آنالیز هیدرولیک پیچیده رودخانه های کوهستانی توسط محققان کشور - وبلاگ استش

به گزارش وبلاگ استش به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، عباس ترابی زاده فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح ارزیابی میدانی هیدرولیک جریان و استهلاک انرژی در بازه های پله-گوداب رودخانه های کوهستانی گفت: بازه های کوهستانی نقش مهمی در انتقال آب و رسوب از سرشاخه ها به لایه های پایین رودخانه را به عهده دارند.

وی با تاکید بر اهمیت بازه های پله-گوداب به عنوان نوعی از بازه های رودخانه های کوهستانی گفت: مشخص مقاومت و استهلاک انرژی در این بازه ها امری مهم و ضروری به شمار می رود.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تاکید بر اینکه بسیاری از بازه های پله-گوداب از درون روستاها عبور می نمایند، گفت: بنابراین نقش پارامترهای هیدرولیکی و مورفولوژیکی این بازه-ها در تهیه طرح هادی روستایی و تهیه طرح های ساماندهی رودخانه را نمی توان نادیده گرفت.

به گفته ترابی زاده، بعضی از کاربردهای مطالعه بر روی بازه های پله-گوداب رودخانه های کوهستانی شامل مشخص حد بستر رودخانه در مناطق شهری و روستایی، مشخص میزان خودپالایی رودخانه، ایجاد نقاط گردشگری مناسب، توسعه شهری در مناطق کوهستانی می شوند.

وی تاکید نمود: وجود بیش از 150 مقاله در زمینه بازه های پله-گوداب رودخانه های کوهستانی که 75 درصد این مقالات مطالعه صحرایی بوده، حاکی از اهمیت این رودخانه ها است و لزوم انجام مطالعه صحرایی بر روی این بازه ها در ایران را دو چندان می نماید.

وی ادامه داد: در طول دهه های گذشته، مورفولوژی بازه های پله-گوداب به طور کامل مورد آنالیز قرارگرفته است ولی آنالیز هیدرومورفولوژیکی این بازه ها با توجه به تأثیر پارامترهای مختلف، بسیار پیچیده است. این پیچیدگی به خصوص در صورت حضور سازه-های مصنوعی (سرریز دراپ و سازه های کنترل شیب) مضاعف می گردد.

ترابی زاده افزود: از این رو جهت انجام پروژه های ترمیم رودخانه ناگزیر به ارتقای دانش هیدرولیکی خود در خصوص این بازه ها هستیم.

وی گفت: در حقیقت، ارزیابی صحیح شرایط جریان در رژیم های مختلف به ما امکان می دهد تا کیفیت طراحی را از نظر پایداری پله-گوداب، کاهش خطر سرریز سد پایین دست و پیش بینی اثرات هیدرولوژیکی در خروجی حوضه بهبود ببخشیم.

وی با اشاره به فرایند این پروژه گفت: بستر رودخانه های پله-گوداب به لحاظ شرایط توپوگرافی و شیب تند راستا، طوری با شرایط جریان سازگاری یافته است که انرژی آب را در طول رودخانه مستهلک می نماید. بستر این نوع رودخانه ها مانند رودخانه های مئاندری دارای نوسان است ولی از آنجایی که جنس سواحل رودخانه در مناطق کوهستانی عمدتاً سنگی است و فرسایش در این نواحی کمتر است لذا نوسان بستر این بازه ها در امتداد عمودی صورت می گیرد. زمانی که جریان از روی تاج پله به درون گوداب سقوط می نماید سهم عمده ای از انرژی آب مستهلک می گردد.

وی ادامه داد: علاوه بر اختلاف ارتفاع عوامل دیگری نیز در استهلاک انرژی در بازه های پله-گوداب نقش دارند.

این محقق خاطر نشان کرد: در این پژوهش با اندازه گیری صحرایی در سه بازه پله-گوداب رودخانه های کوهستانی، استهلاک انرژی و مقاومت جریان را با مشخص عوامل مؤثر بر آنها همچون ارتفاع پله، طول پله، شعاع هیدرولیکی، قطر ذرات رسوب، سرعت بر روی تاج پله، عرض سطح آب و عمق هیدرولیکی آنالیز کردیم.

وی ادامه داد: در ادامه رابطه هایی برای تخمین استهلاک انرژی بین دو پله و ضریب بی بعد مقاومت جریان در بازه های پله-گوداب با در نظر دریافت پارامترهای تأثیرگذار قابل اندازه گیری ارائه کردیم.

به گفته وی، نتیجه این پروژه در مهندسی آب، مهندسی رودخانه و مهندسی عمران قابل کاربرد است.

وی افزود: استفاده از روابط ارائه شده در این پژوهش جهت تهیه برنامه رایانه ای پیش-بینی خصوصیات جریان در بازه های پله-گوداب رودخانه های کوهستانی نیز ادامه این پروژه خواهد بود.

وی با اشاره به ویژگی های طرح گفت: با استفاده از روابط ارائه شده در این پژوهش فقط با داشتن عمق آب روی پله و ارتفاع پله قادر خواهیم بود عمق آب درون گوداب، سرعت برخورد آب به سطح آب درون گوداب، طول گوداب، سرعت جریان آب در پله بعدی و استهلاک انرژی بین دو پله را به دست آوریم.

وی تاکید نمود: محاسبه استهلاک انرژی در داخل کشور انجام نشده و در خارج کشور نیز این کار با اندازه گیری ارتفاع آب درون گوداب توسط یک فرد ایتالیایی در سال 2015 صورت گرفته است که با توجه به اینکه در گوداب ها جریان بسیار متلاطم است و اندازه گیری سرعت جریان را با خطا روبرو می نماید این رابطه در دبی های بالا قابل استفاده نیست؛ بنابراین در این پژوهش فقط با اندازه گیری های سرعت و دبی در تاج پله ها استهلاک انرژی محاسبه شده است.

وی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: در بازه های پله-گوداب اندازه گیری پارامترهای هندسی و هیدرولیکی به خصوص هنگامی که رودخانه در دره واقع شده است و دیواره های رودخانه بلند است کاری بسیار سخت و غیرممکن است. بنابراین رابطه ای که با استفاده از آن بتوان با اندازه گیری سرعت، پارامترهای هندسی و مورفولوژیکی یک پله، استهلاک انرژی بین دو پله را بدست آورد بسیار راهگشاست.

ترابی زاده گفت: با استفاده از روابط تحلیلی به دست آمده فقط با داشتن عمق آب روی پله و ارتفاع پله، می توان عمق آب درون گوداب، سرعت برخورد جت آب به سطح آب درون گوداب، طول گوداب، سرعت جریان آب در پله بعدی و استهلاک انرژی بین دو پله را به دست آورد.

وی بیان کرد: همچنین با رابطه تجربی ضریب مقاومت جریان و استهلاک انرژی نسبی به دست آمده، می توان با اندازه گیری سرعت، پارامترهای هندسی و مورفولوژیکی یک پله، ضریب مقاومت جریان و استهلاک انرژی نسبی بین دو پله را به دست آورد.

استادراهنمای این پروژه احمد طاهر شمسی عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.