عنوان مقاله :توسعه مدل شبیه سازی دوبعدی سیلاب و آبگرفتگی شهری با استفاده از روش اتوماتای سلولی
محل انتشار: دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران تبریز
تعداد صفحات:8
نوع فایل : pdf
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 64
اشاره ای بر اصول نظری گسترش سیلاب
ویرانگری سیلها زاییده سرعت زیاد آنها می باشد، چه مهمترین نیروی مخربه آب در حالت آرامش فشار ناشی از وزن آن است. چنانچه آب روان گردد، جرم پویای آن توانایی انجام کار را دارد، نیروی ضربه ای[1] (و فشار منتجه از آن)، و کار مایة جنبشی[2] دو ویژگی مهم آب روان و توابعی از سرعت آن می باشند. پیامدهای سیلها نه تنها خرابی ساختمانهایی چون خانه ها، پلها، جاده ها، اسکله ها، ...، بلکه فرسایش خاکهای زراعی و حمل آنها به اماکن ناخواسته، چون شهرها، کاریزها، کشتزارها و مخازن سدهاست.
نتایج مشاهدات و بررسیهایی بی شمار که دربارة علل فرسایش و بالأخص نیروی فرسایندگی آب[3] و ظرفیت آن برای حمل رسوب[4] صورت گرفته حاکی از آن است که سرعت آب عامل مهم شستگی و جابجایی خاک به شمار می رود. پژوهشگرانی چند نیز فرسایندگی آب پویا را با تنش برشی آن وابسته یافته اند، که این نیرو خود نیز تابعی مستقیم از ارتفاع جریان و شیب خط کار مایه می باشد، که همبستگی شیب و سرعت جریان نیز به ثبوت رسیده است. بنابراین، مهار سیلاب از طریق کاهش سرعت و ارتفاع، و افزایش سطح تأثیر میسر می گردد. شرحی کوتاه از این مطالب، نه به ترتیبی که در بالا یاد شده اند، در صفحات آینده خواهد آمد.
شستن خاک بستر رود و اراضی مجاور آن و انتقال رسوب از مهمترین زیانهای سیل به شمار می روند. دستاورد مشاهدات و پژوهشهای پرشمار محققین هیدرولیک حاکی از آن است که نیروی فرسایندگی آب و ظرفیت آن برای حمل رسوب، تابعی از سرعت جریان می باشند. Branson و همکاران (1972، ص 48، به نقل از Twenhofel ) برآنند که نیروی فرسایندگی و ظرفیت حمل رسوب آب به ترتیب با توانهای پنجم و سه و دودهم تا چهارم سرعت آن (V5 و V3.2-4 ) بستگی دارند. Bell (1983 ، ص ص 310 – 309) توانهای ششم و سوم را برای دو عامل مزبور پیشنهاد کرده است. [5] نتایج بررسیهای Mavis (Schwab و همکاران، 1966، ص ص 170 – 169) در مورد آستانة فرسایش بسترها با استفاده از ذراتی دارای قطرهای مساوی (یکدست)، که قطر آنها، d ، و چگالی نسبی آنها، G ، به ترتیب بین 70/5-35/0 میلی متر، و 64/2-83/1 نوسان داشته اند، دلالت بر وجود رابطة تجربی زیرین سرعت آب و جدایی ذرات از بستر می کند.
که در آنVt سرعت آستانة فرسایش برحسب فوت بر ثانیه می باشد. Strand (1973، به نقل از Mavis و Laushey ) سرعت مزبور را 7/0 میانگین سرعت نهر دانسته است. به عقیدة Brater و King (1976، ص ص 27 – 23 : 7) ، پژوهشگرانی از این دست سرعت آب را عامل عمدة فرسایش به حساب آورده، و نقش ژرفای جریان را به هیچ شمرده اند؛ در حالی که، تنش برشی آب، که سبب جدایی ذرات از بستر می گردد، تابعی است از عمق جریان :
که در آن t تنش برشی (نیوتن بر متر مربع) ، W ، وزن مخصوص واحد آب (نیوتن بر مترمکعب)، D عمق جریان (متر) و q زاویة کف بستر نسبت به افق بوده، و از آن جا که سینوس و ثانژانت زاویای کوچک تقریباً برابرند، معمولاً ، tanq یعنی شیب کف، S، در رابطة فوق الذکر قرار می گیرد، بدین ترتیب، تنش برشی آب نیز تابعی از شیب بستر می باشد.[6] Sandor (1983، ص 77 به نقل از Leopold و همکاران)، تنش برشی آب را عامل فرسایندگی ، و مقدار آن را متناسب با مجذور سرعت جریان دانسته است.
چنانچه از مطالب بالا و دیگر مطالعات [7] مستفاد می شود، نیروی فرسایندگی آب تابعی است از سرعت و ارتفاع آن، و سرعت ، بر اساس رابطة مانینگ ()، خود تابعی است از : خشونت بستر n ، شیب نهر s ، و شعاع آبی آن، R ؛ بنابراین ، کاهش نیروی فرسایندگی آب از طریق افزایش ضریب خشونت [8] و کاستن شیب، شعاع آبی و ارتفاع جریان میسر می گردد. این فرآیند در شبکه های گسترش سیلاب در حوضچه های آرامشی که، اصطلاحاً نهرهای آبرسانی گسترشی، و گسترشی نامیده می شوند، تحقق می یابد.
فرض کنیم سیلی به عمق D1 متر در آبراهه ای دارای دیواره های عمودی، و به عرض L1 متر، شیب S1 درصد و سرعت V1 متر بر ثانیه در جریان است، بدة این سیل Q=L1D1V1=A1V1 متر مکعب بر ثانیه، و نیروی برشی آن:
WD1S1 = t1 نیوتن بر متر مربع
می باشد. چنانچه کلیة این جریان وارد نهری به طول L2=200L1 گردیده، و با سرعتی معادل از سراسر طول نهر سرریز کند، عمق جریان، D2 ، برابر خواهد بود با :
در صورتی که آب در سطحی که شیب آن باشد به راه افتد، نیروی برشی جریان :
نیوتن بر متر مربع
می باشد ، بدین ترتیب، نیروی برشی آن نسبت به بستر اصلی 40 بار کاهش می یابد. چنانچه نظر Leopold (Sandor ، مرجع بالا) را معتبر شمرده، و نیروی فرسایندگی آب را تابعی مستقیم از مجذور سرعت آن بدانیم، نسبت این دو نیرو (در بستر اصلی و پس از گذشتن از حوضچة آرامش و جریان در سطح زمین) :
خواهد بود، به دیگر سخن، نیروی فرسایندگی آب پس از گذشتن از حوضچة آرامش 100 بار کاستی می پذیرد.
آنچه در این میان تاکنون به حساب نیامده است، کارمایة زایل شده در نهر آبرسانی – گسترشی می باشد. شکل سادة قانون برنولی برای جریان آب در رودخانه، و پخش آن در روی زمین به شرح زیر است :
که در آن Z ارتفاع کف بستر از مبدأیی معین (مثلاً سطح دریا)، a ضریب تصحیح کارمایة جنبشی، g شتاب ثقل و hL افت فشار (کارمایة زایل شده)، و 1 و 2 معرف جریان در رودخانه و بر روی زمین می باشند؛ D و V تعریف شده اند. عرضة مثال عددی زیر کوششی است در روشنگری این بحث : سیلی به عمق یک متر، در آبراهه ای دارای مشخصات زیر ، در جریان می باشد: مقطع مستطیلی؛ شیب؛ یک درصد، عرض، 5 متر؛ جنس بستر ، قلوه سنگ، 4% = n ، ارتفاع کف در محل انحراف آب، 05/1440 متر. این آب از نهری به طول 500 متر به عمق نیم متر و با شیب طولی 2 در ده هزار متصل می گردد. آب پس از پر کردن نهر از سراسر طول لبه (1000 متر) به ارتفاع 05/0 متر، و سرعت 2/0 متر بر ثانیه ، سر ریز می کند (فرض بر آنست که نشت در نهرها صورت نمی گیرد). رابطة برنولی برای این دو وضعیت به ترتیب زیر خواهد بود :
1- از آن جا که شیب نهر آبرسانی یازده در ده هزار، و طول آن 500 متر است، بنابراین ارتفاع کف نهر آبرسانی در فاصلة 500 متری از ابتدای آن برابر است با :
و ارتفاع لبة آبرسانی – گسترشی ( سر ریز) در محل اتصال آن با نهر آبرسانی :
می باشد . لبة نهر در وسط آن (500 متری ابتدای نهر)
پایین تر از ابتدای آن قرار دارد ،
بنابراین، ارتفاع لبة نهر در محل فوق الذکر برابر است با :
این ارتفاع معادل Z2 می باشد.
2- سرعت آب در آبراهه، V1 ، بر اساس رابطة مانینگ برابر است با :
متر بر ثانیه
بنابراین :
بدیهی است اتلاف قسمت عمدة کارمایة جنبشی در نهر آبرسانی – گسترشی، و به صورت تلاطم و تماس تحقق می یابد.
با توجه به آنچه در مورد نقش حوضچة آرامش (نهر آبرسانی – گسترشی) گفته شد، واضح است که نیروی ضربه ای، وفشار ناشی از آن، نیز در این فرآیند شدیداً کاهش می یابند. چنانچه فرض کنیم دیواره ای عمود بر محور جریان، و به درازی 5 و بلندی 1 متر در آبراهة مورد بحث احداث گردد، نیروی ضربه ای جریانی داری بدة 10 متر مکعب بر ثانیه با سرعتی معادل 2 متر بر ثانیه به آن برخورد می کند، بنابراین فشار افقی وارده بر دیواره برابر است با :
هنگامی که این آب به گونة جبهه ای به طول 1000 ، و ارتفاع 05/0 متر، و با سرعت 20/0 متر بر ثانیه گسترش می یابد، فشار افقی جریان، در صورت وجود دیواره ای عمود بر مسیر آن، مساوی با :
خواهد بود. بدین ترتیب : نیروی ضربه ای 10 بار کاهش یافته، سطح تأثیر آن 10 بار افزوده شده، و فشار وارده 100 بار کاستی پذیرفته است (توضیح این که جرم آب در هر دو حالت یکسان و برابر با m بوده است) .
به همین ترتیب ، کار مایة جنبشی آب بر واحد زمان (توان) در آبراهه، E1 ، و پس از خروج از حوضچة آرامش E2 به شرح زیر است :
بنابراین، کارمایة جنبشی، و در نتیجه توان آب پس از گذشتن از نهر آبرسانی – گسترشی، 100 بار تقلیل یافته است.
گزینش فاصلة نهرهای گسترش سیلاب (عرض کرتها یا نوارها) بر اساس مشاهدات مؤلف و همچنین کارشناسان استرالیایی (Quilty ، b 1972) ، به گونه ای صورت می گیرد که سرعت آب به آستانة فرسایش نرسد؛ بدین ترتیب، رابطه ای معکوس بین شیب زمین و فواصل نهرها وجود دارد. این مطلب، که برای نخستین بار در سال 1957 به وسیلة Smith و Wischmeier (به نقل از Moore و Burch ، 1986) در رابطة جامع فرسایش خاک[9] به صورت عامل مشترک طول – شیب(LS ) عنوان گردیده است، به کوشش محققین اخیر، و بر پایة دانش فیزیک، مورد بررسی موشکافانه قرار گرفته، و ارتباطی نزدیک بین رابطة تجربی فوق الذکر و قدرت جریان واحد [10] ، که در سال 1971 به وسیلة Yang عرضه شده بود، به دست آمده است (همان مرجع) .
گفتنی است که ارائه رابطه ای مشخص برای تعیین فواصل نهرها در حال حاضر، و بنا به دلایل زیر، مسیر به نظر نرسیده و نیاز به پژوهشهایی گسترده دارد :
گزینش مکان گسترش سیلاب[11]
فلسفة بهره وری هرچه بیشتر از سیلاب، همگام با کاستن زیان سیل به کمترین اندازه، از عوامل مهم تعیین محل پخش آب به شمار می روند، بدیت ترتیب، گاهی شرایط زمانی و مکانی استفاده از سیلاب را در مناطقی، که از بهترین موقعیتها برخوردار نیستند، ضرور می نمایند. ارائة نمونه های زیر کوششی است در روشنگری این بحث :
سیلابهای دامنة جنوبی البرز زیانهای فراوان را در اراضی شرقی شهرستان دماوند به بار می آورند. گسترش این سیلابها به منظور کاهش خسارت، همراه با تولید علوفه، در زمینهای پرشیب منطقه توصیه گردیده است. گرچه تندترین شیب برای پخش آب در مراتع غنی در استرالیا پنج درصد پیشنهاد شده است، مع ذلک، میانگین شیب علفزارهای دشت کاشت دماوند هشت درصد می باشد. صرف هزینه ای بیشتر از معمول، در مقابل کاستن خطر آب بردگی، حتی بدون در نظر گرفتن خسارات جانی، از نظر اقتصادی در این مکان قابل توجیه است.
عواملی چند، از جمله سیلابهای ورودی به دشت شیراز در سالهای پربارندگی، بالا آمدن سفرة آزاد آب را، به گونه ای آزار دهنده، در محلات شرقی و جنوب شرقی شهر شیراز باعث می گردند. بخش بزرگ از سیلاب رودخانة خشک شیراز از آبخیز 226 کیلومتر مربعی رود گویم جریان می یابد. پخش آب این خشکه رود در دشت گویم نه تنها از پیوستن ابی ناخواسته به سفرة آزاد آب شیراز جلوگیری می کند ، بلکه تولید غلات و علوفه را در آن محل می افزاید، مهمتر آن که، گسترش طبیعی سیلابهای عظیم این خشکه رود چون روزگار پیشین در مرغزار گویم . [12] به نحوی چشمگیر از خطر سیل بردگی شیراز می کاهد. تبدیل این مرغزار به اراضی زراعی، و بدتر از آن، احداث باغهای محصور و شهرکهایی در آن جا، شیراز را از این سپر امنیتی، یا دریچة اطمینان، محروم خواهد کرد. بدیهی است گسترش سیلاب در اراضی گرانبهای گویم به هیچ وجه با معیارهای سود جویان تطابقی نخواهد داشت.
سکونت انسانها، در مناطقی که ممکن است از آب یا خاکی مرغوب برخوردار نباشند، استفاده از منابع موجود را ناگزیر می نماید، بنابراین اوضاع ظاهراً نامناسب یک ناحیه برای گسترش سیلاب، احتمالاً موقعیتی بسیار خوب در مکانی دیگر تلقی می گردد. با عنایت به چند منظوره بودن برنامه های مهار سیلاب، گزینش محل گسترش آب، با توجه به اولویتها، به گونه ای صورت می گیرد که طرحها بیشترین بازده و کمترین زیان را دارا باشند، بدین ترتیب، موفقیت برنامه ها در گرو روشن بینی طراحان، و دقت مجریان در پیاده کردن طرحهای آنها قرار دارد. مطالبی را که مؤلف طی سالها تجربة شخی و مطالعة آثار پیشگامان فرا گرفته است در صفحات آینده عرضه می کند، امید است که یابندگان نکات تازه دیگران را بی نصیب نگذارند، ان شاء الله.
هرچند در انتخاب محل گسترش سیلاب هیچ اقدامی جایگزین بازدیده های دقیق محلی، جمع آوری آمار و اطلاعات قاب اطمینان، و مشورت با افراد مجرب نمی گردد، مع هذا، استفاده از عکسهای هوایی و نقشه های: عوارض سطحی(توپوگرافی)، زمین شناسی(سطحی و زیرزمینی)، هم تبخیر همباران، جوامع گیاهی، راهها و تاسیسات احداث شده یا پیشنهادی، و آمایش سرزمین، در صورت وجود، کمکی موثر به تهیه و اجرای طرح مربوطه خواهد کرد. از آن جا که نقشه های دارای مقیاس 1:50000 سازمان جغرافیایی کشور بر اساس عکسهای هوایی که در سال 1334 برداشته شده اند تهیه گردیده، و از آن زمان تاکنون تغییراتی فراوان رخ داده اند(خشکیدن قناتها و چشمه ها، ویرانی دهاتی چند، و بر پایی روستاهای نوآباد، احداث جاده ها،...) بنابراین بهتر است دگرگونیها روی نقشه های موجود یادداشت گردند. دیگر آن که، نقشه های زمین شناسی نیز معمولا با استفاده از همان عکسهای هوایی ترسیم شده، و کوچکی مقیاس نقشه، همگام با پهناوری سرزمین ایران از دقت آنها می کاهد. خوشبختانه نقشه های جدید،و دارای مقیاس نسبتا بزرگ سازمان زمین شناسی کشور، و شرکتهای عامل نفت ایران، از کیفیتی بسیار خوب برخوردار می باشند.
نبود آمار سیلات خشکه رودهای مورد نظر از کمبودهای مهم در تهیه طرحهای پخش آب به شمار می رود. نقشه آبهای زیرزمینی، بالاخص با توجه به عمق سفره و کیفیت آب(برای مثال، قابلیت هدایت الکتریکی، و مقادیر کلر، سولفات و بیکربنات) راهنماهایی ارزنده در تعیین مکان و انتخاب سیلابها برای پخش به حساب می آیند. این مطلب در تغذیه مصنوعی آبخوانها بیشتر مورد توجه قرار می گیرد.
هشدار
حصول یقین در دانستتن گذرگاههای لوله ها ینفت، گاز، آب و سیمهای برق و تلفن و مانند آنها در مکان مورد نظر برای پخش سیلاب، و کسب اجازه از مسئوولان محلی هر یک از تاسیسات نامبرده برای عبور ماشین آلات از نزدیکی، یا روی آنها، واجب است. سهل انگاری در هر یک از موارد بالا، یا نظایر آنها، احتمالا موجب بروز زیانهای مالی و جانی خواهد شد.
الف-اندازه، شدت و پراکنش بازندگی
هر چند وقوع سیل لازمه زراعت سیلابی بوده، و گردآمدن عوامل متعدد برای جریان یافتن آن ضرورت دارد، مع ذلک، از آن جا که اندازه و پراکنش بارندگی مهمترین معیارهای تشخیص تناسب اقالیم خشک، گرم و معتدل برای کشاورزی به شمار می روند، گروهی بر آنند که ملاکهای یادشده بایستی در زراعت سیلابی نیز ملحوظ گردند. به ظر انی کارشناسان، نه تنها در دسترس بودن حداقلی از آب، که مقدار آن را شرایطی گوناگون تعیین می کنند، برای استقرار و ادامه حیات گیاه در شبکه های پخش سیل از طرف دیگر، وجود دارد به عقیده Bennett(1955ص، 244ص، 237ص) که خاک منطقه ای حاصلخیز بوده، و از نفوذ پذیری مناسب و شیب ملایم نیز برخوردار باشد، اندازه بارندگی سالانه محل معرفی خوب برای تشخیص استعداد آن جا برای پخش آب به شمار می آید. بر این اساس، احداث شبکه های گسترش سیلاب در مناطقی که میانگین بارش سالانه آنها زیر 200 میلی متر بوده، یا بارندگی دوره رویش آنها کمتر از 125-100 میلی متر باشد، قابل توجیه نیست، چه، این مقادیر بارندگی سیلابهایی ارزنده را به راه نمی اندازند. بر همین روال، در صورتی که دامنه بارندگی سالانه 300-200 میلی متر باشد اصاح مرابع و تولید علوفه اضافی با پخش آب میسر است. نامبرده بارش سالانه 350، تا افزودن بر 500 میلی متر را برای تولید علوفه و گیاهان زراعی[13] با کاربرد روش آبیاری سیلابی توصیه کرده اس. دستاوردهای Miller و همکاران(1969) تاییدی هستند کلی بر معیارهای بالا، چه، گسترش سیلاب در مراتع ایالات جنوب غربی آمریکا هنگامی به نتایج مطلوب می ان جامد که میانگین بارندگی سالانه آنها بیش از 275 میلی متر باشد بر همین روال، دستورلعمل اخیر اداره حفاظت خاک آمریکا(1985,SCS) دامنه میانگین بارش سالانه مناسب را برای پخش سیلاب 636-203 میلی متر تعیین کرده است. دستاوردهای چند هزار ساله بیابان نشینان جز این است!
پیروان مکتب زراعت سیبلابی صحرای نگو بر این پندارند که موفقیت طرحهای گسترش سیلاب در گرو 80 میلی متر بارش سالانه برای مناطقی که فصول بارندگی و سرمای آنها همزمان است و اندکی افزون بر رقم فوق الذکر، درغیر انی صورت می باشد (Anon،1974،فصل 2) بدیهی است که توصیه تنها در شرایط صحرا نگو، که شرحش در صفحات 72 تا 74 گذشت، و نواحی مشابه آن جا، کاربرد دارد.
چنین به نظر می رسد که تعمیم پیشنهاد FischerوTurner (1978، به نقل از Kayushin) به اراضی بالقوه مناسب برای پخش سیلاب، طراحان را در گزینش محل مفید افتد. نامبردگان بر آنند که انتخاب میانگین درازمدت بارندگی به عنوان معیاری جهت برآورد آب در دسترس جوامع گیاهی در مناطق خشک(ساوانایی و مدیترانه ای)[14] به دلیل تفاوت فاحش اندازه و پرواکنش بارندگی بین سالهای مختلف در نواحی نامبرده، به صلح نبوده و بهتر است ترازنامه پویای آب خاک[15] برگزیده شود.
از آن جا که جریان سیل به علت عدم نفوذ مقداری از آب به داخل خاک سطحی و طبقات زیری ان تحقق می یابد، چنانچه شدت بارندی از تراوایی خاک فزونی گیرد، بخشی از بارش بر سطح زمین جاری می گردد؛ بدین ترتیب، شدت و میزان بارندگی و نفوذپذیری خاک، که خود تابع عواملی پرشمار است، تعیین کننده امکان وقوع سیل و بیشینه بده آن و اندازه بارندگی مورد نظر مشخص حجم رواناب می باشد. بدیهی است تفاوتهای پرشمار که بین شرایط اقلیمی و زمین ساختی نقاط مختلف دنیا وجود دارند، تعیین کمترین اندازه و شدت بارندگی را برای تولید سیلاب در سطوحی وسیع بسیار دشوار، حتی غیرممکن، می نمایند علی هذا، چنانچه دانستن این دو عامل ضروری جلوه کند، بایستی آنها را برای هر آبخیز معین نمود.
Cunnigham(1975) ملاحظه کرد که در ناحیه کوبار-بای راک[16] غرب ایالت نیوساوث ویلز[17] استرالیا بارانی شدید به انداهز 10 میلی متر سبب ایجاد جریانهای سطحی چشمگیری در مراتع فرسوده می گردد، در حالی که بارشی ملایم به ارتفاع 42 میلی متر هرز آبی کم را در زمینهای دارای پوشش گیاهی مناسب به راه می اندازد. نامبرده بارش 20 تا 25 میلی متر را برای تولید رواناب در ناحیه مذکور کافی می داند، متاسفانه شدت بارندگی در این گزارش به صورت نسبی ارائه گردیده است. نتایج بررسیهای انجام شده در گردنه قوچک تهران حاکی از آن است که شرط جریان هرز آب از روی خاکی دارای بافت رسی-لایی، شیب 30% و پوشش گیاهی حدود 20% بارانی با شدت بیش از 12 میلی متر بر ساعت و تداوم افزون بر یک ساعت یا بارشی با شدت فوق الذکر بر روی خاک کاملا مرطوب(نزدیک با اشباع) می باشد. از آن جا که ضریب هرز آب رابطه مستقیم و نمایی با شدت بارندگی دارد، افزایش شدت فزونی بده رواناب را باعث می گردد برای مثال، در حالی که ضریب هرز آب در بارندگیهایی با شدت 12 میلی متر بر ساعت، بر روی خاک کاملا مرطوب قوچک نزدیک به 1% است، چنانچه شدت بارندگی با حدود 120 میلی متر بر ساعت افزایش یاد ضریب هرز آب به نزدیک 40% خوهد رسید(کوثر 1364 آمار منتشر نشده موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع)
از آن جا که آمار شدت بارندگی برای بیشت رآبخیزهای ایران نایاب بوده و حتی اندازه بارش برای بسیاری از نقاط مملکت کمیاب است از این رو استفاده از روشهای منطقی و شیب-مقطع برای تخمین بیشینه بده سیلاب و بهره گیری از اطلاعات محلی از نظر شمار دفعات سیل و مدت جریان هر یک از آنها جهت برآورد حجم سیلاب بناچار جایگزین راه های دقیقتر محاسبه این دو خواسته می گردند.
ب- دوره های بازگشت سیل و حجم سیلاب
از آن جا که طرحهای گسترش سیلاب معمولا چند منظوره می باشند دوره های بازگشت سیل یعنی احتمال وقوع جریانهایی دارای بده هایی معین و در تناوبهایی مشخص با توجه به اهداف مورد نظر انتخاب می گردند بدین ترتیب محاسبه ظرفیت تاسیسات آبی و سطح شبکه ها با عنایت به بیشینه سیل لحظه ای و حجم سیاب جاری شده و در دوره بازگشت طرح صورت می گیرد. بدیهی است چنانچه کلیه جریان یک آبراهه منحرف نگشته و برداشت آب از طریق دهانه های آبگیر قابل تنظیم تحقق یابد شبکه ها بر پایه بده مورد نظر طراحی می شوند.
در صورتی که هدف اصلی از پخش آب آبیاری گیاهان یکساله باشد طراحی بر اساس سیل سالانه انجام می گیرد بر همین روال سیل دو ساله برای آبیاری مرابع و جنگلهای دست کاشت و جریانهایی دارای تناوبهایی طولانی تر به منظور تغذیه مصنوعی برگزیده می شوند.
هر چند عرضه آب در مناطق خشک چنان اندک و تقاضا برای این مایه حیات و به اندازه ای زیاد است که نمی توان هزینه تهیه آن را با معیارهای اقتصادی موجود سنجید، مع هذا، مقایسه گزینه های مختلف با در دست داتشن نسبت درآمد به هینه آنها ساده تر صورت می گیرد. در این رهگذر میزان پذیرش خطر تعیین کننده ظرفیت تاسیسات آبی و سطح شبکه ها و مخارجی است که صرف بنای آنها می شود. Viessman و همکاران(1977ص،161ص،158ص) کاربرد رابطه زیر را برای برآورد میزان خطر کردن R در مدت عمر اقتصاد طرح n با توجه به دوره بازگشت سیل،T پیشنهاد نموده اند:
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه64
اشاره ای بر اصول نظری گسترش سیلاب
ویرانگری سیلها زاییدة سرعت زیاد آنها می باشد، چه مهمترین نیروی مخربة آب در حالت آرامش فشار ناشی از وزن آن است. چنانچه آب روان گردد، جرم پویای آن توانایی انجام کار را دارد، نیروی ضربه ای[1] (و فشار منتجه از آن)، و کار مایة جنبشی[2] دو ویژگی مهم آب روان و توابعی از سرعت آن می باشند. پیامدهای سیلها نه تنها خرابی ساختمانهایی چون خانه ها، پلها، جاده ها، اسکله ها، ...، بلکه فرسایش خاکهای زراعی و حمل آنها به اماکن ناخواسته، چون شهرها، کاریزها، کشتزارها و مخازن سدهاست.
نتایج مشاهدات و بررسیهایی بی شمار که دربارة علل فرسایش و بالأخص نیروی فرسایندگی آب[3] و ظرفیت آن برای حمل رسوب[4] صورت گرفته حاکی از آن است که سرعت آب عامل مهم شستگی و جابجایی خاک به شمار می رود. پژوهشگرانی چند نیز فرسایندگی آب پویا را با تنش برشی آن وابسته یافته اند، که این نیرو خود نیز تابعی مستقیم از ارتفاع جریان و شیب خط کار مایه می باشد، که همبستگی شیب و سرعت جریان نیز به ثبوت رسیده است. بنابراین، مهار سیلاب از طریق کاهش سرعت و ارتفاع، و افزایش سطح تأثیر میسر می گردد. شرحی کوتاه از این مطالب، نه به ترتیبی که در بالا یاد شده اند، در صفحات آینده خواهد آمد.
شستن خاک بستر رود و اراضی مجاور آن و انتقال رسوب از مهمترین زیانهای سیل به شمار می روند. دستاورد مشاهدات و پژوهشهای پرشمار محققین هیدرولیک حاکی از آن است که نیروی فرسایندگی آب و ظرفیت آن برای حمل رسوب، تابعی
[1] . impulse force نیرویی است که زمان اثر آن کوتاه باشد، چون برخورد و انفجار، تعریف فیزیکی نیروی ضربه ای است، که در آن F نیرو برحسب نیوتن (N )، کیلوگرم متر 2- ثانیه)، m جرم بر واحد زمان (کیلوگرم بر ثانیه)، و V سرعت برحسب متر بر ثانیه می باشد. تبدیل بدة جریان (Q) به mبدین ترتیب است :
Williams Shortley m = Qm3 S-1×1000kgm-3=1000Qkgs-1، 1961 ، ص ص 139 – 138) . فشار منتجه از این نیرو، ، محل برخورد آن با اجسام، مثلاً بندهای انحرافی وارد شده و پایداری آنها را به مخاطره می اندازه. تولید کار مایه به وسیلة مولدهای برق آبی نیز با استفاده از همین نیرو تحقق می یابد.
[2] . Kinetic Enegry قابلیت انجام کار در اجسام متحرک بوده و تابعی از جرم و توان دوم سرعت جسم مورد نظر می باشد، به دیگر عبارت، ، که در آن E کار مایه برحسب ژول (کیلوگرم متر ثانیه) ، m جرم بر حسب کیلوگرم، و V سرعت برحسب متر بر ثانیه است. ثابت نماندن جرم سیالاتی که مطالعة اثرشان منظور نظر است سبب می گردد که تنها جرم مقداری معین از آنها در واحد زمان مورد توجه قرار گیرد. یکسان نبودن سرعت کلیة اجزاء در جرم مزبور نیز دشواری دیگر کاربرد رابطة کارمایة جنبشی است. Brater و King (1976 ، ص ص 9-5 : 3) ضریب تصحیح کارمایة جنبشی ، a ، را برای نهرهای روباز و جریان همرو پیشنهاد کرده، لکن انتخاب آن را برابر واحد برای مسائل عملی بلامانع دانسته اند. چنانچه بدة جریان (حجم بر واحد زمان) به جرم بر واحد زمان تبدیل، و میانگین سرعت به جای V به حساب آورده شود، نتیجه به صورت کارمایه بر واحد زمان، یا توان (power) درخواهد آمد، که واحد آن وات می باشد.
[3] . Competency
[4] . Capacity
فهرست مطالب
تعداد اسلاید:68
فرمت:PPT قابل ویرایش
این فایل در قالب پی دی اف و 189 صفحه می باشد.
این پایان نامه جهت ارائه در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران طراحی و تدوین گردیده است . و شامل کلیه مباحث مورد نیاز پایان نامه ارشد این رشته می باشد.نمونه های مشابه این عنوان با قیمت های بسیار بالایی در اینترنت به فروش می رسد.گروه تخصصی ما این پایان نامه را با قیمت ناچیزی جهت استفاده دانشجویان عزیز در رابطه با منبع اطلاعاتی در اختیار شما قرار می دهند. حق مالکیت معنوی این اثر مربوط به نگارنده است. و فقط جهت استفاده ازمنابع اطلاعاتی و بالابردن سطح علمی شما در این سایت ارائه گردیده است.
چکیده
مهندسی سازه بخشی از مهندسی عمران و مهندسی هوافضا است. در مهندسی عمران، مهندسی سازه در مورد ساختارهای انتقال بار از اجزاء یک ساختمان یا بنا به محل تکیه‌گاهی آن مانند پی سازه صحبت می‌کند. اگر مهندسی سازه را متشکل از دو بخش تحلیل و طراحی بدانیم، سرسلسله‌ی روابط تحلیلی تئوری الاستیسیته و مرجع بخش طراحی استانداردها و قضاوت‌های مهندسی است. درتئوری الاستیسیته از جبر تانسورها استفاده می‌شودو با استفاده از قانون هوک، دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی تعادل و سازگاری تشکیل می‌شوند. مشهورترین روش حل عددی این دستگاه معادلات، روشی است به نام اجزا محدود. مهندسی سازه گرایشی از مهندسی است که با طراحی سیستم‌های سازه‌ای به هدف باربری و مقاومت در برابر نیروهای گوناگون وارد بر سازه سروکار دارد. مهندسی سازه عمدتاً با طراحی ساختمان‌ها و سازه‌های غیر ساختمانی سر و کار دارد و همچنین نقش ضروری در طراحی ماشین آلات در جاهایی که یکپارچگی سازه‌ای بر روی ایمنی و اطمینان پذیری ماشین تأثیر دارد بازی می‌کند. ساخته‌های دست بشر، از مبلمان تا تجهیزات پزشکی، از خودرو و … نیاز به حضور مهندس سازه دارد.یک مهندس سازه باید در هنگام طرح یک سازه به دو مسئله توجه کند: مسئلهٔ اول بررسی مقاومت سازه در برابر بارها ی وارد بر سازه که شامل بارهای زنده، بار باد، برف، انسان، اشیا و بار مرده و بار زمین لرزه و… است که با طراحی سیستم باربر ومحاسبه و کنترل مقاومت کافی اعضای سازه در برابر این بارها است. مسئلهٔ دوم بررسی کارایی سازه است یعنی سازه باید فاقد مواردی مانند لرزش و تغییر شکل‌های خارج از اندازهٔ مجاز آیین نامه باشد. زیرا این موارد در کاربری سازه مشکل زا هستند و باعث مشکلی مانند ترس در کاربران سازه و یا مواردی مانند ترک خوردن دیوارها و نازک کاری‌ها می‌شوند.