دوره 15، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1403 )
جلد 15 شماره 1 صفحات 117-107 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Alimoradi M, Ekhtesasi M R, malekian A. (2024). Estimation of Manning's Roughness Coefficient by the Inverse Solving Method using Observational Data (Sanij River-Yazd, Iran). J Watershed Manage Res. 15(1), 107-117. doi:10.61186/jwmr.15.1.107
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1256-fa.html
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1256-fa.html
علیمرادی مهتاب، اختصاصی محمدرضا، ملکیان آرش. برآورد ضریب زبری مانینگ به روش حل معکوس با استفاده از داده‌های مشاهداتی (مطالعه موردی: رودخانه سانیج-یزد) پژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز 1403; 15 (1) :117-107 10.61186/jwmr.15.1.107
1- علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران و علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
2- گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران & گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
3- گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران و گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2- گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران & گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
3- گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران و گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده: (913 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: ضریب زبری هیدرولیکی رودخانه ها یکی از مهم‌ترین عوامل در ایجاد طرح، طراحی، بهره‌برداری و نگهداری از پروژه‌های منابع آب در مطالعات مهندسی رودخانه می باشد. مقدار ضریب زبری هیدرولیکی در شرایط متنوع و پیچیده رودخانه‌ها متغیر بوده و از عوامل مختلفی متأثر می‌باشد، معمولاً در مدل‌های هیدرولیکی ضریب زبری بیشترین حساسیت را نسبت به سایر پارامترها نشان می‌دهد. تخمین صحیح ضریب زبری می تواند به بررسی دقیق تر هیدرولیک جریان و شرایط رودخانه کمک کند. باوجود تلاش های بسیار، عدم توانایی تخمین دقیق ضریب زبری و استفاده از مقدار ثابت مانینگ (n)، عامل اصلی خطا در شبیه‌سازی سیل و محاسبه عمق جریان است. معمولاً ضریب زبری جریان ثابت نیست و با تغییرات عمق آب به‌صورت پویا تغییر می‌کند. بهترین روش برای تعیین زبری، اندازه‌گیری دبی و محاسبه n مانینگ از طریق حل معکوس معادله مانینگ می باشد. هدف اصلی مطالعه حاضر تعیین دقیقتر ضریب زبری رودخانه سانیج در محل بالادست ایستگاه هیدرومتری فیض آباد در استان یزد می باشد.
مواد و روش ها: منطقه موردمطالعه در تحقیق حاضر حوزه آبخیز سانیج در 30 کیلومتری شهر یزد در شهرستان تفت، استان یزد قرار دارد. این حوضه 153.173 کیلومترمربع مساحت دارد. برای دستیاب به اهداف تحقیق پس از انجام مطالعات میدانی از ایستگاه هیدرومتری فیض‌آباد در خروجی حوضه آبخیز سانیج جهت جمع آوری داده های دبی سیلاب و دبی- اشل موردنیاز در منطقه مطالعاتی استفاده شد؛ بنابراین از طریق حل معکوس روابط مربوطه و تعیین سایر پارامترهای هیدرولیکی از قبیل سرعت، شیب، شعاع هیدرولیکی، مقدار ضریب زبری مانینگ برآورد شد. اندازه گیری شیب با دستگاه شیب سنج و همچنین ترازیاب انجام شد.
یافته ها: بررسی ها نشان داد، کمترین ضریب زبری معادل 0/034، مربوط به دبی 180 مترمکعب در ثانیه و بیشترین مقدار آن مربوط به دبی 2/083 مترمکعب در ثانیه معادل 0/119 می‌باشد. با کاهش دبی ضریب زبری افزایش مییابد. تابع تغییرات ضریب زبری نسبت به دبی با2 R معادل 0/80 بیانگر رابطه معکوس و معنی دار دبی و ضریب زبری و تابع شعاع هیدرولیکی و دبی با مقدار2 R معادل 0/944 بیانگر رابطه معنی دار و مستقیم دبی و شعاع هیدرولیکی است. همچنین ضریب زبری با شعاع هیدرولیکی دارای رابطه معکوس در سطح پایین تر معنی‌داری است. هر سیل با رسوب گذاری متفاوت، زبری متفاوتی ایجاد می کند؛ بنابراین ضریب زبری مانینگ بسته به تغییرات قطر ذرات متفاوت خواهد بود. معمولاً مسیل ها یا رودخانه های مناطق خشک که به‌صورت موقتی هستند، در شاخه نزولی هیدروگراف و پایان سیل، قطعات درشت تر بر سطح بستر باقی‌مانده و در برآورد ضریب زبری مانینگ به‌صورت تجربی و بازدید محلی خطا ایجاد می کند. خطای ظاهری ناشی از به‌جا ماندن قطرهای بزرگ‌تر ذرات در سطح بستر و حمل ذرات ریز توسط جریان می باشد. از سوی دیگر در حین جریان جهت یافتگی رسوبات عموماً در راستای مسیر حرکت سیل می باشد که کمترین زبری هیدرولیکی را ایجاد می نماید؛ ولی با کاهش شدت سیل و به‌جا ماندن ذرات درشت دانه علاوه بر افزایش زبری هیدرولیکی، زبری تصادفی ذرات که در ضریب زبری مانینگ نقش مؤثری دارد افزایش می یابد. در دبی های که عمق جریان پایین تر از90
مقدمه و هدف: ضریب زبری هیدرولیکی رودخانه ها یکی از مهم‌ترین عوامل در ایجاد طرح، طراحی، بهره‌برداری و نگهداری از پروژه‌های منابع آب در مطالعات مهندسی رودخانه می باشد. مقدار ضریب زبری هیدرولیکی در شرایط متنوع و پیچیده رودخانه‌ها متغیر بوده و از عوامل مختلفی متأثر می‌باشد، معمولاً در مدل‌های هیدرولیکی ضریب زبری بیشترین حساسیت را نسبت به سایر پارامترها نشان می‌دهد. تخمین صحیح ضریب زبری می تواند به بررسی دقیق تر هیدرولیک جریان و شرایط رودخانه کمک کند. باوجود تلاش های بسیار، عدم توانایی تخمین دقیق ضریب زبری و استفاده از مقدار ثابت مانینگ (n)، عامل اصلی خطا در شبیه‌سازی سیل و محاسبه عمق جریان است. معمولاً ضریب زبری جریان ثابت نیست و با تغییرات عمق آب به‌صورت پویا تغییر می‌کند. بهترین روش برای تعیین زبری، اندازه‌گیری دبی و محاسبه n مانینگ از طریق حل معکوس معادله مانینگ می باشد. هدف اصلی مطالعه حاضر تعیین دقیقتر ضریب زبری رودخانه سانیج در محل بالادست ایستگاه هیدرومتری فیض آباد در استان یزد می باشد.
مواد و روش ها: منطقه موردمطالعه در تحقیق حاضر حوزه آبخیز سانیج در 30 کیلومتری شهر یزد در شهرستان تفت، استان یزد قرار دارد. این حوضه 153.173 کیلومترمربع مساحت دارد. برای دستیاب به اهداف تحقیق پس از انجام مطالعات میدانی از ایستگاه هیدرومتری فیض‌آباد در خروجی حوضه آبخیز سانیج جهت جمع آوری داده های دبی سیلاب و دبی- اشل موردنیاز در منطقه مطالعاتی استفاده شد؛ بنابراین از طریق حل معکوس روابط مربوطه و تعیین سایر پارامترهای هیدرولیکی از قبیل سرعت، شیب، شعاع هیدرولیکی، مقدار ضریب زبری مانینگ برآورد شد. اندازه گیری شیب با دستگاه شیب سنج و همچنین ترازیاب انجام شد.
یافته ها: بررسی ها نشان داد، کمترین ضریب زبری معادل 0/034، مربوط به دبی 180 مترمکعب در ثانیه و بیشترین مقدار آن مربوط به دبی 2/083 مترمکعب در ثانیه معادل 0/119 می‌باشد. با کاهش دبی ضریب زبری افزایش مییابد. تابع تغییرات ضریب زبری نسبت به دبی با
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد ضریب زبری در محدوده مطالعاتی از 0/034 تا 0/119 تغییر می‌کند و با دبی رابطه معکوس و معنادار با
R
0/8دارد. همچنین ضریب زبری با شعاع هیدرولیکی رابطه معکوس باR 2 90 90
فهرست منابع
1. Gautam, A. (2021). Determination of Manning's Roughness Coefficient in Bijayapur Irrigation Canal, Kaski, Nepal. Himalayan Journal of Applied Science and Engineering, 2(2), 14-23. [DOI:10.3126/hijase.v2i2.43879]
2. Choo, Y.M., Yun, G. S., and Choo, T.H. (2018). Research on the estimation of coefficient roughness in open channel applying entropy concept. Environmental Earth Sciences, 77(17). [DOI:10.1007/s12665-018-7809-4]
3. Islamic Republic of Iran Management and Planning Organization, (2016), Guideline for Determination of the Hydraulic Roughness Coefficient of Rivers (No. 688).
4. Abbasi, A.A and Malek Nejad Yazdi, M, (2012), Investigation of Effective Parameters on Manning Coefficient in Rivers and Obtain the New Relation for Estimate it (Case Study: Ferizi River), Journal of Water and Soil Vol. 26, No.5, Nov.Dec. 2012, p. 1308-1317 (in Persian).
5. Rostami. N and Kazemi.Y,. (2017), Determining Manning Roughness Coefficient in the Gol-Gol River of Ilam, Extension and Development of Watershed Management, Volume 5, Issue 18 - Serial Number 7,November 2017,Pages 1-5. (in Persian).
6. Rice C. E., Kadavy, K. C., and Robinson K. M. (1998). Roughness of Loose Rock Riprap on Steep Slopes. Journal of Hydraulic Engineering, Vol 124, No 2, PP: 179-185. [DOI:10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:2(179)]
7. Kim, J. S., Lee, C. J., Kim, W. and Y. J. Kim.) 2010(. Roughness coefficient and its uncertainty in gravel-bed River. Water Science and Engineering, 3(2) 217-232.
8. Ballesteros, J., Bodoque, J., Díez-Herrero, A., Sanchez-Silva, M., and Stoffel, M., )2011(. Calibration of floodplain roughness and estimation of flood discharge based on tree ring evidence and hydraulic modelling. J. Hydrol. 403 (1-2), 103-115. [DOI:10.1016/j.jhydrol.2011.03.045]
9. Imanshoar.F. and Taher-Shamsi.A., (2007), Foretelling of river manning coefficient based on empirical methods,7th International River Engineering Conference Shahid Chamran University, 13-15 2007, Ahwaz. (in Persian).
10. Attari,.M, Taherian.M, Hosseini.S.M, Niazmand.S.B, Jeiroodi.M, and Mohammadian.A, (2020), simple and robust method for identifying the distribution functions of Manning's roughness coefficient along a natural river, Journal of Hydrology. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.125680. (in Persian). [DOI:10.1016/j.jhydrol.2020.125680]
11. Zarei, M., Samadi, A., and Mohajeri, S. H. (2019). Introducing and Evaluating the Effectiveness of Various Image Processing Algorithms in Determining Hydraulic Raughness Using Gradation Curve in Gravel Bed Rivers. Journal of Hydraulics, 13(4), 93-110. doi: 10.30482/jhyd.2019.82710. (in Persian).
12. Bahrami Yarahmadi, M., and Shafai Bejestan, M. (2011). Experimental Study of the Effect of Sediment Particles Shape on Manning's Coefficient. Water and Soil, 25(1), -. doi: 10.22067/jsw.v0i0.8506.
13. Boyer M. C. (1954), Estimating the Manning coefficient from an average bed roughness in open channels, Transactions American Geophysical :union: 35(6): 957. [DOI:10.1029/TR035i006p00957]
14. Mirzaei .S, Asadzadeh .F, Nazarnejad .H,(2017)Estimation of Manning and Darcy-Weisbach roughness coefficients on the surface of a loamy soil under different surface gravel coatings, Watershed Management Research; 8 (15): 81-73( in Persian). [DOI:10.29252/jwmr.8.15.73]
15. Shafai Bejestan M. (2008). Flow in open channels. Ahvaz Publications of Shahid Chamran University. Second edition. 460 p. (Translated)
16. Chow, V.T.(1969). Open Channel Hydroulics. McGraw-hill, New York. Pp 110-113.
17. Simons, D. B. and Senturk, F., )1977(. Sediment Transport Technology, Water Resources Publications, Littleton Co.
18. Shirazi F, Zahiri A, piri J, Dehghani A A. (2023). Development a new hydraulic method for prediction of river flood discharge. jwmr. 14(28), 110-123. [DOI:10.61186/jwmr.14.28.110]
19. Acement GS and Schneider V.R. (1985). Guide for selecting Manning's roughness coefficient for natural channels and Flood plains, Water Resources paper 2339, US Geological survey, Washington DC. (updated 2002).
20. Chow ven Te (1981) Open Channel Hydraulics. Mc Graw - Hill Limted, London. 680 pp.
21. Habibi M., (2004) Investigating the effectiveness of flow resistance relationships in a laboratory channel with a moving bed, Water and Watershed Journal, No. 4. (in Persian).
22. Falahatgar.M., Bahremand.A., Sheikh.V.B.and Atrakchali.A.(2010)., The effects of vegetation Manning roughness coefficient on the hillslope in Aghghala rangelands, J. of Water and Soil Conservation, Vol. 17(3), 2010 www.gau.ac.ir/journals. (in Persian).
23. Mahmoudi.M., Sadeghi.S.H. and Abbasi.A. (2006) Manning roughness coefficient modeling in a section of the Kardeh River, 4th National Conference on Watershed Science and Engineering of Iran, Watershed Management, Karaj - University of Tehran, Daneshkode Natural resources of Tehran University. (in Persian).
24. Hemmati, M., and Mostafa, V. (2017). Develop of Flow Resistance Equations in Mountainous Rivers Based On Experimental Study. Irrigation Sciences and Engineering (JISE) (scientific journal of Agricalture), 40(Supplement 1/1), 13-25. SID. https://sid.ir/paper/216914/en. (in Persian).
25. Zhu.X., Liu.B.,and Liu.Y., )2020(, New Method for Estimating Roughness Coefficient for Debris Flows, Water 12(9):2341 Follow journal, DOI: 10.3390/w12092341, LicenseCC BY 4.0. [DOI:10.3390/w12092341]
26. Nazarian .S and MajdZade Tabatabaei(2015), The effect of increasing the diameter of the aggregation on Grain Roughness and Form Roughness in Sandy River, Case Study: SISTAN RIVER, Water Engineering Conference and Exhibition, Shahid Beheshti Conf. Center. 19-20 May, 2015. (in Persian).
27. Abbaspour,A and Taheri Aghdam,A (2020), Presentation of a Relationship for Calculating the Roughness Coefficient equivalent to Manning and Comparison with Different Relationships for Determining the Roughness Coefficient in Composite Sections, the Third International Conference of applied Research in Agricultural Sciences, Natural Resources and Environment, February 11, 2017. (in Persian).
28. Ye, A., Zhou, Z., You, J., Ma, F., and Duan, Q. (2018). Dynamic Manning's roughness coefficients for hydrological modelling in basins. Hydrology Research, 49(5), 1379-1395. [DOI:10.2166/nh.2018.175]
29. Marcus, W. A., Roberts, K., Harvey, L., and Tackman, G. (1992). An evaluation of methods for estimating Manning's n in small mountain streams. Mountain Research and Development, 227-239. [DOI:10.2307/3673667]
30. Mousavi Baygi,S.M, Faridhoseini, A.R, Alizade,A and Inanlou.M,(2012), The Assessment of Fluctuations on Roughness Manning Coefficient for Prediction of Flood Flow Hydraulics (Case Study: Atrak River), Journal of Water and Soil, Vol. 26, No. 1, Mar-Apr 2012, p. 183-192. ( in Persian).
31. Gauckler, P. (1867), Etudes Théoriques et Pratiques sur l'Ecoulement et le Mouvement des Eaux, Comptes Rendues de l'Académie des Sciences, Paris, France, Tome 64, pp. 818-822. https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Manning_formula&oldid=423996507
32. Hosseini.S.M and Abrishami.J, (2015), Open- Channel Hydrulics, Publisher: Imam Reza University.
33. Alimoradi,M., Ekhtesasi,M.R., Malekian,A. and Jahanbakhshi,F (2022), Investigation of the effect of sampling depth on estimating Manning roughness coefficient (Aliabad River - Pishkooh Basin), The 12th International Seminar on River Engineering, 24 to 26 February 2022, Chamran martyr of Ahwaz University.
34. Najamai,M (1996), applied hydraulics (1st and 2nd volumes), University of Science and Technology, 1996.
35. Limerinos. J. T., (1970), Determination of the Manning Coefficient from Measured Bed Roughness in Natural Channels, United States Department of the Interior, Library of Congress catalog card number GS 77-608592.
36. Kang, Z. C. (1985). A velocity analysis of viscous debris flow at Jiangjia gully of Dongchuan in Yunnan. Memoirs of Lanzhou Institute of Glaciology and Cryopedology, Chinese Academy of Sciences, Science Press, Beijing, 108-118.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
