت ساده اي را تشكيل مي دهند كه در آن پروفيل نهايي بستر را بدست مي دهند. تعداد ديگري از روشها با بكار بردن فرضيات كمتري و بكار بردن معادله پيوستگي رسوب منجر به پيدايش معادله اي مي گردد كه با حل آن مي توان تغييرات بستر رودخانه را نسبت به زمان پيش بيني نمود.

بطور كلي روابط حاكم بر حركت جريانهاي سيلابي و جريان در مجاري فرسايش پذير معادلات جريان غير ماندگار موسوم به معادلات Saint Venant مي باشند. از آنجا كه تاثير متقابلي بين تغييرات بستر و شرايط هيدورليكي جريان هست در رودخانه هاي آبرفتي علاوه بر حل همزمان معادلات مذكور شامل:

1- معادله پيوستگي جريان (معادله بقاء جرم سيال)                  Continuity Equation          

2- معادله ممنتم (معادله بقاء اندازه حركت)                                      Mcmentum Equation

لازم می باشد معادله پيوستگي رسوب (Sediment Continuity Eqution) نيز حل گردد. همچنين به دو معامله كمكي جهت برآورد ظرفيت حمل رسوب رودخانه و تعيين شيب خط انرژي نياز مي باشد. از قديميترين مدلهايي كه در اين ارتباط به وجودآمده مدل HEC-6 مي باشد كه در سال 1977 توسط اداره مهندس ارتش امريكا تهيه گرديده می باشد. در اين مدل آغاز پروفيل سطح آب با بهره گیری از معادله انرژي محاسبه مي گردد ( در اين قسمت مدل رياضي پيش بيني پروفيل سطح آب بر اساس جريان متغير تدرجي براي كانالهاي غير فرسايشي موسوم به HEC-2 مي باشد) و براي هر فاصله زماني با بكار بردن معادله پيوستگي رسوب و يك ارتباط تجربي براي محاسبه ميزان رسوب حمل شده، پروفيل بستر را محاسبه مي كند. مدلهاي ديگري هم سپس از آن به وجودآمده اند كه اكثراً به صورت
بسته هاي نرم افزاري به بازار عرضه شده اند.

مدل تهيه شده در اين پايان نامه يك مدل رياضي يك بعدي غير ماندگار براي كانالهاي فرسايش و غير فرسايشي می باشد كه معادلات كامل جريان غير ماندگار و معادله پيوستگي رسوب را بطور همزمان و با بهره گیری از روش عددي حل مي نمايد.

روشهاي عددي شامل روش تقاضاي محدود و روش المانهاي محدود می باشد ولي روش تقاضاهاي محدود كاربرد بيشتري دارد. در روش تقاضاهاي محدود. معادلات ديفرانسيل جزيي حاكم با بهره گیری از
شم هاي (Schemes) ديفرانسيل به معادلات جبري تبديل مي شوند. اين شم ها متفاوت بوده و كاربرد آن ها در يك مسئله خاص ممكن می باشد مزايا و معايبي را به همراه داشته باشد.

مسئله مهمي كه در حل معادلات حاكم هست مسئله كوپلينگ (Couqling) بين معدلات جريان و رسوب می باشد. مقصود از كوپلينگ در نظر گرفتن تغييرات در كليه متغيرها در محاسبه مقدار نهايي هر متغير وابسته می باشد و اين كار با بهره گیری از شم دو مرحله اي پيش بيني و تصحيح ميسر شده می باشد. در هر مرحله معادلات مذكور بطور همزمان حل مي شوند. به عبارت ديگر در صورتي كه معادله پيوستگي رسوب بعد از حل كامل معادلات جريان حل مي گردید كوپلينگ ايجاد نمي گرديد. بنابراين مدل حاضر يك مدل كوپل شده مي باشد. ضمناً كوپلينگ بين معادلات باعث افزايش پايداري مدل نيز مي گردد. كاربرد روشهاي كوپل نشده در شرايطي كه شيب كف زياد باشد منجر به بروز ناپايداري عددي
مي گردد و جهت ايجاد پايداري بايستي از عمليات سعي و خطا در هر گام زماني بهره جست ولي در مدل حاضر نيازي به سعي و خطا نيست و مدل از پايداري خوبي برخوردار می باشد و همين امر زمان اجراي مدل را به شدت كاهش مي دهد. همچنين كاربرد شم صريح مك.

تعاريف

  • جريانهاي ماندگار و غير ماندگار (Steady And Unsteady Flow):

جرياني ماندگار ناميده مي گردد كه عمق، دبي و سرعت متوسط جريان در هر مقطع نسبت به زمان تغيير نكند و در صورتي كه پارامترهاي مذكور نسبت به زمان تغيير نمايند جريان غير ماندگار ناميده مي گردد. به عبارت ديگر مشخصات جريان هاي پايدار بصورت زير مي باشد:

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

                        و           و      

h : عمق

v : سرعت

q : دبي

برای دانلود فایل ورد متن کامل اینجا کلیک کنید

2-3-مدل سازي (Modelling ) :

به مقصود شبيه سازي پديده هاي طبيعي اقدام به تهيه مدل مي گردد. هدف از ايجاد مدلها، فراهم کردن امكان مطالعه و بررسي پديده هاي مهندسي می باشد. چرا كه غالباً مطالعات بخاطر پيش بيني و بيان كميت و رفتار يك پديده می باشد. مثلاً پيش بيني تاثيرات سيلاب به لحاظ افزايش تراز سطح آب در رودخانه ها يا تغييرات پروفيل بستر رودخانه اثر فرسايش يا رسوبگذاري در شرايط اجراي طرح اهميت داشته و قبل از اجراي طرح بايستي انجام گيرد.

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

2-3-1- انواع مدلها:

مدلها بر دو نوع هستند:

  • مدلهاي فيزيكي
  • مدلهاي رياضي

بطور كلي به علت هزينه هاي سنگين و مشكلات تهيه مدلهاي فيزيكي، همچنين به دليل قابليت زياد و امكان بررسي حالات متعدد توسط مدلها رياضي، سعي مي گردد تا حد امكان با بهره گیری از مدلهاي رياضي كار پيش بيني انجام پذيرد، البته در شرايط خاص و بسته به اهميت پروژه ممكن می باشد تهيه مدل فيزيكي نيز ضرورت يابد.

2-3-2- مدلهاي رياضي :

دیدگاهتان را بنویسید