مطالعه حیطه فرسایش و رسوبگذار در رودخانه تجریش در شرایط جریان پایدار و ناپایدار

در فصل اول این پایان نامه به معرفی رودخانه مورد بررسی و اطلاعات استفاده شده پرداخته ایم. رودخانه ی مورد بررسی در این پایان نامه ، رودخانه ی دربند یا تجریش می باشد . دربند از دهکده های قدیمی شمیران و در شمال باغ سعدآباد در ارتفاع ???? متری از سطح دریا قرار گرفته و یکی از راه های اصلی صعود کوهنوردان به کوه البرز است. رودی به نام رودخانه دربند از میان دهکده دربند می گذرد. رودخانه ی تجریش یا رودخانه ی دربند مهمترین و دومین رود پرآب تهران است. تهران قدیم با آب این رود تشکیل شد. در این پروژه اطلاعات استفاده شده ، به شرح زیر می باشد : درطول 7395.617 متری از این رودخانه 164 مقطع زده شده است که اطلاعات مربوط به این مقاطع در صفحات بعد موجود است. بستر درشت دانه ی غیر کلوئیدی و شامل ماسه و شن است . قطر ذرات بین 1.5 الی 2 سانتی متردر نظر گرفته شده است. وزن مخصوص ذرات gr/ cm3 2.65 می باشد . در فصل دوم توضیحاتی درباره نرم افزار hec ras داده شده است. سیستم تحلیل رودخانه انجمن مهندسین ارتش آمریکا (hec-ras)، نرم افزاری است که به کاربر امکان انجام محاسبات هیدرولیک رودخانه در حالت جریان ماندگار و غیر ماندگار را می دهد. نرم افزار hec-ras ، جایگزین بسته نرم افزاری hec-2 شد که برنامه ای یک بعدی برای تعیین پروفیل های سطح آب در حالت جریان ماندگار می باشد. . این نرم افزار نسبت به hec-2 در زمینه مهندسی هیدرولیک و دانش کامپیوتر یک پیشرفت بزرگ می باشد. در فصل سوم به بررسی نتایج نرم افزار hec ras در فایل برنامه که ضمیه پایان نامه است پرداخته ایم. در فصل چهارم به بررسی سرعتها و تنشها و مسائل فرسایش و آبشستگی می پردازیم. برای تشخیص این شرایط بحرانی برای رودخانه ی مورد نظر در این پایان نامه ، از دو روش زیر استفاده شده است: 1 – براساس معادلات سرعت بحرانی که در آن ضربه برخورد مایع بر روی ذرات در نظر گرفته می شود . 2 - براساس معادلات تنش برشی بحرانی به وسیله ی تعیین نیروی که جریان بر روی ذرات به جا می گذارد، صورت می گیرد. در این پایان نامه به سه طریق آبشستگی و فرسایش به کمک سرعت بحرانی محاسبه شده است . 1- سرعت محاسبه شده توسط نرم افزار hec ras با سرعت بحرانی مقایسه شده است . اگر سرعت محاسبه شده از سرعت بحرانی بیشتر باشد ، شاهد فرسایش خواهیم بود . 2- از گراف hiulstrom ، استفاده شده است . 3- براساس فرمول mavis . در فصل پنجم محاسبه میزان انتقال رسوب سنجیده شده است. نتیجه گیری : 1 – تحلیل نتایج مربوط به معادلات سرعت بحرانی : همانطور که در توضیحات فصل چهارم گفته شد ، سرعتها به 3 صورت با هم مقایسه شدند و در اکثر مقاطع فرسایش ایجاد شده است. چون سرعتها در مقاطع رودخانه زیاد است و همواره از سرعت بحرانی بیشتر است . (به جز در چند مقطع ) شیب رودخانه مورد بررسی زیاد است و باعث زیاد بودن سرعت در مقاطع می شود . روشهای بررسی سرعتها : 1 - سرعت محاسبه شده توسط نرم افزار hec ras با سرعت بحرانی مقایسه شده است . اگر سرعت محاسبه شده از سرعت بحرانی بیشتر باشد ، شاهد فرسایش خواهیم بود . 2 - از گراف hiulstrom ، که در صفحه موجود است ، استفاده شده است . 3 - براساس فرمول mavis که در صفحه موجود است . ( رابطه ی 2 -10 ) ucr =[ 0.5 d ^ 4/9] *[( ps / p -1 )^ 0.5] در مقاطع 91 ، 92 ، 4285/64 تا 63 ، در 3 روش ذکر شده ، فرسایش ایجاد نشده است ، بلکه بسته به روش ، انتقال یا رسوب گذاری دیده شده است . بیشترین سرعت در مقطع 112 با دوره بازگشت 25 ساله دیده شده است . ( 87/8 متر بر ثانیه) سرعتها و شیبها در مقاطع در نوسان است ،اما به طور کلی بیشترین سرعتها و شیبها در مقطع 112 دیده می شود. کمترین سرعت در مقطع 63 با دوره بازگشت 200 ساله دیده شده است . ( 15/1 متر بر ثانیه) جمع بندی : طبق معادلات سرعت بحرانی در مقاطع رودخانه مورد بررسی ، فرسایش ایجاد شده است. (جز در مقاطع ذکر شده ) 2 – تحلیل نتایج مربوط به معادلات تنش برشی بحرانی : برای بررسی تنشها، از روابط و گراف شیلدز استفاده شده است . نمودار شیلدز از دو محور تشکیل شده است : عدد شیلدز بحرانی و عدد رینولدز برشی عدد شیلدز بحرانی c? = ?cr / (?s-?)*ds عدد رینولدز برشی re * = [( u* .ds)/ ?] با توجه به محل تلاقی عدد شیلدز بحرانی و عدد رینولدز برشی در گراف شیلدز ، می توان نتایج را تحلیل کرد . همانطور که در جدول نتایج می بینیم ،تمامی اعداد رینولدز برشی محاسبه شده بزرگتر از 400 می باشند.در این حالت بستر دارای جریان آشفته است .در اعداد رینولدز بزرگ ، زیر لایه ی آرام نمیتواند دانه های بستر را در بر بگیرد. بلکه دانه از لایه ی آرام بیرون آمده و موجب زبری بستر می شود . در این حالت آشفتگی جریان عامل مرز زبر بوده ، ولی تنش برشی بی بعد ? / (?s-?)*ds تاثیری بر آن نخواهد داشت. پس از رینولدز برشی 400 ، مقدار تنش برشی بی بعد ثابت خواهد شد . یعنی : ?0)cr / (?s-?)*ds = 0.06) با استفاده از رابطه فوق ?0)cr) بدست آمد و با تنش برشی بدست آمده از نرم افزار hec ras مقایسه شد . در تمام 164 مقطع فرسایش دیده شد . حتی در مقاطعی که با معادلات سرعت ، فرسایش در آنها نداشتیم . جمع بندی : طبق معادلات تنش برشی بحرانی ، در تمام مقاطع فرسایش ایجاد شده است .