دوره 10، شماره 19 - ( بهار و تابستان 1398 )                   جلد 10 شماره 19 صفحات 142-153 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Zahiri A, Gholinejad J, Dehghani A A. Prediction of Sediment Transport Capacity in Rivers Using Quasi Two-Dimensional Mathematical Model. jwmr. 2019; 10 (19) :142-153
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-801-fa.html
ظهیری عبدالرضا، قلی نژاد جواد، دهقانی امیراحمد. محاسبه ظرفیت انتقال رسوب در رودخانه ها به کمک مدل ریاضی شبه دوبعدی . پ‍‍ژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز. 1398; 10 (19) :142-153

URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-801-fa.html


گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
چکیده:   (270 مشاهده)


منحنی سنجه رسوب رودخانه­ ها برای بسیاری از مباحث و محاسبات مهندسی رودخانه مثل لایروبی، طراحی مخازن سدها، طراحی آبگیرهای جانبی و مدیریت برداشت مصالح رودخانه ­ای یک فاکتور اساسی است. اگرچه این منحنی به­ کمک داده ­های اندازه ­گیری شده همزمان دبی جریان و دبی رسوب توسعه داده می­ شود اما به­ دلیل تعداد کم داده­ های اندازه­ گیری در زمان وقوع سیل، اعتبار این منحنی در شرایط  سیلاب کم است. این خلاء را می­توان به کمک یک ابزار ساده و کاربردی مثل مدل­ های ریاضی شبه­ دوبعدی تا حدودی برطرف نمود. این مدل­ ها هم­ اکنون به عنوان یک راه­ حل بهینه و کارآمد، کاربرد گسترده­ ای در مباحث هیدرولیک جریان و رسوب رودخانه­ ها یافته­ اند. در این مدل­ ها، تغییرات سرعت در عرض رودخانه­ ها به کمک حل عددی معادلات دیفرانسیل ناویر-استوکس و در شرایط جریان ماندگار و یکنواخت شبیه­ سازی می­ شود. در پژوهش حاضر با استفاده از مدل ریاضی شبه دوبعدی شیونو و نایت، توزیع عرضی سرعت جریان در رودخانه قره­ سو در حل ایستگاه هیدرومتری سیاه­آب محاسبه شده و سپس به­ کمک این نتایج و تلفیق آنها با روابط تجربی انتقال رسوب، توزیع عرضی رسوب کل و ظرفیت انتقال رسوب رودخانه تعیین شد. نتایج حاصله نشان دهنده عملکرد مناسب مدل شبه دوبعدی در برآورد توزیع عرضی سرعت جریان با خطای متوسط 7/8 درصد می­باشد. همچنین از میان روابط مختلف انتقال رسوب، رابطه انگلوند- هانسن با خطای متوسط 34 درصد، بهترین دقت را در تخمین دبی رسوب رودخانه و استخراج منحنی سنجه رسوب داشته است. روابط تجربی یانگ و ایکرز-وایت به­ ترتیب با متوسط خطای نسبی 46 و 64 درصد، در رده­ های بعد قرار دارند. رابطه لارسن نیز با متوسط خطای نسبی 258 درصد، دارای دقت بسیار کمی است. 

متن کامل [PDF 1039 kb]   (52 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: فرسايش خاک و توليد رسوب
دریافت: ۱۳۹۶/۲/۹ | ویرایش نهایی: ۱۳۹۸/۵/۱۴ | پذیرش: ۱۳۹۷/۶/۵ | انتشار: ۱۳۹۸/۵/۱۲

فهرست منابع
1. 1. Abril, J.B. and D.W. Knight. 2004. Stage-discharge prediction for rivers in flood applying a depth-averaged model. Journal of Hydraulic Research, 122(6): 616-629. [DOI:10.1080/00221686.2004.9628315]
2. Ackers, P. and W.R. White. 1973. Sediment transport: new approach and analysis. Journal of Hydraulics Division, ASCE, 99(11): 2040-2060.
3. Azamathulla, H.Md. and A. Zahiri. 2012. Flow discharge prediction in compound channels using linear genetic programming. Journal of Hydrology, 454: 203-207. [DOI:10.1016/j.jhydrol.2012.05.065]
4. Chiu, C.L. 1987. Entropy and probability concepts in hydraulics. Journal of Hydraulic Engineering, 113(5): 583-600. [DOI:10.1061/(ASCE)0733-9429(1987)113:5(583)]
5. Choi, S.U. and J. Lee. 2014. Assessment of total sediment load in rivers using lateral distribution method. Journal of Hydro-environment Research, 9(3): 381-387. [DOI:10.1016/j.jher.2014.06.002]
6. Choi, S.U. and J. Lee. 2014. Prediction of Total Sediment Load in Sand-Bed Rivers in Korea Using Lateral Distribution Method. Journal of the American Water Resources Association, 51(1): 214-225. [DOI:10.1111/jawr.12249]
7. Copeland, R. and W. Thomas. 1989. Corte Maddera creek sedimentation study: Numerical model investigation. US Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, 89 pp.
8. Eivani, Z., M.M. Ahmadi and K. Qaderi. 2016. Estimation of suspended sediment load concentration in river system using Group Method of Data Handling (GMDH). Journal of Watershed Management Research, 7(13): 218-229 (In Persian). [DOI:10.18869/acadpub.jwmr.7.13.229]
9. Engelund, F. and E. Hansen. 1967. A monograph on sediment transport in alluvial streams. Tekniks Forlag, Copenhagen, Denmark, 62 pp.
10. Ervine, D.A., K. Babaeyan-Koopaei and R.H.J Sellin. 2000. Two-dimensional solution for straight and meandering overbank flows. Journal Hydraulic Engineering, ASCE, 126(9): 653-669. [DOI:10.1061/(ASCE)0733-9429(2000)126:9(653)]
11. Eshghi, P., J. Farzadmehr, M.T. Dastorani and Z. Arabasadi. 2016. The effectiveness of intelligent models in estimating the river suspended sediments (Case Study: Babaaman Basin, Northern Khorasan). Journal of Watershed Management Research, 7(14): 88-95 (In Persian). [DOI:10.29252/jwmr.7.14.95]
12. Frissell, C.A., W.J. Liss, C.E. Warren, and M.D. Hurley. 1986. A hierarchical framework for stream habitat classification: viewing streams in a watershed context. Environmental Management, 10: 199-214. [DOI:10.1007/BF01867358]
13. Harris, E.L., V. Babovic and R.A. Falconer. 2003. Velocity predictions in compound channels with vegetated floodplains using genetic programming. International Journal of River Basin Management, 1(2): 117-123. [DOI:10.1080/15715124.2003.9635198]
14. Hu, C., Z. Ju and Q. Guo. 2010. Flow movement and sediment transport in compound channels. Journal of Hydraulic Research, 48(1): 23-32. [DOI:10.1080/00221680903568600]
15. Kean, JW, R.A. Kuhnle, J.D. Smith, C.V. Alonso, J. Longendoen. 2009. Test of a method to calculate near-bank velocity and boundary shear stress. Journal of Hydraulic Engineering, 2: 135(7): 588-601. [DOI:10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000049]
16. Kia, E., A. Emadi and R. Fazlola. 2015. Investigation for application of Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) in Babolroud suspended sediment load estimation. Journal of Watershed Management Research, 6(11): 15-23 (In Persian).
17. Kitsikoudis, V. and V. Hrissanthou. 2013. Derivation of sediment transport models for sand bed rivers from data-driven techniques. InTech-Open, Chapter 11: 277-308. [DOI:10.5772/53432]
18. Kitsikoudis, V., E. Sidiropoulos and V. Hrissanthou. 2015. Assessment of sediment transport approaches for sand-bed Rivers by means of machine learning. Hydrological Sciences Journal, 60(9): 1566-1586. [DOI:10.1080/02626667.2014.909599]
19. Knight, D.W. 2003. Reducing uncertainty in river flood conveyance. Interim report: review of methods for estimating conveyance. Environment Agency, UK, 73 pp.
20. Knight, D.W. and J.B. Abril. 1996. Refined calibration of a depth-averaged model for turbulent flow in a compound channel. Proceeding of Civil Engineering, Water, Maritime & Energy, 118: 151-159. [DOI:10.1680/iwtme.1996.28682]
21. Maghrebi, M.F., J.E. Ball. 2006. New Method for Estimation of Discharge. Journal of Hydraulic Engineering, 132(10): 1044-1051. [DOI:10.1061/(ASCE)0733-9429(2006)132:10(1044)]
22. Naderi, M.H. 2017. Evaluation of environmental flow of river using hydrological and habitat simulation methods (Case Study: Gharesoo river, Species C. Capoeta). M.Sc. Thesis in Water Resources Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, 167 pp (In Persian).
23. Shiono, K. and D.W. Knight. 1991. Turbulent open-channel flows with variable depth across the channel. Journal of Fluid Mechanics, 222: 617-646. [DOI:10.1017/S0022112091001246]
24. Singh, V.P., G. Marini and N. Fontana. 2013. Derivation of 2D power-law velocity distribution using entropy theory. Entropy, 25: 1221-1231. [DOI:10.3390/e15041221]
25. Thomas, W.A., R.R. Copeland and D.N. McComas. 2002. SAM hydraulics design package for channels: User's Manual, US Army Corps of Engineers, Vicksburg, 226 pp.
26. Van Rijn, L. 1989. Handbook sediment transport by current and waves. Delft Hydraulics, Netherlands, Rep. H461.
27. Vanoni, V.A. 1975. Sedimentation Engineering. ASCE, 745 pp.
28. Yang, C.T. 1973. Incipient motion and sediment transport. Journal of Hydraulics Division, 99(10): 1679-1704.
29. Yang, C.T. 1996. Sediment transport: theory and practice. Mc-Grow Hill companies, 396 pp.
30. Yang, C.T., M.A. Treviño and F.J.M. Simões. 1998. User's manual for GSTARS2.0. USBR, Technical Service Center, Denver, 225 pp.
31. Zahiri, A. and B. Dahanzadeh. 2015. Sediment transport prediction in rivers using quasi-two dimensional model. Journal of Water and Soil Conservation, 22(2): 143-158 (In Persian).
32. Zahiri, A., F. Hashemi and I. Yousefabadi. 2016. Simulation of two-dimensional velocity distributions in rivers based on Chiu's theory (Case Study: Gorganrood River). Iranian Journal of Eco-Hydrology, 4(3): 791-802 (In Persian).

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


کلیه حقوق این وب سایت متعلق به (پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز (علمی-پژوهشی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2019 All Rights Reserved | Journal of Watershed Management Research

Designed & Developed by : Yektaweb