فهرست مطالب

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال دوم شماره 3 (پاییز 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/09/16
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد ابراهیم بنی حبیب *، حسین پورمحمدی صفحه 1
    در حالت تخلیه سریع به علت وجود فشار آب منفذی در بدنه سد و حذف نیروی آب روی شیب بالادست،که به افزایش پایداری کمک می کند، شیب بالا دست در حالت بحرانی قرار می گیرد. برای تحلیل پایداری در این حالت، با روش های مختلف ارزیابی ضرایب اطمینان، از برنامه SEEPE/W و SLOPE/W استفاده شد. با استفاده از روش های مختلف تحلیل پایداری در حالت تخلیه سریع با سرعت های تخلیه یک، دو، چهار و شش متر در روز ضرایب اطمینان ارزیابی شدند و روش های مختلف در هر کدام از این سرعت های تخلیه مورد مقایسه قرار گرفتند.روش های مورگان اشترن- پرایس، اسپنسرو بیشاب و روش های اول و دوم مهندسین ارتش آمریکا نتایج یک سانی را برای مقادیر ضرایب اطمینان درحالت تخلیه سریع ارائه می دهند و روش معمولی از روند هیچ کدام از روش های ارزیابی ضریب اطمینان در حالت تخلیه سریع تبعیت نمی کند. بدین ترتیب روش هایی که فقط تعادل لنگرها یا تعادل لنگرها و نیروها را با هم درنظر می گیرند،ضریب اطمینان در حالت تخلیه سریع را نزدیک به هم ارزیابی می کنند. درصد کاهش ضرایب اطمینان در حالت تخلیه سریع در هرکدام از سرعت های ثابت فوق الذکر با ضرایب اطمینان به دست آمده با روش های مختلف در حالت نشت دائمی به صورت نمودار مقایسه شده، این نتیجه حاصل شد که ضریب اطمینان در روش مورگان اشترن- پرایس و در حالت تخلیه سریع با سرعت تخلیه شش متر بر ثانیه نسبت به نشت دایم به ترتیب حداقل، حداکثر و متوسط پنج درصد، 56 درصد و 26 درصد کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: تحلیل پایداری، تعادل لنگرها، سد تاخیری، مورگان اشترن، نیروی آب
  • جعفر دستورانی *، علی فضل الهی، علی سلاجقه، قاسم دستورانی صفحه 11
    دبی موثر بار معلق، که بیش ترین رسوب معلق را در مقایسه با سایر دبی ها در رودخانه ها حمل و شرایط بستر را تحت کنترل دارد، معیاری در ارزیابی وضعیت آب از نظر رسوب است. عمدتا عقیده بر این استکه دبی موثر بار معلق،دوره بازگشت 1/5 سالهداشته، برابر با دبی سطح مقطع پر و دبی غالب رودخانه ها است. به منظور بررسی انطباق دبی موثر بار معلق و دبی با دوره بازگشت 1/5 سال، براساس داده های دبی جریان روزانه و حمل رسوب معلق در ده ایستگاه آب سنجی واقع بر روی رودخانه های حوزه آبخیز دریاچه نمک ابتدا تابع چگالی احتمال جریان روزانه و سپس منحنی سنجه رسوب ترسیم شد.در مرحله بعد با به کارگیری و ضرب ضرایب منحنی سنجه رسوب در تابع چگالی احتمال جریان روزانه، تابع چگالی احتمال رسوب معلق ترسیم شد که حالت مضرس داشته، مقدار پیک آن، دبی موثر بار معلق است. در نهایت دوره بازگشت آن بر روی سری جریان حداکثر سالانه به روش تجربی ویبول محاسبه شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که انطباقی بین دبی موثر بار معلق و دبی با دوره بازگشت 1/5 سال وجود ندارد و نسبت مقدار دبی موثر بار معلق به مقداردبی با دوره بازگشت 1/5 سال بین 1/03 تا 16/8 تغییر می کند. با وجود این، انجام تحقیقات بیش تر تا رسیدن به یک نتیجه قطعی ضروری است.
    کلیدواژگان: ایستگاه آب سنجی، تابع چگالی احتمال، جریان روزانه، منحنی سنجه رسوب، ویبول
  • سیدحمیدرضا صادقی *، غلامرضا شجاعی، حمیدرضا مرادی صفحه 21
    نوع و شدت فرسایش خاک در یک منطقه تابع شرایط اقلیمی، پستی و بلندیزمین، خاک و کاربری اراضی بوده که در این میان اهمیت کاربری اراضی به دلیل نقش موثر انسان بر آن نسبت به دیگر عوامل زیادتر است. در این تحقیق برایبررسی ارتباط کاربری اراضی بافرسایش خاک، حوزه آبخیز مندریجان واقع در سراب حوزه سد زاینده رود با مساحت 23000 هکتار انتخاب شد. به منظور انجام تحقیق از نقشه های کاربری اراضی و سیمای فرسایش خاک تهیه شده با استفاده از تصاویر ماهواره ای MSS سال 1979، TM سال های 1990 و 1998 و هم چنین ETM مربوط به سال 2002 استفاده شده است. سپس ارتباط وسعت هر یک از کاربری های اراضی با وسعت اشکال فرسایش و همچنین حضور هر یک از آن ها به ترتیب با استفاده از روابط رگرسیونی و آزمون کای اسکوئر ارزیابی شد. نتایج به دست آمده از تحقیق بیان گر ارتباط معنی دار اکثر کاربری ها با انواع فرسایش، خصوصا فرسایش سطحی متوسط به شکل توان سوم با حداقل ضریب تبیین 81 درصد و حداکثر خطای تخمین 39/65% است. نتایج آزمون کای اسکوئر نیز بیان گر عدم ارتباط معنی دار نوع کاربری اراضی با حضور اشکال فرسایش و ارتباط معنی دار عمده کاربری ها با وسعت اشکال فرسایش در سطح احتمال یک درصد بوده که ضرورت توجه به کاربری صحیح اراضی و اعمال شیوه های مدیریتی مناسب در منطقه را ایجاب می نماید.
    کلیدواژگان: تصویر ماهواره ای، تغییر کاربری اراضی، سیمای فرسایش، شدت فرسایش، شرایط اقلیمی
  • علی محمدی ترکاشوند*، داود نیک کامی، مهرداد اسفندیاری، سیدکاظم علوی پناه صفحه 28
    نقشه فرسایش شیاری یکی از نقشه های پایه در مطالعات فرسایش و رسوب و برنامه های مدیریت آبخیزها است. برای بررسی برخی روش ها در تهیه نقشه 250000: 1 فرسایش شیاری، مطالعه ای در حوزه های آبخیز کن- سولقان و جاجرود در استان تهران انجام شد. در مرحله اول در حوزه آبخیز کن و سولقان، چهار نقشه واحدهای کاری از تلفیق لایه های اطلاعاتی الف) پوشش گیاهی، سنگ شناسی و شیب ب) کاربری، سنگ شناسی و شیب ج) کاربری، حساسیت سنگ ها به فرسایش و شیب و د) کاربری حساسیت سنگ ها به فرسایش و واحدهای اراضی، تهیه شد. برای بررسی کارآیی این چهار نقشه، 53 نقطه زمینی کنترل شد. نتایج نشان داد که نقشه واحدهای کاری «د» با توجه به ملاحظات اقتصادی و اجرایی بهتر از نقشه های واحدهای کاری«الف»، «ب» و تا حدودی «ج» در تهیه نقشه فرسایش شیاری بود. در مرحله دوم در حوزه آبخیز جاجرود، نقشه واحدهای کاری حاصل از روش «د» به همراه سه نقشه واحدهای کاری مبتنی بر «ه» واحدهای اراضی، «و» واحدهای حساسیت سنگ ها و «ز» واحدهای فتومورفیک حاصل از تفسیر تصاویر ماهواره ای +ETM، مورد ارزیابی قرار گرفتند. شدت فرسایش شیاری در 314 نقطه زمینی کنترل و نقشه واقعی فرسایش شیاری تهیه شد. نقشه فرسایش شیاری با هر یک از نقشه های واحدهای کاری «د»، «ه»، «و» و «ز» قطع داده شد. نتایج نشان داد که بیش ترین صحت مربوط به روش تفسیر تصاویر ماهوار های با 81 درصد صحت بود. هم چنین صحت روش های تلفیق لایه ها، واحدهای اراضی و حساسیت سنگ ها به ترتیب 78/4، 66/6 و 59/9 درصد بود. جذر میانگین مربعات خطاها برای نقشه حساسیت سنگ ها، بیش ترین و برای روش تفسیر تصاویر کم ترین بود. بیش ترین دقت مربوط به روش تفسیر تصاویر ماهواره ای (با ضریب تغییرات 20/4 درصد) بود. در کل روش تفسیر تصاویرماهواره ایدر تهیه نقشه فرسایش شیاری، از روش های دیگر بهتر بوده است.
    کلیدواژگان: حساسیت سنگ، سامانه اطلاعات جغرافیایی، سنجش از دور، فتومورفیک، کن، سولقان
  • رضا سکوتی اسکویی*، محمدحسین مهدیان، شهلا محمودی، محمدحسن مسیح آبادی صفحه 39
    مدیریت و برنامه ریزی مناسب خاک به منظور بهره برداری مناسب از آن امری لازم بوده،در این رابطه پراکنش مکانی ویژگی های خاک از اهمیت زیادی برخوردار است. اصولا بررسی های مکانی به وسیله روش های زمین آماری شامل تخمین گر های آماری غیر پارامتری نظیر روش های TPSS، میانگین متحرک وزنی و یا روش های پارامتری زمین آماری نظیر کریجینگ و کوکریجینگ صورت می گیرد. این تحقیق با هدف بررسی ساختار مکانی برخی خصوصیات خاک شامل درصد آهک و شن و رطوبت اشباع خاک که در حاصلخیزی خاک موثر هستند، در بخش جنوبی دشت ارومیه به مساحت 36690 هکتار در شهرستان ارومیه استان آذربایجان غربی به انجام رسیده است. فاصله نیمرخ های خاکی مورد مطالعه بین 1300 تا 4700 متر بود. برای برآورد خصوصیات خاکی مذکوردر نقاط نمونه برداری نشده، از روش های کریجینک، میانگین متحرک وزنی و کوکریجینگ در محیط GIS استفاده شده است. برای مقایسه کارآیی تخمین گرهای مکانی و انتخاب روش مناسب میان یابی، روش ارزیابی متقابل ومتغیرهای آماری MAE و MBE به کار گرفته شدهاست. پس از انتخاب روش مناسب میان یابی برای برآورد خصوصیلت خاکیمورد بررسی، نقشه های پراکنش مکانی آن هاتهیه شد. براساس تعداد و حدود تغییرات داده ها، از قانون استورجس برای تعریف تعداد و فاصله طبقات در تهیه و طبقه بندی نقشه های مربوطه استفاده شده است. نتایجبه دست آمده حاکی از این است که روش کریجینگ با ضریب همبستگی حداقل 0/83 و درصد خطای 3/98، برای برآورد مقادیر در نقاط فاقد داده های خاکی از دقت قابل قبولی برخوردار است.
    کلیدواژگان: پراکنش مکانی، زمین آمار، سامانه اطلاعات جغرافیایی، کریجینگ، کوکریجینگ
  • علی اکبر عباسی*، مهدی حبیبی صفحه 48
    یکی از روش های معمول کنترل فرسایش کناری رودخانه ها استفاده از آب شکن است که در صورت طراحی و اجرای صحیح، علاوه بر کنترل فرسایش کناری، منجر به بازیابی و احیای اراضی با ارزش حاشیه رودخانه ها می شود. از آن جا که سوالات و ابهاماتی در مورد تعیین طول، فاصله و شکل دماغه آب شکن های توری سنگی مطرح بوده، این تحقیق با هدف بررسی تاثیر طول، فاصله و شکل آب شکن های توری سنگی، به صورت آزمایشگاهی انجام شده است. این تحقیق در فلوم آزمایشگاهی با بستر متحرک با طول 17 متر، عرض 1/5 متر و عمق 0/8 متر انجام شده است. آب شکن های مورد استفاده در آزمایش ها از جنس سنگ و تورسیمی (توری سنگ) بوده، از نوع سرسپری (Tشکل) غیرمستغرق و عمود بر دیواره فلوم ساخته شده اند. به منظور بررسی آب شستگی دماغه آب شکن ها از دو طول آب شکن 15 و 22/5 سانتی متر (20 درصد و 30 درصد تنگ شدگی کانال) و چهار فاصله آب شکن (چهار نسبت 2، 3، 4 و 5، فاصله به طول آب شکن ها) در بستری با مصالح و شیب ثابت و سه مقدار دبی (30، 35 و40 لیتر بر ثانیه) مورد آزمایش قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل آزمایش ها برای آب شکن های سرسپری رابطه بدون بعد برای برآورد حداکثر عمق آب شستگی دماغه آب شکن های توری سنگی که به صورت سری ساخته می شوند، استخراج و توصیه شده است. مقایسه مقادیر محاسبه ای از این رابطه با مقادیر مشاهده ای نشان داده است که تفاوت ها در محدوده 25±درصد خطا قرار دارند. مقایسه نتایج روابط ارائه شده به وسیله سایر محققین با مقادیر مشاهده ای در این تحقیق نشان داده است حداکثر عمق آب شستگی در آب شکن های توری سنگی کم تر از آب شکن های صلب است.
    کلیدواژگان: اراضی، فلوم، حفاظت دیواره رودخانه، کنترل فرسایش، مستغرق
  • مجتبی صانعی* صفحه 57
    از روش های متداول ساماندهی و کنترل فرسایش کناری رودخانه استفاده از آب شکن است. آب شکن با هدایت جریان به سمت محور رودخانه، از ایجاد جریان قوی در طول ساحل جلوگیری کرده، مانع فرسایش ساحل رودخانه می شود.از سوی دیگر الگوی جدید جریان باعث فرسایش (آب شستگی) دردماغه آب شکن می شود. آب شکن ها معمولا به صورت چندتایی ساخته می شوند و پایداری آن ها بستگی زیادی به پایداری اولین آب شکن دارد. در این مقاله پیشنهاد شده است که برای حفظ پایداری اولین آب شکن در یک مجموعه آب شکن (چهار عدد) از یک آب شکن کوتاه تر (محافظ)، که به صورت عمود بر جریان در بالادست اولین آب شکن قرار می گیرد استفاده شود. بر اساس انجام آزمایش ها در فلوم آزمایشگاهی از لحاظ هیدرولیکی پارامترهای بی بعد (نسبت طول آب شکن محافظ به طول اولین آب شکن)، (نسبت فاصله آب شکن محافظ به طول اولین آب شکن) و شرایط هیدرولیکی جریان با معرفی (نسبت عمق جریان بالادست به طول اولین آب شکن) در مصالح با قطر متوسط d50=0.19 میلی متر، مورد مطالعه قرار گرفت. تحلیل آماری نتایج آزمایشگاهی، مدلی را برای پیش بینی آب شستگی نسبی در دماغه آب شکن اصلی ارائه می دهد. با استفاده از این مدل افزایش نسبی آبشستگی در دماغه اولین آب شکن با افزایش نسبی عمق آب بالادست به طول آب شکن محافظ و فاصله آن از اولین آب شکن نسبت مستقیم، ولی با افزایش نسبی طول آب شکن محافظ به اولین آب شکن نسبت معکوس دارد.
    کلیدواژگان: پایداری، فرسایش کناری، فلوم، مصالح ریزدانه، مهندسی رودخانه
|
  • Mohammad Ebrahim Banihabib*, Mohammad Hossein Poormohamadi Page 1
    When upstream water surface of an earth dam falls down rapidly and the upstream slope of the dam cannot be drained, the rapid drawdown analysis is necessary. There are several methods for rapid drawdown analysis including; Bishop, Ordinary, Janbu, Morgenstern-Price, Spencer, Lowe-Karafiath, United State Army Corps of engineers (USACE) and modified USACE. Modified USACE is presented by Lowe and Karafiath and is modified by Duncan, Wright and Wong. For simulation two models of SEEPE/W and SLOPE/W, are used. Drawdown velocity of 1, 2, 4 and 6 m/day are used in simulation. Simulations show that increasing drawdown velocity causes decreasing safety factor. Rapid drawdown analysis by Bishop, Morgenstern-Price, Spencer, Lowe- Karafiath, USACE and modified USACE give the same results for safety factor. Safety factor of rapid drawdown analysis will decrease 26% compared to steady state analysis on the average.
    Keywords: Drawdown analysis, Earth dam, Morgenstern, Stability, Safety factor
  • Jafar Dastoorani*, Ali Fazlollahi, Ali Salajeghe, Ghasem Dastoorani Page 11
    Effective discharge (Qeff) that transports the most of suspended sediment in rivers and controls the bed conditions is an important criterion for evaluating the quality of water. Qeff usually has 1.5 years recurrence interval on the yearly maximum flood data series. For examining similarity between Qeff and Q1.5 in ten stations of Daryacheh Namak Drainage Basin, at first the probability density function (pdf) of daily flows and sediment rating curves was plotted, after that probability density function of suspended sediment was constructed by multiplying the coefficient of sediment rating curves with pdf of daily flows. Then its recurrence interval was estimated by Vibul's method. The results showed that there are not any similarities between Qeff and Q1.5, and the ratio of Qeff to Q1.5 ranged from 1.03 to 16.8. Therefore more research is required to reach more certain result.
    Keywords: Daily flow, Hydrometric station, Probability density function, sediment rating curve, Vibul
  • Seyed Hamid Reza Sadeghi*, Gholam Reza Shojaee, Hamid Reza Moradi Page 21
    The intensity and type of soil erosion are functions of climatic, topographic, soil and land use characteristics. The role of land use is more than others due to the human impacts. In order to study the relationship between land use change and soil erosion, the Manderijan watershed located upstream of Zayandehrud dam basin, comprises 23000 ha, was selected. The satellite images of MSS1979, TM1990, TM1998 and ETM2002 were used to map land use as well as soil erosion features during the study periods. The relationship between the existence as well as areas of each particular soil erosion feature and land use was also investigated using regression and Chi-square analyses. The results of the study verified a significant relationship between areas of land uses and soilerosion features. The moderate sheet erosion was further related to the land use changes in particular in the form of cubic regression equation having the determination coefficient of less than 81% and relative error of below 39.65%. The Chi-square analysis was also certified the insignificant relationship between existence of each particular soil erosion feature and land use whereas the relationship between land use and soil erosion areas could be significantly approved. The results of the study therefore can be utilized for proper management of the area through devoting necessary attention into the land uses.
    Keywords: Climatic condition, Intensity of soil erosion, Land use change, Satellite Image, Soil erosion feature
  • Ali Mohammadi Torkashvand*, Davood Nikkami, Mehrdad Esfandiari, Seyed Kazem Alavipanah Page 28
    Rill erosion map is one of the basic maps in erosion and sediment studies and also watershed management programs. Some methodologies for preparing rill erosion map (1:250000) by using RS and GIS were compared in a research carried out in Kan- Sologhan and Jajrood sub-basins in North-west and North-east Tehran, Iran. At the first phase, four working unit's maps were prepared by integration of a) plant cover, geology and slope b) land use, geology and slope c) land use, rocks sensitivity to erosion and slope and d) land use, rocks sensitivity to erosion and land units’ layers in Kan- Sologhan basin. For comparing the efficiency of four working units’ maps, 53 ground control points were investigated. Results showed that map "d" was better than "a", "b" and "c" in providing rill erosion regarding economic and executive considerations. At the second stage, map "d" was compared with three maps of e) land units f) rocks sensitivity to erosion and g) satellite image photomorphic units (ETM+ images) in a broader basin of Jajroud. Rill erosion intensities in 314 ground control points were controlled and ground truth rill erosion map was prepared. Rill erosion map was crossed with different working unit maps where results showed that the highest accuracy is related to the images interpretation (81.0% accuracy). Accuracy was 78.4, 66.8 and 5. percent for methods of "d", "e" and "f", respectively. Root Mean Squared Error was the highest for map "f" and the least for integrated layers method (map "d"). The greatest precision is related to image interpretation and the images interpretation method is better than other methods in preparation of rill erosion map.
    Keywords: Erosion map, GIS, Kan, Sologhan, Photomorphic, RS, Rocks sensitivity
  • Reza Sokouti Oskooei*, Mohammad Hossein Mahdian, Shahla Mahmoodi, Mohammad Hassan Masihabadi Page 39
    Planning and suitable management is necessary for optimal use of soil and for this; spatial variability of soil characteristics is important which may be edcarried out through geostatistical methods of parametric and non-parametric predictors such as TPSS, WMA, Kriging and Co-kriging. This research work was done in Southern part of Uromieh plain with 36690 ha surface area in order to study the spatial variability of soil lime, sand and saturation moisture percentage. Distance between soil profiles ranged 1300 to 4700 meters. For estimation and prediction of them in non-sampled points, the Kriging, Co- kriging and Weighted Moving Average were used in Geographic Information System environment. For selecting suitable interpolation method, Cross validation and MAE and MBE parameters were used. Selected method was also used for estimating and mapping of the selected soil characteristics. The Sturges rule was used for defining map classification. Results showed that the Kriging method has the highest accuracy with correlation coefficient of 0.83 and error of 3.98 percent for prediction of soil characteristics in non-sampled points.
    Keywords: Co, kriging, Geostatistics, GIS, Kriging, Spatial Variability
  • Ali Akbar Abbasi*, Mehdi Habibi Page 48
    One of the usual methods for river banks protection is using Gabion groyne structures. If this permeable structure is designed and constructed appropriately, it will control bank erosion and reclaims flood plain areas. Since there are some uncertainties in the determination of length, space and shape of Gabion groyne, this experimental project was performed. In this investigation a laboratory movable bed flume with 17m length, 1.5m width and 0.8m depth was used to study local scour near the head of unsubmerged Gabion groynes. The T shape and straight groynes were constructed perpendicular to the flume's wall. Groynes with two different lengths of 15.0 and 22.5 centimeter (i.e. two contraction ratios of 20% and 30%) and four different spaces (i.e. four ratios of space to length, S/L), were used with one constant bed material, one constant bed slope and three different discharges. Based on the experimental results, a dimensionless relationship was derived for estimation of Local Scour near the Head of straight and T shape Gabion groynes.
    Keywords: Area reclamation, Erosion control, Flume, River Bank Protection, Unsubmerged
  • Mojtaba Saneie* Page 57
    One of the common methods of river training and bank protection is using spur dikes to modify flow path. Because of the concentration of flow in the middle part of the river it causes the river side not to be washed out. This new river path makes the river bed next to the end of the spur dikes to be washed out. Usually the spur dikes are built in groups to extend the protected zone. The stability of these spur dikes against the river flow depends on stability of the first spur dike. The purpose of this laboratory research is to investigate different ways for reduction of erosion around the first spur dike. It is suggested to use a shorter spur dike at the upstream part perpendicular to the flow direction. In this research, it is intended to find the optimum distance between the shorter spur dike and the first spur dike in order to have minimum erosion around the first spur dike. From the hydraulics point of view, L’/L (the length of shorter spur dike to the length of first spur dike), X/L (the distance between first spur dike and shorter spur dike to the length of first spur dike) and H/L’ (the depth of water at upstream to the length of shorter spur dike) have been studied and results has been presented in the form of equations.
    Keywords: Bank erosion, Fine Materials, Flume, River Engineering, Stability