محمد ابراهیم یخکشی
-
سابقه و هدف
سد وشمگیر با ارتفاع 21 متر یکی از سدهای قدیمی کشور است که در استان گلستان واقع شده است. سد وشمگیر با یک مخزن اصلی و سه مخزن فرعی مجموعا با حجم اولیه 96 میلیون متر مکعب احداث شده است. اما در شرایط فعلی با پایان یافتن عمر مفید سد و پر شدن مخزن سد در اثر ورود رسوبات سیل های متعدد، به 45 میلیون متر مکعب تنزل یافته است. نقشه های توپوگرافی موجود نشان می دهد که امکان افزایش ارتفاع بدنه اصلی سد و دیواره های جانبی آن وجود ندارد و از تمامی پتانسیل منطقه برای احداث سد استفاده شده است. بنابراین تنها راه حل موجود برای افزایش ظرفیت مخزن، افزایش ارتفاع سرریز است. در همین راستا با توجه به محاسبات انجام شده افزایش یک متری ارتفاع سرریز مناسب بوده است. هدف از انجام این پژوهش، بررسی هیدرولیک جریان بر روی سرریز سد وشمگیر با دریچه لاستیکی و مقایسه آن با سرریز لبه تیز، لبه پهن و استوانه ای با استفاده از مدلسازی فیزیکی است.
مواد و روش هادر این تحقیق، ابتدا مدل ریاضی انور که مدلسازی قسمت بالادست سدهای لاستیکی است، بر روی جسم انعطاف بذیر آزمایش شد. سپس سد لاستیکی با 4 فشار درونی مختلف که نسبت های فشار داخلی به ارتفاع سد لاستیکی () 5/0، 7/0، 1 و 3/1 می باشد با جسم صلب ساخته و بر روی مدل سرریز اصلی سد نصب گردید. آزمایش ها در 7 دبی مختلف بین بازه 12.69 تا 30.45 لیتر بر ثانیه در یک کانال بتنی به عرض یک متر و طول 6 متر در شرایط غیرمستغرق و آب زلال در آزمایشگاه آب و رسوب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان صورت گرفت. در نهایت جهت بهره گیری از این مطالعات در طراحی سدهای لاستیکی معادلات خطی و غیرخطی مختلفی جهت تخمین ضریب دبی با استفاده از نرم افزار SPSS استخراج و ارائه گردید.
یافته هانتایج نشان داد رفتار هیدرولیکی سد لاستیکی به سرریز لبه پهن نسبت به سرریزهای لبه تیز و استوانه ای شباهت بیشتری دارد. در تمامی مدل ها با افزایش نسبت hs/P، ضریب دبی افزایش می یابد. همچنین در یک hs/p ثابت، با افزایش فشار درونی سد از 0.5 به 1.3، ضریب دبی به طور متوسط 19 درصد افزایش می یابد. همچنین محقق گردید در یک فرود ثابت با افزایش نسبت فشار داخلی به ارتفاع دریچه لاستیکی، ضریب دبی نیز با افزایش 13.7 درصدی تغییر می یابد.
نتیجه گیریبر اساس نتایج به دست آمده، مدل ریاضی انور، می تواند هندسه سدهای لاستیکی را به خوبی مدلسازی نماید. هندسه دریچه لاستیکی تابعی از فشار درونی آن بوده و با تغییر هندسه میزان دبی عبوری تغییر می کند. همچنین می توان نتیجه گرفت میزان دبی، ارتفاع دریچه لاستیکی و فشار درونی آن، ارتفاع جریان نسبت به تاج سد و ارتفاع آب بالادست از جمله عوامل موثر بر هیدرولیک جریان از جمله ضریب دبی می باشند.
کلید واژگان: سد لاستیکی، ضریب دبی، افزایش ارتفاع سد، سد وشمگیرBackground and ObjectivesThe Voshmgir dam with a height of 21 meters, is one of the oldest dams in the country and is located in Golestan Province. The Voshmgir Dam is built with one main reservoir and three sub-reservoirs with a total initial volume of 96 MCM. But in the current situation, with the end of the useful life of the dam and the filling of the dam reservoir due to the influx of sediments from numerous floods, it has decreased to 45 MCM. The available topographic maps show that it is not possible to increase the height of the main body of the dam and its side walls, and all the potential of the area has been used for the construction of the dam. Therefore, the only available solution to increase the volume is to increase the overflow’s height. In order to increase the dam height, according to the calculations, one- meter increase in height of the dam’s spillway, dam has been done. The purpose of this research is to investigate the hydraulics of the flow on the Voshmgir dam spillway with a rubber valve and compare it with sharp-edged, wide-edged and cylindrical spillways using physical modeling.
Materials and MethodsIn this research, Anwar's mathematical model, which is the modeling of the upstream part of rubber dams, was tested on a flexible object. Then, the rubber dam with 4 different internal pressures (the ratio of internal pressure to the height of the rubber dam) was made with a rigid body and installed on the main spillway model of the dam. Experiments were conducted in 7 different flow rates between 12.69 and 30.45 liters per second in a concrete channel with a width of one meter and a length of 6 meters in non-submerged and clear water conditions in the water and sediment laboratory of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. Finally, to take advantage of these studies in the design of rubber dams, various linear and non-linear equations were extracted and presented to estimate the discharge coefficient using SPSS software.
ResultsThe results showed that the hydraulic behavior of the rubber dam is more similar to the broad-crested weir than to the sharp-crested and cylindrical weirs. In all models, the flow coefficient increases with the increase of the hs/P ratio. Additionally, when the internal pressure of the dam increases from 0.5 to 1.3 at a constant hs/p, the discharge coefficient shows an average increase of 19%. Moreover, it has been observed that at a constant Froud number, the discharge coefficient experiences a 13.7% increase as the ratio of internal pressure to the height of the rubber valve increases.
ConclusionBased on the obtained results, Anwar's mathematical model can model the geometry of rubber dams well. The geometry of the rubber valve is a function of its internal pressure and the flow rate changes with the change of the geometry. It can also be concluded that the flow rate, the height of the rubber valve and its internal pressure, the height of the flow relative to the crest of the dam and the height of the upstream water are among the factors affecting the flow hydraulics, including the flow coefficient.
Keywords: Rubber Dam, Discharge Coefficient, Dam Heightening, Voshmgir Dam -
سیل یکی از پدیده های پیچیده و مخرب طبیعی است که هر ساله در نقاط مختلف جهان و کشور خسارت های جانی و مالی فراوانی به بار می آورد. روش های کنترل سیل به طور کلی به دو بخش اقدامات سازهای و غیر سازهای تقسیم بندی میشوند. احداث سد یکی از روش های سازهای میباشد که نقش مهمی در کنترل سیلاب دارد. یک سد با ذخیره کردن مقداری از حجم سیلاب باعث کاهش ارتفاع موج سیل شده و خطر سیلاب را در نواحی پاییندست کاهش میدهد. در این تحقیق با استفاده از مدل های تحلیل رودخانه(HEC-RAS) و سامانه اطلاعات جغرافیایی(GIS) و بهره گیری از نرم افزار Google Earth، به پهنه بندی سیلاب با دوره بازگشت های 50، 100، 500 و 1000 سال در رودخانه نرمآب واقع در استان گلستان پرداخته شد. در ادامه تاثیر احداث سد نرماب بر روی کاهش پهنه سیلاب در اراضی پایین دست مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور سناریوهای مختلفی برای حجم ذخیره سیلاب سد مذکور مورد بررسی قرار گرفت و پهنه سیل در هر حالت پیشبینی شد. نهایتا خسارت وارد به اراضی اطراف رودخانه در هر حالت ارزیابی شد. نتایج نشان داد که احداث سد نرمآب با حجم ذخیره سیلاب 6 میلیون متر مکعب، میتواند تا 1/75 درصد از خسارات ناشی از سیلاب 50 ساله و تا 7/40 درصد از خسارات سیل 1000 ساله بکاهد.کلید واژگان: استان گلستان، سد مخزنی نرمآب، کنترل سیل، HEC-RAS، GISFlood is one of the complex and destructive natural phenomena led to human and financial losses around the country and world every year. Generally methods of flood controlling are classified in two parts consist of structural and non structural methods. Construction of dam is one of the structural methods plays an important role in flood control. A dam by storing a part of flood volume causes to dropping in flood peak and reduces the flood damage in down lands. In this study, by using of river analysis systems(HEC-Ras) and geographic information system(GIS) and utilizing of Google-Earth software, the floodplain with frequency of 50, 100, 500 and 1000 years investigated at Narmaab River of Golestan. Then effect of construction of Narmaab Dam on reducing the flood plain at down lands has been studied. Therefore several scenarios were defined for dam flood storage volume and in any case the flood plain and flood damage at down lands was estimated. The results show that construction of Narmaab Dam with a flood storage volume equal to 6 million cubic meters can reduce damage of flood with frequency of 50 and 1000 years by %75.1 and %40.7 respectively.Keywords: Golestan, Narmaab Storage Dam, Flood Control, HEC, Ras, GIS
-
در گذشته جواب های مسائل تصمیم گیری و انتخاب گزینه ی برتر در منابع آب، تنها مبتنی بر یک هدف (ماکزیمم کردن نسبت سود به هزینه) بوده است. ولی امروزه با استفاده از تصمیم گیری چندمعیاره، دیگر لازم نیست تنها مقادیر مالی و سودآور را اعمال نمود بلکه می توان چندین شاخص را (به صورت معیارهایی کمی و کیفی) نظیر معیارهای سیاسی، اجتماعی و زیست محیطی برای انتخاب گزینه ی برتر به کار برد. مرحله اول در انجام یک تصمیم گیری چندشاخصه، اولویت بندی، شناسایی و بررسی محدودیت های موجود در طرح ها است. مرحله بعد تعیین شاخصه ها یا معیارهای ارزیابی با در نظر گرفتن ملاحظات اجتماعی، اقتصادی، زیست محیطی و مسایل فنی می باشد. سپس باید برای تبدیل شاخص های کیفی به کمی، بی مقیاس کردن شاخص ها و تعیین وزن نسبی آنها از طریق یکی از روش های تصمیم گیری اقدام نمود و در نهایت به ارزش گذاری آن طرح با الگوریتم مورد نظر پرداخت و بهترین گزینه را انتخاب نمود. در این تحقیق نیز با استفاده از مدلسازی با نرم افزار WEAP به شبیه سازی حوزه زرینگل پرداخته شد. سپس با شناخت گزینه ها و شاخص های مورد نظر کارشناسان به کمک روش TOPSIS بهترین گزینه از بین سناریوهای موجود برگزیده شده است که نتایج نشان دهنده ی نیاز به توسعه بیشتر در کشت تابستانه در حوزه می باشد.
کلید واژگان: WEAP، منابع آب، تصمیم گیری چندشاخصه، TOPSISDetermination of Top Options in Utilization of Water Resources using WEAP Model and Multi Attribute Decision-Making Analysis / (Case Study: Zaryngol Basin)The answers to decision-making problems and selection of top option in waterresources were previously based on one goal (profit maximization). However، todaywith the use of multi attribute decision-making، there is no need to only take account offinancial and profit making quantities، but we can also use several indicators (in theform of qualitative and quantitative variables)، like political، social and environmentalvariables for adopting the top option. The first stage in a multi Attribute decisionmakingprocess is prioritization، identification and study of limitations existing in theprojects. The next stage is specification of evaluation standards and variables withtaking into account social، economic، and environmental considerations and technicalproblems. Then، measures must be taken for conversion of qualitative variable intoquantitative ones، de scaling the indicators and specification of their relative weightsthrough one of decision-making methods and finally، to deal with evaluation of thegiven project with the concerned algorithm and select the best option. Using modelingwith WEAP software، the present research dealt with the simulation of Zaryngol Basin. Then، with identification of options and indicators of concern to the experts، the bestoption was selected from among the existing scenarios with the application of TOPSISmethod. The results suggest the need for further development in the summer cultivationin the above-said basin.Keywords: WEAP, Water resources, Multi Attribute Decision making, TOPSIS -
برای افزایش کارآیی سیستم های هشدار سیل در حوضه های کوهستانی کوچک و متوسط که زمان پاسخ حوضه کوتاه بوده و سیل های ناگهانی اتفاق می افتد پیش بینی کمی بارش کوتاه مدت ضروری است. پیش بینی کمی و کوتاه مدت بارش، زمان پیش هشدار را در یک سیستم هشدار سیل افزایش می دهد و آن را قابل اعتماد می سازد. پیش بینی دقیق بارش یکی از مشکل ترین موضوعات در هواشناسی است. در این مقاله یک مدل شبکه عصبی برای پیش بینی بارش کوتاه مدت 15 ایستگاه باران سنجی حوضه سد گلستان یک در حوضه گرگان رود واقع در استان گلستان ارائه می شود. داده های ساعتی بارش و نیز سایر پدیده های هواشناسی با یک شبکه عصبی پرسپترون چند لایه پیشرو1 با الگوریتم آموزش پس انتشار2 خطا برای پیش بینی یک ساعته بارش آموزش داده شد و برای پیش بینی نقطه ای تا 2 ساعت برای هر ایستگاه آزمون گردید. نتایج مدل عصبی با روش مرسوم پیش بینی از نوع پایا3 مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که دقت پیش بینی مدل شبکه عصبی در مقایسه با روش پایا بهتر است. استفاده از پارامترهای رطوبت و دما نیز پیش بینی را بهبود می دهد. مدل قادر است پیش بینی بارش را در طول رگبار به هنگام نماید و برای حوضه های با زمان تمرکز 3 ساعت و بیشتر کارآیی دارد. خروجی مدل پیش بینی بارش می تواند با یک مدل بارش- رواناب در زمان واقعی پیوند زده شود وبا دقت قابل قبولی زمان پیش هشدار سیل را به میزان 2 ساعت بهبود ببخشد.
کلید واژگان: پیش بینی بارش، هشدار سیل، شبکه های عصبی، زمان پیش هشدار، حوضه سد گلستان 1 -
فصلنامه منابع طبیعی ایران، شماره 3 (پاییز 1386)، صص 785 -797سیل یکی از پدیده هایی است که هر ساله در نقاط مختلف جهان و کشور خسارت های جانی و مالی به بار می آورد. به منظور پهنه بندی خطر سیل و تعیین پهنه های سیل گیر اراضی اطراف رودخانه قره چای واقع در حوزه آبخیز شهری رامیان، پس از انجام عملیات میدانی، مسیری از رودخانه به طول 5/8 کیلومتر انتخاب شد و بر اساس خصوصیات مورفولوژیکی و هیدرولیکی به تعدادی بازه تقسیم و 41 مقطع عرضی از رودخانه برداشت شد. برای انتخاب مناسب ترین روش تعیین ضریب مانینگ، روش کاون به منزله مناسب ترین روش تعیین ضریب مانینگ در محدوده مورد بررسی انتخاب شد. با معرفی مشخصات جریان و مشخصات هندسی رودخانه و ضریب مانینگ هر مقطع در نرم افزار HEC-RAS پروفیل سطح آب در دوره های بازگشت معین محاسبه شد. سپس برای تعیین پهنه های خطر سیل با استفاده از نرم افزار Autocad و مشخص بودن رقوم سطح آب در هر مقطع پهنه های خطر سیل در دوره های بازگشت مختلف ترسیم شد. پس از تعیین سطح و عمق میانگین سیل برای مناطق در معرض خطر و با استفاده از توابع خسارت سیل، مقادیر خسارت احتمالی وارد به مناطق مسکونی در هر پهنه، جداگانه محاسبه و منحنی های تراز-خسارت هر یک از آنها نیز به طور جداگانه ترسیم شد. نتایج این تحقیق نشان داد که روند افزایش خسارت تا دوره بازگشت 50 سال، از شدت ملایمی دارد، ولی پس از آن این روند بشدت افزایش می یابد. بنابراین دوره بازگشت 50 سال به عنوان دوره بازگشت بحرانی این محدوده معرفی شد.
کلید واژگان: پهنه بندی سیل، HEC، RAS، ضریب مانینگ، خسارت سیل و رامیان -
حوزه آبخیز قره سو با وسعتی حدود 1700 کیلومتر مربع در جنوب شرقی دریای خزر واقع شده است. آبخوان موجود در این حوزه با مساحتی حدود 700 کیلومتر مربع در بخش های جنوبی، تک سفره ای از نوع آزاد و در بخش های میانی و شمالی، چند لایه ای از نوع آزاد و تحت فشار است. این آبخوان به دلایل مختلف از جمله عمق نسبتا کم سطح آب زیرزمینی، فعالیت های شدید کشاورزی در سطح مناطق دشت، تخلیه فاضلاب های شهری گرگان به آن و نیز به دلیل بافت درشت دانه آبخوان در مناطق جنوبی، در معرض خطر آلودگی های مختلفی از جمله نیترات قرار گرفته است. جهت بررسی وضعیت آبخوان ها از نظر غلظت نیترات و همچنین یافتن منابع آن، از سی حلقه چاه کم عمق در سفره آزاد و همین تعداد چاه عمیق در آبخوان تحت فشار منطقه مورد مطالعه در دو مرحله، آغاز فصل کشاورزی (اردیبهشت، 1379) و پایان فصل کشاورزی (شهریور، 1379) از طریق شبکه بندی نمونه برداری صورت گرفت. بر اساس تجزیه نمونه های جمع آوری شده از چاه های بهره برداری موجود در سفره آزاد یا سطحی با عمق سطح آب 35-5 متر و چاه های عمیق حفر شده در سفره های تحت فشار یا عمیق، متوسط غلظت نیترات در آبخوان تحت فشار در فصول مرطوب و خشک به ترتیب 7.26 و 12.56 میلی گرم در لیتر بوده است؛ در حالی که این مقدار برای آبخوان آزاد به ترتیب 10.79 و 33.7 میلی گرم در لیتر است. این مطلب بیانگر آن است که چاه های آبخوان آزاد نسبت به سفره تحت فشار، بیشتر در معرض خطر آلودگی قرار دارند. به علاوه، مقدار نیترات آب رودخانه های زیارت، گرمابدشت و شاخه های اصلی رودخانه قره سو بین 68-10 میلی گرم در لیتر اندازه گیری گردید. این پژوهش نشان می دهد که پساب حاصل از آبیاری زمین های زراعی و فاضلاب شهری گرگان به همراه جریان های سطحی محدوده مورد مطالعه، مهمترین نقش را در افزایش نیترات آبخوان دارند.
کلید واژگان: نیترات، آلودگی آب های زیر زمینی، زمین شناسی محیط زیست، حوزه آبخیز قره سو، استان گلستان -
امروزه چشمه های آب گرم از نظر اقتصادی، زمین شناسی، پزشکی و صنعت جهانگردی حائز اهمیت می باشند. به همین دلیل، چشمه آب گرم زیارت به عنوان تنها چشمه آب گرم موجود در استان گلستان از نظر شیمیایی و ایزوتوپی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است تا ضمن بررسی خواص و منشا، پتانسیل آن برای استفاده های مختلف مورد ارزیابی قرار گیرد. این چشمه با دبی متوسط سالانه 52 لیتر بر ثانیه و دمای متوسط 30 درجه سانتی گراد دارای رخساره های هیدروشیمی در محدوده Na+ Cl- و Na+HCO-3 می باشد. کاتیون غالب آن سدیم و آنیون غالب آن کلرید می باشد. خواص هیدروشیمی و معیارهای ژئوترمومتری چشمه، گویای این است که سیستم تغذیه چشمه و ورودی به مخزن آن بصورت پراکنده و افشان بوده و سیستم خروجی آن بصورت کانالی و سریع تحت فشار است. منشا چشمه هیدروترمال نبوده و دمای آن ناشی از خواص زمین گرمایی است. مطالعات ایزوتوپی چشمه حاکی از سن قدیمی آب آن بوده و اثر ریزش های جدید در آن ناچیز است، تغذیه چشمه از ریزش های جوی مناطق مرتفع حوضه است، آب آن در عمق زیاد جریان داشته و با چشمه های اطراف ارتباطی ندارد. در راستای شناخت بهتر منشا چشمه آب گرم زیارت، برخی از چشمه های آب گرم پهنه البرز از نظر سنگ شناختی و هیدروشیمی با چشمه فوق مورد مقایسه قرار گرفته اند.
کلید واژگان: هیدروشیمی، ایزوتوپ، چشمه اب گرم، روستای زیارت و گرگان
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.