ارزیابی تأثیر ارتفاع سد‌های اصلاحی بر حجم و دبی اوج سیلاب (مطالعه موردی: حوضه آبخیز گرگاندوز)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه گنبد

2 استادیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد

3 دکتری مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

4 استادیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبد

چکیده

     سازه‌های آبخیزداری از جمله پروژه‌های پر‌هزینه‌ای می‌باشند که با اهداف کاهش فرسایش و رسوب و کاهش سیل‌خیزی در حوضه‌های آبخیز احداث می‌گردند. از آنجا که ایجاد هر گونه سازه در بستر مسیل‌ها می‌تواند در تغییر رفتار سیل مؤثر باشد این تحقیق با هدف بررسی تأثیر ارتفاع سازه‌های اصلاحی بر ویژگی‌های سیل و آبراهه در حوضه آبخیز گرگاندوز صورت گرفت. بدین منظور از مدل هکرس برای شبیه‌سازی جریان در سناریو‌های بدون احداث سازه، احداث 20 سازه ‌5/1، 10 سازه 3 و 8 سازه 75/3 متری استفاد گردید. نتایج نشان داد تأثیر احداث سازه‌های اصلاحی 5/1، 3 و 75/3 متری بر کاهش دبی اوج در مقایسه با سناریوی بدون احداث سازه، در قسمت بالای بازه مورد مطالعه صفر، در قسمت میانی برای هر سه سازه در حدود یک و در قسمت پایینی به ترتیب 49/2، 8/8 و 5/17 درصد بود. همچنین تأثیر احداث سازه‌های 5/1، 3 و 75/3 متری نشان داد حجم سیلاب نسبت به سناریوی بدون احداث سازه به ترتیب 16/1، 1/8 و 9/13 درصد کاهش می‌یابد. با احداث سازه تغییرات سرعت در آبراهه به گونه­ای است که با احداث سازه‌های بلند‌تر سرعت در طول آبراهه بیشتر کاهش می‌یابد که بیانگر قدرت فرسایش کمتر جریان در آبراهه است. همچنین پارامتر تنش برشی که نشان‌دهنده میزان اصطکاک بین جریان و آبراهه است نیز نتایج سرعت را تأیید کرده و نشان داد با افزایش ارتفاع سازه، تنش برشی کاهش می‌یابد. حاصل‌ضرب تنش ‌برشی در سرعت جریان بیانگر قدرت حمل رسوب توسط جریان است که بررسی شرایط جریان نشان داد با احداث سازه‌های بلندتر قدرت حمل رسوب آبراهه کمتر گردیده است و نه تنها خسارت کمتری به آبراهه وارد می‌گردد بلکه باعث می‌شود پشت سازه زودتر از رسوب پر شده و به شیب حد برسد. در مجموع سناریو‌های مختلف احداث سازه‌های اصلاحی نشان داد با افزایش ارتفاع سازه‌ها تأثیر آن‌ها بر ویژگی‌های سیل بیشتر می‌شود و باعث کنترل بیشتر سیل می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Check Dams’ Height on Pick and Volume Flood (Case Study: Gorgandooz Watershed)

نویسندگان [English]

  • Mohsen Javan 1
  • Seyed Morteza Seyedian 2
  • Mehdi Kaheh 3
  • Ali Heshmat Pour 4
1
2
3
4
چکیده [English]

     Watershed structures are among of expensive projects that are constructed to decrease erosion and sediment load and decreasing flood in watershed. Constructing any structures in flood bed can change the flood behavior. This research tries to study check dam effects on flood and water way properties in Gorgandooz watershed. For this goal, HEC-RAS model is used to simulate hydraulic in 4 Scenarios: without structure, 20 structures with 1.5, 10 structures with 3 and 8 structure with 3.75 meter for comparing of specified plan effects with each other. The results of this research show that the influence of 1.5, 3 and 3.75 meter check dam on pick flow comparing with structure was not created on the upstream of the watershed is 0, in the middle 1 and at the downstream is 2.49, 8.8 and 17.5% respectively. Also the effect of 1.5, 3 and 3.75 meter structure on decreasing of flood volume in respect of without structure is 1.16, 8.1, 13.9, respectively. The study of flow velocity shows that the construction of higher structure cause that the flow velocity decrease that shows the power of flow erosion in water way become less. Shear stress parameter that shown friction rate between flow and water way confirm the velocity results and show that shear stress decrease with increasing of structure height. The multiplying of shear stress on speed is another important parameter that is studied. This parameter shows the sediment transport power of flow. This parameter indicates the strength of sediment transport by flow that showed strength of sediment transport is less in higher structural. Not only reduce of sediment transport will cause less damage to the waterway but also sedimentation into check dam was occur soon and sediment balancing gradient is reached. As whole various Scenarios of check dam shows that the influence of structure on flood and water way become more by increasing of structure height and cause that the condition in deal with flood become well.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Peak Flow
  • Check dam
  • Flow velocity
  • Sediment
  • HEC-RAS software