چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: ضریب زبری هیدرولیکی رودخانه ها یکی از عوامل موردنیاز در مطالعات مهندسی رودخانه می باشد. 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 دقیق تر ضریب زبری رودخانه سانیج در محل بالادست ایستگاه هیدرومتری فیض آباد در استان یزد می باشد.
مواد و روش ها: منطقه موردمطالعه حوزه آبخیز سانیج با مساحت 9،149 کیلومترمربع، در شهرستان تفت در استان یزد قرار دارد. برای دستیابی به اهداف تحقیق از مطالعات میدانی و داده های دبی-اشل ایستگاه هیدرومتری فیض آباد استفاده گردید؛ 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: بررسیها 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 می باشد. با کاهش دبی ضریب زبری افزایش می یابد. تابع تغییرات ضریب زبری نسبت به دبی با R2 معادل 0/80 بیانگر رابطه معکوس و معنی دار دبی و ضریب زبری و تابع شعاع هیدرولیکی و دبی با مقدار R2 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 رسوبگذاری متفاوت، زبری متفاوتی ایجاد می کند؛ بنابراین ضریب زبری مانینگ بسته به تغییرات قطر ذرات متفاوت خواهد بود. معمولاً رودخانه های مناطق خشک که بهصورت موقتی هستند، در شاخه نزولی هیدروگراف، قطعات درشت تر در بستر باقیمانده و در برآورد ضریب زبری مانینگ خطا ایجاد می کند. در دبی های که عمق جریان پایین تر ازD90 باشد، ضریب زبری مانینگ به بیشترین مقدار خود می رسد و در دبی هایی با عمق بیشتر از D90 به دلیل شرایط خاص هیدرودینامیکی، کمترین مقدار ضریب زبری مانینگ مشاهده شد. به عبارتی در دبی های بالا ارتباط ضریب زبری بر کل جریان کاهشیافته و با افزایش عمق جریان مقدار n کاهش می یابد.
نتیجهگیری: نتایج نشان داد ضریب زبری در محدوده مطالعاتی از 0/034 تا 0/119 تغییر می کند و با دبی رابطه معکوس و معنادار با 2R 0/8 دارد. همچنین ضریب زبری با شعاع هیدرولیکی رابطه معکوس با 2R معادل 0/59 دارد. ضریب زبری ثابت نیست و در رخدادهای مختلف تغییر می کند. نتایج نشان داد، دبی هایی که عمق آن کمتر ازD90 باشد ضریب زبری مانینگ به بیشترین مقدار خود معادل 0/11 میرسد و در دبی هایی با عمق بیش از D90 که ارتفاع سیل از 50 سانتیمتر بالاتر است کمترین مقدار ضریب زبری مانینگ را داریم، چنانچه در دبی 115 مترمکعب در ثانیه مقدار ضریب زبری n تا مرز 0/034 کاهش پیدا می کند. در هنگام اوج جریان درک ضریب زبری هیدرودینامیکی مشکل بوده و می تواند بیش برآوردی یا کم برآوردی ضریب زبری را در پی داشته باشد؛ بنابراین بهتر است این مورد جهت دستیابی به مقادیر دقیقتر ضریب زبری در مطالعات مهندسی رودخانه در نظر گرفته شود.
نوع مطالعه:
پژوهشي |
موضوع مقاله:
هيدرولوژی دریافت: 1402/7/1 | ویرایش نهایی: 1402/12/26 | پذیرش: 1402/10/16