مدلسازی عددی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در رودخانه های آبرفتی (مطالعه موردی: رودخانه قره سو در استان کرمانشاه)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه رازی کرمانشاه

2 کارشناس ارشد منابع آب، دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

روندیابی درازمدت رسوب و تعیین محل های فرسایش و رسوبگذاری در رودخانه ها اطلاعات مفیدی برای
طراحی سازه های هیدرولیکی و مدیریت رودخانه در اختیار مهندسان قرار میدهد. از این رو در این تحقیق مدلی
کامپیوتری برای روندیابی رسوب در رودخانه تهیه شد که در آن پس از محاسبه پروفیل جریان در هر گام زمانی با حل
معادله پیوستگی رسوب تغییرات پروفیل بستر برای همان گام زمانی محاسبه میشود. پس از صحت سنجی مدل،
18 کیلومتر برای مدت زمان 5 و 10 سال با استفاده از روابط / تغییرات فرسایش و رسوبگذاری در بازهای به طول 5
میر، پارکر و ویلسون (بار بستر) محاسبه شد. در ادامه با حل عددی معادله دیفرانسیل متوسط گیری شده در عمق اثر
بار معلق بر پروفیل فرسایش و رسوبگذاری، برای مدت 5 سال بررسی گردید. نتایج نشان داد که فرآیند غالب در بازه
مورد مطالعه، فرسایش است. از طرفی میزان فرسایش و رسوب گذاری که از رابطه ویلسون به دست می آید نسبت به
روابط دیگر بیشتر است. همچنین با درنظر گرفتن بار معلق، تغییرات فرسایش و رسوب گذاری بیشتری بهدست آمد و
به عبارتی حذف اثر بار معلق خطای زیادی را در پیش بینی های فرسایش و رسوب گذاری در رودخانه مذکور ایجاد خواهد
کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of Erosion and Sedimentation Patterns in Alluvial River (Case Study: Gharasoo River in Kermanshah province)

نویسندگان [English]

  • R Ghobadian 1
  • H Rahimifar 2
چکیده [English]

Longtime sediment routing and determining the location of sedimentation and erosion in
rivers provide useful information for engineers to design hydraulic structures and river
management. Therefore, in the present research a computer model was developed to simulate
sediment movement in a river, in which after flow calculation at each time step, sediment continuity
equation was solved numerically to predict bed change at the same time step. After model
verification, using Meyer, Parker and Wilson equations for bed load prediction, bed variation of the
river with 18.5 km length for 5 and 10 years was calculated. Also by numerical solution of 1-D
depth average differential equation to calculate suspended load concentration the effect of
suspended load on sedimentation and erosion pattern during 5-year simulation was investigated.
The results showed that the erosion phenomenon was dominate pattern at the river reach. Also
calculated volumes of sedimentation and erosion using the Wilson equation were more than those
from the other relations. In addition the result showed with considering the effect of suspended
load, variations and amounts of sedimentation and erosion were increased. Therefore, significant
mistake would occur in prediction of sedimentation and erosion pattern in the mentioned river reach
if the effect of suspended load was not considered.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bed load
  • Erosion
  • Gharasoo river
  • Numerical modeling
  • Sedimentation
  • Suspended Load
بختیاری م و شهنی کرم­زاده ن، 1392. استفاده از نرم افزار GSTAR3در تعیین بازه‌های فرسایشی و رسوب‌گذاری رودخانه.  10 صفحه، مجموعه مقالات، پنجمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، انجمن علوم و مهندسی منابع آب ایران، 29-30 بهمن، دانشگاه شهید بهشتی تهران.
پیرو م، قمشی م، نوحانی ا و روانسالار م، 1391. بررسی وضعیت رسوب بستر رودخانه با مدل عددیHEC-RAS4 ، مطالعه موردی رودخانه بشار یاسوج. 8 صفحه، مجموعه مقالات، همایش ملی انتقال آب بین حوضه‌ای ( چالش‌ها و فرصت‌ها)، 3 خرداد، دانشگاه آزاد اسلامی شهرکرد.
سلاجقه ع و رحمانی ا، فتح آبادی ا، 1389. بررسی توان انتقال رسوب در رودخانه کرج. 8 صفحه، مجموعه مقالات، ششمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری و چهارمین همایش ملی فرسایش و رسوب، 8-9 اردیبهشت، دانشگاه تربیت مدرس، نور.
شاهی­نژاد ب ، ظهیری ع و رستمی س، 1387. پیش‌بینی روند فرسایش رسوبگذاری در رودخانه کارون در محدوده شهر اهواز با استفاده از مدل ریاضیGSTAR3. 7 صفحه، مجموعه مقالات، چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، 17-19 اردیبهشت، دانشگاه تهران.
شفاعی­بجستان م، 1384. مبانی و کاربرد مدل‌های  فیزیکی– هیدرولیکی. انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز.
قبادیان ر، زارع م، مراتی ا، 1390. شبیه سازی فرسایش و رسوبگذاری بلند مدت رودخانه قره سو و تاثیر ساماندهی بر میزان حمل رسوب با استفاده از مدل GSTAR3. 12 صفحه، مجموعه مقالات، چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، 13-14 اردیبهشت، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران.
Canfield HE, Wilson CJ, Lane LJ, Crowell KJ and Thomas WA. 2005. Modeling scour and deposition in ephemeral channels after wildfire. Catena 61(2-3): 273–291.
Chaudhry H, 2008. Open Channel Flow Second edition. Department of Civil and Environmental Engineering, University of South Carolina.
Einstein HA, 1950. The Bed Load Function for Bed Load Transportation in Open Channel Flows. Technical Bulletin No. 1026, United States Department of Agriculture, Soil Conservation Service.
Engelund F and Hansen E, 1972. A Monograph on Sediment Transport, Teknisk Forlag, Copenhagen, Denmark.
Garcia MH, 2004, Sedimentation and Erosion Hydraulics. Department of Civil and Environmental Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign.
Gibson SG, Brunner S, and Jensen M, 2006. Sediment transport computations with HEC-RAS. Pp. 57-64. In: Proceedings of the Eighth Federal Interagency Sedimentation Conference, April 2-6, Reno, Nevada, United States of America.
Meyer-Peter E and Muller R, 1948. Formulas for bed load transport. Pp. 39–64. In: Proceedings of the 2nd Congress of the International Association for Hydraulic Research, Stockholm.
Parker G, 1978. Self-formed straight rivers with equilibrium banks and mobile bed, Part 2. The Gravel River. Fluid Mechanics 89(1):127–146.
Parker G, Garcia M, Fukushima Y and Yu W, 1987. Experiments on turbidity current over an erodible bed. Journal of Hydraulic Research 25(1):123-147.
Roberto R, Thanh H and Maria C, 2012. A RUSLE approach to model suspended sediment load in the Lo river (Vietnam): effects of reservoirs and land use changes. Journal of Hydrology 422-423: 17-29.
Wilson KC, 1966.Bed-Load transport at high shear stress. Journal of the Hydraulics Division, 92(HY6): 49-59.
Zuliziana S, Chihiro y, Oliver C and Hul S, 2013. Spatially distributed model for soil erosion and sediment transport in the Mekong river basin. In: 17th International Water Technology Conference, 5-7 November, Istanbul,turkey.