ارزیابی رسوبگذاری در مخزن سد تنظیمی دز با استفاده از مدلهای ریاضی Bri-Stars و Hec-6

صاحب اثر: سازمان آب و برق خوزستان

نوع محتوی: طرح پژوهشی

زبان: فارسی

استان موضوع گزارش: خوزستان

شهر موضوع گزارش: کارون

شناسه ملی سند علمی: R-1047473

تاریخ درج در سایت: 3 مهر 1397

دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی

مشاهده: 765

تعداد صفحات: 149

سال انتشار: 1383

نسخه کامل طرح پژوهشی منتشر نشده است و در دسترس نیست.

من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این طرح پژوهشی:

https://civilica.com/doc/1047473

چکیده طرح پژوهشی:

سد تنظیمی دز در 2 کیلومتری بالادست پل سوم دزفول در جنوب غربی ایران با مختصات جغرافیایی 39-24-32 عرض شمالی و 21-25-48 طول شرقی و با ارتفاع 20 متر جهت تنظیم اب شبکه ابیاری دزفول و مصرف اب در پایین دست ان احداث گردیده است. در زمان احداث حجم اولیه دریاچه تا رقوم حداکثر مخزن و قابل توصیه جهت بهره برداری (2/135 متر بالای سطح دریا) برابر 7/13 میلیون متر مکعب بوده است. بر اساس هیدروگرافی انجام گرفته ، پس از 28 سال بهره برداری از مخزن مشخص گردید که تجمع رسوبات باعث کاهش حجم اولیه مخزن به میزان 41 درصد ان شده است . این تحقیق با هدف بررسی روند رسوبگذاری در مخزن سد ضمن بهره گیری از مدل ریاضی و شبه دوبعدی BRI-STARS و استفاده از مجموعه اطلاعات مرتبط با ژیومتری ، هیدروگرافی و رژیم جریان اب و رسوب وروردی به مخزن انجام گرفته است . ابتدا شبیه سازی با استفاده از اطلاعات حاصل از 28 سال بهره برداری مخزن انجام و سپس برای دوره های زمانی اتی بهره برداری از سد تنظیمی ، میزان ته نشست رسوبات و هندسه مخزن پیش بینی شده است.

پیش گفتار طرح پژوهشی

تامین اب مورد نیاز برای مصارف کشاورزی ، شرب و مصارف صنعتی یک اصل مهم در رشد و شکوفایی کشور می باشد. منبع اصلی این ماده حیاتی اب جاری در رودخانه ها میباشد. رودخانه ها هر ساله میلیونها تن مواد جامد و رسوبات را از سر چشمه تا مصب با خود حمل می کنند . طراحی و ساخت هر گونه تاسیسات ذخیره کننده از جمله مخازن مستلزم شناخت کمیت و کیفیت مواد حمل شده در جریان اب و تطبیق مشخصات طرح با وضع موجود و برنامه ریزی صحیح میباشد]1[. شناخت، تجزیه و تحلیل و پیش بینی میزان فرسایش و رسوبگذاری در رودخانه ها و مخازن و کانالهای انتقال اب از پیچیده ترین و در عین حال از جدیدترین مباحث هیدرولیک رسوب و مهندسی رودخانه میباشد. برای گسترش دانش توزیع و انتقال رسوب در مخازن نیاز به مطالعات بیشتر و عمیق تری میباشد که در این میان بنظر میرسد مدلهای ریاضی ابزار سودمندی برای شبیه سازی فرایند رسوبگذاری و نیز شناخت هر چه بیشتر این پدیده باشند. بنابراین یک تخمین قابل اطمینان از روند رسوبگذاری و میزان رسوبگیری مخازن، برای مدیریت منابع اب امری ضروری و مسایل اقتصادی ایجاب می کند که کاربرد مخازن در یک سطح اپتیمم و بهینه قرار گیرد و حجم مفید مخزن در طول عمر اقتصادی طرح ظرفیت طراحی خود را حفظ
1-استادیار گروه ابیاری دانشگاه شهید چمران اهواز 2- کارشناس ارشد تاسیسات ابیاری
کند ]2[. طرح چند منظوره دز شامل سدهای مخزنی ، تنظیمی و انحرافی دز ، کانالها و تاسیسات ابیاری میباشد. سد تنظیمی دز در پایین دست سد مخزنی دز و در 2 کیلومتری بالادست پل سوم دزفول به منظور تامین اب کشاورزی ، صنعتی ، اشامیدنی و تولید نیرو طراحی و احداث شده است. بدلیل متغیر بودن مصرف برق در شبانه روز و دبی های خروجی متغیر و نامنظم از سد های مخزنی و همچنین تامین اب کنترل شده برای شبکه ابیاری پایین دست ، احداث سدهای تنظیمی امری ضروری میباشد. در سدهای تنظیمی برای تنظیم و کنترل حجم اب مورد نیاز شبکه ، حجم مفید مخزن بخصوص حجم تنظیمی ( حجم مخزن بین حداقل و حداکثر تراز بهره برداری ) بایستی در طول عمر مفید مخزن حفظ گردد]3[ . برای رسیدن به این هدف ، بایستی مقدار و نحوه توزیع رسوبات در مخزن در دوره های بهره برداری اتی از سد پیش بینی گردد. با توجه به روند ته نشینی رسوبات در مخزن لازم است روشهای مناسب کنترل رسوب و همچنین روشهای مناسب رسوبزدایی مخزن از توجه خاص برخوردار باشد.
این تحقیق با هدف بررسی روند رسوبگذاری در مخزن سد تنظیمی دز ضمن بهره گیری از مدل ریاضی BRI-STARS و مجموعه اطلاعاتی مرتبط با ژیومتری ، هیدروگرافی ، رژیم جریان اب و رسوب ورودی و دانه بندی مواد بستر در طی یک دوره بهره برداری 28 ساله انجام گرفته است. با توجه به طبیعت دو بعدی و حتی سه بعدی جریان در مخازن ، برای افزایش دقت در شبیه سازی فرسایش و رسوبگذاری در رودخانه ها و مخازن استفاده از مدلهای دوبعدی ارجح میباشد. بدلیل کثرت اطلاعات ورودی مورد نیاز، در اکثر موارد امکان استفاده از مدلهای دوبعدی فراهم نمیباشد. در این تحقیق برای شبیه سازی فرسایش و رسوبگذاری در مخزن سد تنظیمی دز از مدل ریاضی و شبه دوبعدی BRI-STARS استفاده شده است . این مدل با همان امار و اطلاعات مورد نیاز برای مدلهای یک بعدی رایج ، با تقسیم مقاطع به چند لوله جریان ( STREAM TUBE ) فرایند ته نشینی رسوبات را در مخازن با یک الگوی دوبعدی در جهت افق شبیه سازی می کند

فهرست مطالب طرح پژوهشی

فصل اول: مطالعات کتابخانه ای و میدانی

1-1-کلیات 1

الف - مطالعات کتابخانه ای

2-1-روند رسوبگذاری و نحوه تجمع رسوبات در مخازن 2

1-2-1-مقدمه 2

2-2-1-تشریح مراحل ته نشینی رسوبات در مخازن 2

3-1-روشهای تعیین چگونگی روند رسوبگذاری در مخازن 6

1-3-1-روشهای تجربی 6

1-1-3-1-روش تجربی کاهش سطح 6

2-3-1-روشهای ریاضی 10

4-1-روشهای مختلف جلوگیری از رسوبگذاری در مخازن 10

1-4-1-روشها و اقدامات حفاظتی در حوزه ابریز 11

1-1-4-1-حوضچه های شن 11

2-1-4-1-حوضچه جلویی 12

2-4-2-لایروبی مخزن 13

3-4-2- روشهای هیدرولیکی 15

1-3-4-2- روندیابی رسوب در حین وقوع سیلاب 15

2-3-4-2-فلاشینگ به همراه پایین افتادن سطح اب در مخزن 16

3-3-4-2-تخلیه کامل مخزن و انجام فلاشینگ 17

4-3-4-2-تخلیه جریانات غلیظ 18

ب - مطالعات میدانی

5-1-مقدمه 20

6-1-سیستم رودخانه ای منطقه 21

7-1- شبکه ایستگاههای هواشناسی منطقه 22

8-1-شبکه ایستگاههای هیدرومتری منطقه 23

9-1-تاریخچه و مشخصات سد تنظیمی دز 23

1-9-1-موقعیت جغرافیایی 24 2-9-1-مشخصات فنی سد تنظیمی دز 24

10-1-مطالعات انجام شده در زمینه رسوبگذاری در مخزن سد تنظیمی دز 28

1-10-1-مقدمه 28

2-10-1-براورد بار رسوبی کل ورودی به سد تنظیمی 30

فصل دوم : معرفی مدلهای ریاضی HEC-6 وBRI-STARS

الف-مدل ریاضی HEC-6

1-2-تاریخچه 34

2-2-معرفی مدل 34

1-2-2- بخش ژیومتری 34

2-2-2- بخش هیدرولیک و هیدرولوژی 35

3-2-2- بخش انتقال رسوب 35

3-2-مبانی تیوری مدل 36

1-3-2- معادله انرژی 36

2-3-2- محاسبات ژیومتری 39

3-3-2-محاسبات عمق بحرا نی 43

4-3-2-معادله پیوستگی رسوب 44

ب-مدل ریاضی BRI-STARS

4-2- تاریخچه 47

5-2- معرفی مدل 49

1-5-2- بخش ژیومتری 49

2-5-2- بخش هیدرولیک و هیدرولوژی 50

3-5-2- بخش انتقال رسوب 50

6-2-اجزای کاربردی مدل و قابلیت های ان 51

1-6-2-مدل لوله ای جریان با عرض ثابت 51

2-6-2-مدل لوله ای جریان با عرض متغیر 53

7-2-مدل کامپیوتری هیدرولیک پل 53

8-2-مبانی تیوری مدل 54

1-8-2-خطوط جریان و لوله جریان 54

2-8-2-محاسبات برگشتی جریان 55

3-8-2-معادله انرژی 55

4-8-2-معادله مومنتوم 58

5-8-2-محاسبات عمق های نرمال، بحرانی و مزدوج 60

6-8-2-محاسبات ژیومتری 61

7-8-2- محاسبات مربوط به لوله جریان 62

8-8-2- معادله پیوستگی رسوب 63

9-8-2- جورشدگی و ارمورینگ در بستر 67

فصل سوم : اطلاعات موجود و چگونگی اماده سازی انها

1-3-مقدمه 70

2-3-مشخصات هندسی مخزن و رودخانه 70

3-3-اطلاعات مربوط به دانه بندی مواد بستر و مواد معلق 73

4-3-امار دبی روزانه و فواصل زمانی ان 78

5-3-امار دبی و دبی رسوب 79

6-3-تغییرات درجه حرارت اب 87

7-3-منحنی بهره برداری 90

8-3-نحوه ورود اطلاعات به مدل 90

الف-مدل ریاضی HEC-6

1-8-3-داده های ژیومتری 91

2-8-3-داده های بخش رسوب 94

3-8-3-داده های هیدرولوژی 94

4-8-3-اطلاعات خروجی 96

ب-مدل ریاضی BRI-STARS

5-8-3-داده های ژیومتری 96

6-8-3-داده های هیدرولوژی 99

7-8-3-داده های بخش رسوب 100

8-8-3-اطلاعات خروجی 102

فصل چهارم : نتیجه گیری و ارایه پیشنهادات

1-4-مقدمه 104

2-4-تغییرات پروفیل بستر رودخانه دز 106

3-4-تغییرات حجم مخزن نسبت به زمان 108

4-4-منحنی های سطح-حجم-ارتفاع 118

5-4- راهکارهای عملی و مناسب رسوبزدایی مخزن 128

1-5-4-کلیات 128

1-1-5-4- رعایت دیدگاههای اصولی در مراحل مختلف مطالعات ، طراحی

و بهره برداری پروژه های سدسازی 128

2-1-5-4- پیشگیری از کاهش گنجایش مخزن 129

3-1-5-4- بازیافت گنجایش از دست رفته مخزن 131

2-5-4- راهکارهای عملی رسوبزدایی مخزن سد تنظیمی دز 135

6-4-پیشنهادات 137

1-6-4-احداث مجدد ایستگاه هیدرومتری دست مشان 137

2-6-4-تهیه البوم مقاطع عرضی رودخانه دز 137

3-6-4-برداشت مقاطع عرضی رودخانه دز حد فاصل سد مخزنی دز تا ایستگاه

هیدرومتری دست مشان 138

4-6-4- انجام هیدروگرافی مخزن هر 5 تا 10 سال 138

5-6-4-کالیبراسیون دریچه های قطاعی سد تنظیمی دز 138

6-6-4-انجام تحقیقات مشابه در مورد سایر مخازن با استفاده از

مدل BRI-STARS 138

7-6-4-استفاده از مدل ریاضی BRI-STARS در بررسی ابشستگی در پای پلها 139

ضمیمه گزارش 140

فهرست منابع ………………………………………………………….. 146

نویسندگان

مراجع و منابع این طرح پژوهشی:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این طرح پژوهشی را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود طرح پژوهشی لینک شده اند :

ترابی، حسن، 1378، »ارزیابی معادلات برآورد رسوب در تعدادی از ...
جعفرزاده، اسماعیل، 1371، »کاربرد کامپیوتر در مهندسی رودخانه و تکنولوژی ...
حمادی، کاظم، 1378، »بررسی روند رسوبگذاری در مخزن سد شهید ...
شفاعی بجستان، محمود،1373، » هیدرولیک رسوب« ، انتشارات دانشگاه شهید ...
شرکت جاماب،1378، »طرح جامع آب کشور ،حوزه آبخیز دز و ...
شرکت سهامی خدمات مهندسی برق(مشانیر)،1368، »مطالعات فاز شناخت طرح نیروگاه ...
شرکت سازآب پردازان، 1378، »پروژه حریم یابی رودخانه های استان ...
صادقی عطار، منصور، 1374 ، »بهره برداری بهینه از شبکه ...
طلوعی ، اسماعیل ، 1376 ، » راه حلهای علاج ...
فیض اله ، مهدی، 1378، »تعیین نحوه توزیع رسوبات در ...
کردونی، محمد رضا، 1380 ، » تعیین سهم سرشاخه ها ...
مسجدی ، سید محمد ، 1376، » بررسی وضعیت رسوبگذاری ...
وزارت نیرو، استاندارد مهندسی آب کشور، 1376، »تعیین حجم رسوبات ...
وزارت نیرو، 1362 ، »رسوبگذاری در مخازن سدها« ، امور ...
Ackers,P. ,and W. R. White,(1973), "Sediment Transport : New Approaches ...
Dalvi,M. E. , (1978), "Some Aspects of Progressive Deposition in ...
Fan, J. ,and L. Morris,(1992), "Reservoir Sedimentation І:Delta and Density ...
Grade,R.J. ,and K. G. Ranga Raju,(1985),"Mechanics of Sediment Transportation and ...
Meyer-Peter, E.,and R. Muller,(1948), "Formulas for Bed load Transport" ,Proceedings ...
Molinas , A. ,(2001), "Transport of sediment in large sand-bed ...
Molinas, A. ,and B. Wu,(1996), "Sediment Transport in Natural Rivers" ...
Mutreja, K. N. ,(1986), "Applied Hydrology" , Mc GRAW-HILL. ...
U. S. Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center ,(1993), ...
U. S. Department of the Interior Bureau of Reclamation, Sedimentation ...
U. S. Department of Transportation , Federal Highway Administration , ...
United Nations, (1953), "The Sediment Problem , Flood control series" ...
Upiri,(1978), "Estmation of Yearly sediment Deposits in Major and medium ...
Vischer, D. L. , and W. H. Hager, (1997), "Reservoir ...
Yang, C. T. , and J. M. Simoes,(1998), "Sedimentation and ...
Yang, C. T. ,(1973), "Incipient Motion and Sediment Transport" , ...
Yang, C. T. ,(1984), "Unit Stream Power Equation for Gravel" ...

نمایش کامل مراجع