مهلونت برفامه‌ریزی و نغفارت راهبردی ریس جمهور

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. جمهوری اسلامی ابران مهلونت برفامه‌ریزی و نغفارت راهبردی ریس جمهور راهنمای معا لعلت رسوب گذاری ۰ فشریه شماره ٩۸ش۵ معاونت نظارت راهبردی وزارت نیرو امور نظام فنی دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا 32 و روا نماد فا ۱۳۹۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ریاست جمهوری معاون برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس‌جمهور بخشنامه به دستگاه‌های اجرابی. مهندسان مشاور و پیمانکاران 1 ۳۷۳ ۱ تاریخ: ۱۳۹۹۱۱۳/۱۵ به استناد ماده (۲۳) قانون برنامه و بودجه و ماده (1) آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی - مصوب سال ۱۳۵۲ و در چارچوب نظام فنی و اجرایی کشور (موضوع تصویبنامه شماره ۹ رت مورخ ۱۳۸۵/2/۲۰ هیأت محترم وزیران)» به پیوست نشریه شماره ‎۵۸۹٩ امور نظام فنی» با عنوان «راهنمای مطقاقعات رسوب‌گذاآری و رسوب زه‌ایی مخازن سدها» از نوع گروه سوم ابلاغ می‌شود. رعایت مفاد این ضابطه برای دستگاه‌های اجرایی, مشاوران» پیمانکاران و سایر عوامل ذی‌نفع نظام فنی و اجرایی؛ در صورت نداستن ضوابط معتبر بهتر, از تاریخ ۱۳۹۱/۹/۱ اجباری است. را 479 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- اصلاح مدارک فنی تمیه‌ی این نشریه کرده و آن ر برای استفاده به جامعه‌ی م‌هندسی کشور عرضه نموده است. با وجود تلاش فراوان» این انر از این‌رو از تُسما خواننده‌ی گرامی صمیمانه تقاضا دارد در صورت مشاهده‌ی هرگونه ایراد و اشسکال فنی مراتب را به صورت زیر گزارش فرمایید: ۱-شسماره‌ی بند و صفحه‌ی موضوع مورد نظر را مشخص کنید. ۳-ایراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳-در صورت امکان متن اصلاح تسده را برای جایگزینی ارسال نمایید. ۴-نضانی خود را برای تماس احتمالی ذکر فرمایید. کارشناسان این امور نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نشسانی برای مکاتیه : تهمران, میدان بهارستان» خیابان صفی علی‌شاه- مرکز تلفن ۳۳۲۷۱ معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهورء آمور نظام فنی ی۲۱۷۱0:2 ,و۵۵( -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- بسمه تعالی مخازن سدها با هدف ذخیره کردن بخشی از جریان‌های سیلابی رودخانه و به منظور کنترل سیلاب» ذخیره‌ی آب برای مصارف پایین‌دست. تولید انرژی و یا تفریحات احداث می‌شوند. ترسیب رسوب در مخزن سد باعث از دست رفتن حجم مفید آن شده و از این‌رو حفظ و نگه‌داری مخازن موجود و به حداقل رساندن تلفات حجم مخزن در اثر ترسیب در اولویت برنامه‌ریزان مدیریت منابع آب کشورها قرار گرفته است. امروزه مدیریت پویای مخازن مقرر می‌کند که کشورها هرچه سریع‌تر اقدام به اجرای روش‌هایی برای کنترل فرسایش نمایند تا آورد رسوب به حداقل ممکن برسد. بنابراین ضروری است که روش‌های مختلفی برای محاسبه و بررسی چگونگی توزیع رسوب در مخزن» کنترل رسوب ورودی و رسوب‌زدایی مخزن مطالعه و استفاده شود. علاوه بر این تاثیر رسوب‌زدایی بر شرایط پایین‌دست نیز از اهمیت زیادی برخوردار است که باید مورد توجه قرار گیرد. با توجه به مطالب فوق, امور آآب وزارت نیرو در قالب طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشورء تهیه نشریه «راهنمای مطالعات رسوب‌گذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها» را با هماهنگی امور نظام فنی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور در دستور کار قرارداد و پس از تهیه» آن را برای تایید و ابلاغ به عوامل ذینفع نظام فنی اجرایی کشور به این معاونت ارسال نمود که پس از بررسی» براساس ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه و آیین‌نامه استانداردهای اجرایی مصوب هیات محترم وزیران و طبق نظام فنی اجرایی کشور (مصوب ۴۲۳۳۹/ت ۳۳۴۹۷ مورخ ۱۳۸۵/۴/۲۰ هیات محترم وزیران) تصویب و ابلاغ گردید. هدف این نشریه» ارائه راهنمایی برای مطالعات رسوب‌گذاری و رسوب‌زهایی مخازن سدها است که در آن به شناخت عوامل نهشته شدن رسوب در مخازن و روش‌های کنترل و مدیریت موضوع رسوب در مخازن موجود کشور پرداخته شده است. بدین وسیله معاونت نظارت راهبردی از تلاش و جدیت رییس امور نظام فنی جناب آقای مهندس غلامحسین حمزه مصطفوی و کارشناسان محترم امور نظام فنی و نماینده مجری محترم طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور وزارت نیروء جناب آقای مهندس محمد ابراهیم نیا و متخصصان همکار در امر تهیه و نهایی نمودن این نشریه» تشکر و قدردانی می‌نماید و از ایزد منان توفیق روزافزون همه‌ی این بزرگواران را آرزومند می‌باشد. امید است متخصصان و کارشناسان با ابراز نظرات خود درخصوص این نشریه ما را در اصلاحات بعدی یاری فرمایند. معاون نظارت راهبردی تابستان ۱۳۹۱ -------- صفحهٔ بعد -------- تهیه و کنترل مولف اصلی: دکتر محمود شفاعی بجستان دانشگاه شهید چمران اهواز دکترای هیدرولیک رسوب اعضای گروه تهیه کننده: مرتضی سیدیان دانشگاه گنبد کاووس دکترای سازه‌های آبی محمود شفاعی بجستان دانشگاه شهید چمران اهواز دکترای هیدرولیک رسوب عبدالرضا ظهیری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ‏ دکترای سازه‌های آبی گرگان سهام‌الدین محمودی کردستانی سازمان آب و برق خوزستان فوق لیسانس سازه‌های آبی مصطفی نکوئیان‌فر سازمان آب و برق خوزستان فوق لیسانس زمین‌شناسی و نقشه‌برداری شبنم نوروزپور دانشگاه شهید چمران اهواز فوق لیسانس سازه‌های آبی شایان ذکر است از نظرات آقای دکتر مهدی قمشی (دانشگاه شهید چمران) در رابطه با روش‌های تجربی توزیع رسوب و آقای دکتر صمد اماقلی‌زاده (دانشگاه شاهرود) در ارتباط با رسوب‌زدایی تحت فشار در متن این راهنما استفاده شده است. اعضای گروه نظارت: علیرضا دایمی وزارت نیرو فوق‌لیسانس مهندسی سازه‌های هیدرولیکی حسن سیدسراجی دانشگاه صنعت آب و برق دکترای مکانیک سیالات عبدالعلی شرقی دانشگاه شهید بهشتی دکترای عمران اسماعیل طلوعی کارشناس آزاد دکترای عمران آب کشور- وزارت نیرو رویا ملتشاهی طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت فوق‌لیسانس عمران - مکانیک خاک و مهندس آب کشور- وزارت نیرو پی اعضای گروه تایید کننده (کمیته تخصصی سد و تونل‌های انتقال طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور): دالی بندار دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و دکترای مهندسی عمران آبفا- وزارت نیرو مسعود حدیدی‌مود شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندسی مکانیک رضا راستی اردکانی دانشگاه صنعت آب و برق دکترای مهندسی عمران فرزان رفیعا شرکت مهندسین مشاور کاوشگران ‏ فوق‌لیسانس مکانیک سنگ و فوق‌لیسانس مهندسی معدن -------- صفحهٔ بعد -------- نوشین رواندوست طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی لیسانس مهندسی سازه صنعت آب کشور- وزارت نیرو محمدطاهر طاهری بهبهانی شرکت مهندسین مشاور توان‌آب فوق‌لیسانس مهندسی منابع آب (هیدرولیک) محمدرضا عسکری شرکت مهندسین مشاور بندأآب دکترای مهندسی عمران مجتبی غروی دانشگاه علم وصنعت ایران دکترای مهندسی عمران محمدرضا فرشباف رحیمی شرکت مدیریت منابع آب ایران کارشناس ارشد منابع آب سیاوش لیتکوهی شرکت خدمات مهندسی مکانیک خاک دکترای ژئوتکنیک علی یوسقی شرکت مهندسین مشاور زمین آب» پی فوق لیسانس مهندسی معدن و زمین‌شناسی م‌هندسی اعضای گروه هدایت و راهبردی پروژه: خشایار اسفندیاری رییس گروه امور نظام فنی فرزانه آقارمضانعلی رییس گروه آمور نظام فنی ساناز سرافراز کارشناس منابع آب امور نظام فنی -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان مقدمه ۱-۱- کلیات ۱-۳- کلیات ۲- ۲- جمع‌آوری آمار و اطلاعات ۱-۲-۲- تعیین محدوده‌ی مطالعه ۲-۲-۲- جمع‌آوری اطلاعات, گزارش‌ها و نقشه‌ها ۳-۲-۲- داده‌های مورد نیاز ۳-۲- پردازش داده‌ها ۱-۳-۲ تعیین مشخصات فیزیوگرافی حوضه ۲-۳-۲ ارزیابی داده‌های هواشناسی ۳-۳-۲ ارزیابی داده‌های هیدرولوژی ۳-۳-۲ رسم منحنی بده سنجه‌ی رسوب ۵-۳-۲- تخمین بار بستر ۶-۳-۲- خاک‌شناسی پوشش گیاهی و کاربری اراضی ۷-۳-۲ زمین‌شناسی و زئوتکنیک ۸-۳-۲- ریخت‌شناسی رودخانه‌ها ۹-۳-۲- مشخصات فیزیوگرافی حوضه ۱۰-۳-۲- مطالعات اجتماعی و اقتصادی ۱۱-۳-۲- مطالعات زیست محیطی ۱۳-۳-۲- مطالعات تخصصی هیدرولیک جریان و رسوب فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شده در مخزن ۱- ۳- کلیات ۳-۳ نقشه‌برداری مخزن ۱-۲-۳- برنامه‌ریزی عملیات نقشه‌برداری ۲-۲-۳ روش‌های نقشه‌برداری مخزن سد ۳-۳ محاسبه حجم رسوبات نهشته شده ۱۱ ۱۱ ۱۱ ۱۲ ۱۲ ۱۳۴ ۱۵ ۱۵ ۱۶ ۱۶ ۱۷ ۱۷ ۱۹ ۳۱ ۲۳۲ ۲۳۲ ۲۳۲ ۳۳ ۳۵ ۳۵ ۳۵ ۳۸ ۴ ۳۴۰ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۳-۳۳ روش‌های مبتنی بر سطح مقاطع عرضی مخزن ۳-۳-۳ روش ضریب ثابت ۴-۳-۳- کاربرد 015 ۵-۳-۳ روش‌های نوین ۳-۳- روش‌های تعیین حجم با استفاده از عمق رسوب نهشته شده ۱-۳-۳ روش ردیابی عنصر سزیوم ۱۳۷ ۳-۳-۳ روش عمق‌سنجی زیر سطحی ۳-۳۴-۳- نصب صفحات فلزی مسطح فصل چهارم الگوی رسوب‌گذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۱- ۴- پیش‌بینی چگونگی توزیع رسوب در مخازن سدها ۱-۱-۳ نیمرخ طولی رسوب‌گذاری ۲-۱-۴- دلنتا ۳-۱-۴ پروفیل عرضی رسوب‌گذاری ۴-۱-۳ سایر عوامل موثر بر الگوی رسوب‌گذاری ۳-۴ روش‌های تجربی پیش‌بینی الگوی رسوب‌گذاری ۱-۲-۴ ترسیب در مسیل‌ها (بخش تعدیل سیلاب مخزن) ۲-۲-۴ توزیع رسوب زیر تراز عادی سطح آب مخزن ۳-۲-۴ روش افزایش - سطح ۳-۲-۴ روش تجربی کاهش سطح ۳-۳۴- عمر مفید سد ۱-۳-۴ راندمان تله‌اندازی ۳-۳۴ وزن مخصوص رسوبات مخزن ۳-۳-۴ براورد عمر مفید سد ۴-۳-۴- برآورد حجم مخزن پس از بهره‌برداری ۴-۴ تخصیص بخشی از حجم مخزن به عنوان حجم مرده فصل پنجم - کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۱- ۵- کلیات ۳-۵- کاربرد مدل فیزیکی در مطالعات رسوب‌گذاری مخازن ۳-۵- مدل‌های ریاضی ۴۳۳ ۴۷ ۴۷ ۴۳۹ 1۳ ۳ ۴ ۴ ۵۵ ۵۷ ۵۷ ۶۳ ۶۴ ۶۶ ۶۷ ۶۷ ۶۸ ۶۹ ۷۶ ۷۷ ۸ ۸۵ ۸۷ ۸۷ ۸٩ ۹۱ ۹۱ ۹۳ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۴-۵- مدل‌های شبه دوبعدی ۱-۴-۵- نوارهای جریان ۲-۴-۵- لوله‌های جریان ۵-۵- مدل‌های جفت و غیرجفت ۶-۵- معادللات حاکم ۷-۵- روش‌های حل معادلات ۸-۵ انواع مدل‌های ریاضی موجود ۱-۸-۵- روش بانهام - کارتر و ساترلند ۳-۸-۵ روش چانگ و ریچارد ۳-۸-۵ روش یوسل و گراف ۴-۸-۵- روش آسادا ۵-۸-۵- مدل سگره ۶-۸-۵- روش مریل ۷-۸-۵- مدل ۲1۳60-6] ۸-۸-۵- مدل لویز ۹-۸-۵ مدل ۲185 ۱۰-۸-۵- مدل فلوویال ۱۱-۸-۵- مدل کاریجار ۱۳-۸-۵- مدل جاریما ۱۳-۸-۵- مدل ۱۷10138۳02 ۱۴-۸-۵- مدل /۸-)۲ ۱۵-۸-۵- مدل 0570 ۱۶-۸-۵- مدل ۲6078 ۱۷-۸-۵- مدل 8131-57۸15 ۱۸-۸-۵- مدل |1۱ ۱۸1۳ ۱۹-۸-۵- مدل 5۳12۷/۳۹5 ۲۰-۸۵ مدل ۲677510 ۲۱-۸-۵- مدل 30-/۳1]0۷ ۹۴ ۹۴ ۹۴ ۹۵ ۹۵ ۹۷ ۹۸ ۹۸ ۹۹ ۹ ۹ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۲۲-۸۵ مدل 551104 ۲۳-۸۵ مدل 057۸53 ۲۴-۸۵ مدل 7۸35 ۲۵-۸-۵- مدل 0018310 ۲۶-۸-۵- مدل 115۲1/121 ۹-۵- مقایسه روش‌های ریاضی ۱۰-۵- داده‌های مورد نیاز مدل‌های ریاضی ۱-۱۰-۵- داده‌های هیدرولوژی ۲-۱۰-۵- داده‌های هندسی ۳-۱۰-۵- داده‌های هیدرولیکی ۴-۱۰-۵- داده‌های رسوب ۵-:۵-۱- واسنجی, دقت‌سنحی و حساسیت‌سنحی مدل‌های ریاضی ۶-۱۰-۵- میزان اهمیت داده‌های ورودی ۱۱-۵- کاربرد مدل‌های ریاضی ۱۳-۵- نکاتی در خصوص شبیه‌سازی عددی جریان آب و رسوب در مخازن : ۳۵ توصیه‌های کلی برای اجرای مدل ریاضی ۱۳-۵- مطالعات انجام شده در ایران فصل ششمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱- ۶- کلیات ۲-۶ رسوب‌زدایی هیدرولیکی ۱-۲-۶- رسوب‌زدایی هیدرولیکی تحت فشار ۲-۲-۶- رسوب‌زدایی هیدرولیکی آزاد ۳-۶- عوامل موثر بر رسوب‌زدایی هیدرولیکی ۱-۳-۶- هیدرولوژی حوضه آبریز مخزن ۲-۳-۶ رسوب ورودی به مخزن ۳-۳-۶- ظرفیت اولیه مخزن (۴) ۳-۲-۶ پتانسیل ترسیب رسوب ۵-۳-۶- شکل حوضه سدها ۱۹ ۱۱۰ ۱۱۳ ۱۱۴ ۱۱۴ ۱۱۴ ۱۱۵ ۱۱۵ ۱۱۵ ۱۱۷ ۱۱۸ ۱۱۸ ۱۳: ۱۳: ۱۳: ۱۳۱ ۱۳۲ ۱۳۷ ۱۳۹ ۱۳۹ ۱۳۰ ۱۳۴ ۱۳۵ ۱۳۵ ۱۳۵ ۱۳۵ ۱۳۶ ۱۳۶ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۶-۳-۶- دریجه‌های عمقی (آبیاری) ۴-۶- زمان رسوب‌زدایی ۵-۶- راندمان رسوب‌زدایی هیدرولیکی ۶-۶- برآورد رسوب خروجی در اثر انجام عملیات رسوب‌زدایی هیدرولیکی ۷-۶ معیارهای رسوب‌زدایی هیدرولیکی ۸-۶- روش‌های کمکی برای افزایش راندمان روش رسوب‌زدایی آزاد ۹-۶- ملاحظاتی در زمان رسوب‌زدایی ۱۰-۶- کاربرد رسوب‌زدایی آزاد در سد سفیدرود ۱۱-۶- سایر روش‌های رسوب‌زدایی ۱-۱۱-۶- رسوب‌زدایی با استفاده از سیفون ۲-۱۱-۶- رسوب‌زدایی با استفاده از تونل کنارگذر ۳-۱۱-۶- احداث کنارگذر لوله‌ای ۴-۱۱-۶- استفاده پمپ لایروبی ۵-۱۱-۶- تخلیه بخشی از رسوب در زمان سیلاب ۶-۱۱-۶- لایروبی مکانیکی ۷-۱۱-۶- تخلیه رسوب ریزدانه با جریان‌های چگال فصل هفتم- بررسی‌های زیست‌محیطی رسوب‌زدایی مخزن ۱- ۷- کلیات ۲-۷- اثرات نهشته شدن رسوب ۱-۲-۷- اثرات بالادست سد (شامل مخزن و بالادست آن) ۲-۲-۷ اثرات پایین‌دست سد ۳-۲-۷ اثرات درون مخزن سد ۳-۷- تاثیر اجتماعی - زیست محیطی مواد لایروبی شده ۴-۷ تاثیر اجتماعی - زیست محیطی عملیات رسوب‌زدایی مخازن ۱-۴-۷- تاثیر بر کیفیت آب ۲-۴-۷- تاثیر بر آبزیان ۳-۴-۷- انتقال مواد رسوبی به شبکه‌های آبیاری و اراضی ۱۳۶ ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۳۸ ۱۳۹ ۱۳۹ ۱۳۳۴ ۱۳۵ ۱۳۶ ۱۵۰ ۱۵۰ ۱۵۰ ۱۹۱ ۱۹۲ ۱۹۲ ۱۹۳ ۱۵۹ ۱۷۳ ۱۷۵ ۱۷۵ ۱۷۵ ۱۷۸ ۱۷۸ ۱/۸۰ ۱/۸۰ ۱/۸۰ ۱۸۱ ۱/۸۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۶-۷- نکاتی در خصوص بهبود کیفی آب در خلال رسوب‌زدایی ۷-۷- اقدامات لازم برای کاهش اثر احداث سد پیوست ۱- روش‌های اندازه گیری, نمونه‌برداری و تعیین خصوصیات جریان و رسوب پیوست ۲- برآورد رسوب ورودی به مخزن و روش‌های آن پیوست۳- سایر منابع قابل استفاده منابع و مراجع عنوان شکل ۱-۲- نمونه‌ای از منحنی بده سنجه رسوب و برازش معادلات در بده‌های متفاوت شکل ۱-۳- نمایش خطوط مبنا در مخازن بزرگ شکل ۲-۳- نمایش خطوط مبنا در مخازن کوچک شکل ۳-۳- ابزار نقشه‌برداری اتوماتیک شکل ۴-۳- عمق‌سنج مدل ۷/]50](1[1210 ۷۸ شکل ۵-۳- آنتن 0۳5 معرف نصب شده بر روی نقطه با مختصات معین شکل ۶-۳- 0۳5 تک فرکانسه [511.۸۷ 1۸0 با دقت قابل قبول برای عملیات آبنگاری شکل ۷-۳- قسمت‌های مختلف دستگاه سرعت سنج صوتی (7]1)) شکل ۸-۳- نمونه‌ای از منحنی ارتفاع - سطح شکل ۹-۳- برآورد حجم بین خطوط تراز شکل ۱۰-۳- سطح هر مقطع عرضی در مقابل فاصله از محل سد شکل ۱۱-۳- روش ایکن شکل ۱۳-۳- حجم جزئی مربوط به رابطه ۷-۳ شکل ۱۳-۳- حجم جزئی مربوط به رابطه ۸-۳ شکل ۱۳-۳- حجم جزئی مربوط به رابطه ۹-۳ شکل ۱۵-۳- حجم جزئی مربوط به رابطه ۱۰-۳ شکل ۱۶-۳- ححم جزیی مربوط به رابطه ۱۱-۳ شکل ۱۷-۳- حجم جزیی مربوط به رابطه ۱۳-۳ شکل ۱۸-۳- نقشه رقومی سد دز با 1.۷۷/15| شکل ۱۹-۳- نقشه رقومی سد دز با ۸۳۱/1۵۷۷ ۱/۸۲ ۱۸۲ ۱/۸۳ ۱/۸۳ ۱۸۷ ۳۳۹ ۱۶۱ ۱۶۵ ۸ ۳۱ ۳۲ ۳۴ ۳۶ ۳۶ ۳۷ ۳۹ ۴۱ ۴۳۲ ۴۳۳ ۴۵ ۴۵ ۴۵ ۴۶ ۴۶ ۴۶ ۴۷ ۴۳۹ ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان شکل ۲۰-۳- تصویر سه‌بعدی از کف مخزن سد دز پس از ساخت سد شکل ۲۱-۳- توزیع عمق بر اساس رنگ در مخزن سد مارون با استفاده از نرم‌افزار ناوبری ۲1۷۳0261 شکل ۲۲-۳- پردازش اولیه اطلاعات عمق با استفاده از نرم‌افزار ناوبری 1ع1۷02] شکل ۲۳-۳- یک نمونه از منحنی سطح و حجم یک سد مخزنی شکل ۱-۳- نمایش توزیع طولی رسوب‌گذاری در مخزن سد شکل ۲-۴- نمایش چهار نوع ترسیب طولی در مخزن سدها (معمول‌ترین نوع رسوب‌گذاری دلتا و نواری هس رسوب‌گذاری گوه ای بندرت و در شرایط خاصی به‌وجود می‌آید) شکل ۳-۴- نمایش مناطق رسوب‌گذاری طولی در مخزن بزرگ و طولانی شکل ۴-۴- وضعیت تشکیل و توسعه دلتا در سال‌های مختلف (سد باکرا در کشور هند) شکل ۵-۴- نمایش رسوب‌گذاری و فرسایش دلتا در سد مک‌ناری شکل ۶-۴- تغییرات شیب جبهه بالایی دلتا در مقابل شیب رودخانه شکل ۷-۴- تغییرات شیب وجه بالایی دلتا در مقابل شیب رودخانه شکل ۸-۴- مقطع عرضی مخزن سد فرانسیس در سال‌های مختلف بهره‌برداری شکل ۹-۴- نحوه‌ی انتقال دلتا در آثر بهره‌برداری غلط از مخزن سدی در کشور نیال شکل ۱۰-۴- تعیین میزان رسوب در مناطق تسکین سیلاب مخزن شکل ۱۱-۴- مقادیر مختلف 113 در روش کاهش سطح شکل ۱۲-۴- مقدار (11 در تعدادی از سدهای ایران شکل ۱۳-۴- تغییرات مقدار (11 و نوع مخزن در سد دز نسبت به زمان شکل ۱۳-۴- ترسیم سطح نسبی رسوب درمقابل عمق نسبی شکل ۱۵-۴- منحنی‌های (11)0 برحسب عمق نسبی "] شکل ۱۶-۴- منحنی‌های برازش داده شده برای انواع مختلف مخازن شکل ۱۷-۴- منحنی براون برای تعیین راندمان تله‌اندازی شکل ۱۸-۳۴ منحنی برون برای تعیین راندمان تله‌اندازی شکل ۱۹-۴ منحنی چرچیل برای تعیین راندمان تله‌اندازی شکل ۲۰-۴- تقسیم‌بندی ظرفیت مخزن به احجام مختلف شکل ۱-۵- نحوه توزیع سرعت در تئوری جت شکل شکل ۲-۵ - نحوه شبکه‌بندی و حرکت درات در روش بالهکام - کارتر و ساتراند شکل ۳-۵- مقایسه نیم رخ بستر محاسبه شده و مشاهده شده شکل ۴-۵- آبنگار واقعی و آبنگار ساخته شده برای اجرای مدل ریاضی شکل ۵-۵- مقاطع عرضی برداشت شده سد با کارا در کشور هندوستان شکل ۲-۶- ننایج آبنگاری سد دز در سال‌های مختلف شکل ۲۳-۶- تغییرات تراز بستر و قله دلتا نسبت به زمان در سد دز شکل ۴-۶- نیم رخ طولی بستر مخزن پس از عملیات رسوب‌زدایی هیدرولیکی تحت فشار سد دز در سال ۱۳۸۲ ۵۰ ۵۰ 1۳ ۵۸ ۸۹ ۸۹ ۶۱ ۶۱ ۶۲ ۶۲ ۶۴ ۶۵ ۶۸ ۶۹ ۷۰ ۷۱ ۷۲ ۷۴ ۷۵ ۷۸ ۷۹ ۸۰ ۸۸ ۹۸ ۹۸ ۱۰ ۱۱۵ ۱۷ ۱۳۰ ۱۳۲ ۱۳۳ ۱۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان شکل ۶-۶- کانال‌های کمکی برای توسعه فرسایش عرضی شکل ۷-۶- نمایی از کانال‌های انحرافی برای توسعه فرسایش طولی شکل ۱۰-۶- نمایی از اقدامات تکمیلی در مخزن سد به منظور افزایش راندمان رسوب‌زدایی شکل ۱۱-۶- تصویری از فرسایش پس‌رونده در یکی از کانال‌های حفر شده در سد سفیدرود در حین عملیات شکل ۱۴-۶- نمایش روش سیفون کردن الف- روگذر ب- زیر گذر شکل ۱۵-۶- نمایش روش کنارگذر لوله‌ای شکل ۱۹-۶- تغییرات حجم لایروبی تابعی از قطر لوله مکش شکل ۲۱-۶- چگونگی تشکیل جریان غلیط و حرکت آن به درون مخزن شکل ۲۲-۶ نمایش مناطق فرسایشی و رسوب‌گذاری در پدیده جریان غلیظ شکل ۳۳-۶ نمایش اجزاء جریان غلیظ زیرگذر شکل ۲۴-۶- الگوی حرکت جریانات در راس پدیده جریان غلیظ شکل ۲۶-۶- نمایش متغیرهای روابط جریان غلیظ شکل ۲۷-۶- سرعت بی‌بعد پیشانی جریان به صورت تابعی از شیب شکل ۲۸-۶ میزان انتقال غلظت رسوب در آثر جریان غلیظ شکل ۲۹-۶- موقعیت مطالعاتی اندازه گیری مشخصات جریان غلیظ سد دز شکل ۳۰-۶- نمودارهای بده ورودی به سد و خروجی از آن و تراز آب مخزن سد دز در سال‌های ۲۰۰۲ و ۰۶ شکل ۳۱-۶- منحنی بده سنجه رسوب معلق ایستگاه تله زنگ در بالادست سد دز شکل ۳۲-۶- تغییرات حجم رسوب‌گذاری در طول دریاچه مخزن سد دز شکل ۳۳-۶- ضخامت و عرض لایه جریان غلیظ در سد دزبا استفاده از اندازه‌گیری‌های میدانی شکل ۳۴-۶- روندیابی جریان غلیظ در طول مخزن سد دز (۳ اردیب‌هشت ۸۲) شکل ۳۵-۶- روندیابی انتقال رسوبات معلق (جریان غلیظ) در طول مخزن سد دز (۴ اردیبهشت ۸۲) شکل ۳۶-۶- تغییرات حجم جریان غلیظ ورودی به مخزن سد دز تابعی از دبی حداکثر لحظه‌ای شکل ۲-۷- رابطه بین اکسیژن محلول, غلظت رسوب و مدت زمان رسوب‌زدایی ۱۳۳ ۱۳۳۴ ۱۳۵ ۱۳۶ ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۳۸ ۱۳۹ ۱۳۹ ۱۹۱ ۱۹۱ ۱۹۲ ۱۵۹۶ ۱۵۹۶ ۱۹۷ ۱۵۸ ۱۳۰ ۱۳۱ ۱۳۱ ۱۳۲ ۱۳۲ ۱۳۳ ۱۸۳۵ ۱۶۶ ۱۳۷ ۱۸۳۸ ۱۸۳۸ ۱۸۳۹ ۱۷۰ ۱۷۱ ۱۷۲ ۱۷۲ ۱/۸۲ ۱/۸۳ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان شکل پ.۱-۱- چاهک و انبار مربوط به یک ایستگاه آب‌سنجی شکل پ.۲-۱- ایستگاه اندازه گیری ثبات شناور شکل پ.۳-۱- روش محاسبه مساحت و بده در ایستگاه آب‌سنحی شکل پ.۴-۱- رابطه بده- اشل در ایستگاه آب‌سنجی شکل پ.۵-۱- نمونه‌بردار بار بستر 16 ۱/111[11[110 شکل پ.۶-۱- نمونه‌بردار بار بستر (۸۲۲۹1۵17 (۲1/1۸) شکل پ.۷-۱- نمونه‌بردار بار بستر کارولی شکل پ.۸-۱- نمونه‌بردار بار بستر ۷/][۷ شکل پ.۹-۱- نمونه‌بردار دستی پیت شکل پ.۱۰-۱- نمونه‌بردار بار بستر هلی و اسمیت شکل پ.۱۱-۱- نمونه‌بردار بار معلق [۲1-61](] شکل پ.۱۲-۱- نمونه‌بردار بار معلق 1۲1-46(] شکل پ.۱۳-۱- نمونه‌بردار بار معلق 1-59](] شکل پ.۱۴-۱- نمونه‌بردار بار معلق 1۲1-76(] شکل پ.۱۵-۱- نمونه‌بردار بار معلق 74-(] شکل پ.۱۶-۱- نمونه‌بردار بار معلق 77-(] شکل پ.۱۷-۱- نمونه‌بردار بار معلق [۳-61] شکل پ.۱۸-۱- نمونه‌بردار بار معلق 63-] شکل پ.۱۹-۱- نمونه‌بردار بار معلق ۳-72] شکل پ.۲۰-۱- نمایی از کدورت سنج مدل 555116 شکل پ.۲۱-۱- اجزای تشکیل‌دهنده یک کدورت‌سنج شکل پ.۲۲-۱- رابطه کدورت - غلظت رسوب معلق در مخزن سد دز شکل پ.۲۳-۱- انواع مختلف نمونه‌بردار چنگکی شکل پ.۲۴-۱- نمونه‌بردار بار بستر 60-/۳۸ 5ل] شکل پ.۲۵-۱- نمونه‌بردار ‎5٩۳1] شکل پ.۲۶-۱- نمونه‌بردار چنگکی شکل پ.۲۷-۱- نمونه‌بردارهای پیستونی شکل پ.۲۸-۱- نمونه‌بردارهای مختلف شکل پ.۲۹-۱- نمونه‌بردارهای دولایه‌ای شکل پ.۳۰-۱- نحوه نصب دستگاه‌های سرعت‌سنج و کدورت‌سنج در فواصل مختلف از بستر مخزن سد شکل پ.۳۱-۱- موقعیت مقاطع عرضی و ایستگاه‌های اندازه‌گیری جریان غلیظ در مخزن سد دز در مرحله اول شکل پ.۳۲-۱- موقعیت مقاطع عرضی و ایستگاه‌های اندازه‌ گیری جریان غلیظ در مخزن سد دز در مرحله دوم شکل پ.۳۳-۱- موقعیت ایستگاه‌ها و تجهیزات اندازه‌گیری جریان غلیظ در مخزن سد لوزان (سوییس) شکل پ.۳۴-۱- بویه نشانه در ایستگاه با ۱۹۰ ۱۹۰ ۱۹۰ ۱۹۲ ۱۹۵ ۱۹۵ ۱۹۶ ۱۹۶ ۱۹۷ ۱۹۸ ۳۱ ۳۱ ار ۳.۲ ۳.۲ ار ۳.۳ ۳۰۴ ۳۰۴ ۳:۵ ۳:۵ ۳۸ ۳۷ ۳۸ ۳۱ ۳۰ ۳۱ ۳۱۲ ۳۱۲ ۳۱۴ ۳۱۴ ۳۵ ۳۵ ۳۱۶ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان شکل پ.۳۵-۱- انواع نمونه‌های دستگاه ]| شکل پ.۳۶-۱- روش نصب دستگاه 36+ در نردیکی کف بستر شکل پ.۳۷-۱- نمونه‌ای از اطلاعات کدورت ثبت شده توسط دستگاه ]+[ در مخزن سد دز شکل پ.۳۸-۱- دستگاه جریان‌سنج نقطه‌ای 9 / ۸-)] شکل پ.۳۹-۱- طریقه نصب دستگاه جریان‌سنج نقطه‌ای 9 1-۸[ در کف مخزن سد شکل پ.۴۰-۱- نتایج اندازه گیری روزانه پارامترهای مختلف جریان در مخزن سد دز به صورت پروفیل قائم در ایس منتخب توسط دستگاه 9 1-8 (۲۳ آوریل ۲۰۰۳) شکل پ.۴۱-۱- دستگاه ۸10۳ مدل |[ ۲۵۲۱1۲۱۵ شکل پ.۴۲-۱- دستگاه ۸1۳0۳ و نحوه عملکرد آن شکل پ.۴۳-۱- طریقه نصب دستگاه ]۸ به صورت شماتیک شکل پ.۴۴-۱- پراکنش سرعت جریان در لایه‌های مختلف ثبت شده توسط دستگاه ۸1-۳ در مخزن سد دز شکل پ.۴۵-۱- دستگاه 50151010 جهت اندازه‌گیری متغیرهای کیفی آب شکل پ.۴۶-۱- دستگاه نمونه‌برداری از آب شکل پ.۴۷-۱- دستگاه 11۷0۳ برای تعیین عمق نمونه‌برداری رسوبات شکل پ.۴۸-۱- رابطه بین وزن و غلظت املاح محلول شکل پ.۴۹-۱- هیدرومتر شکل پ.۵۱-۱- دستگاه آزمایش نمونه خشک شکل پ.۵۲-۱- دستگاه مربوط به آزمایش مرطوب شکل پ.۱-۲- متوسط رسوب ویژه تابعی از سطح حوضه در مناطق نیمه‌خشک آمریکا شکل پ.۲-۲- کانال پوششی برای کنترل فرسایش بستر شکل پ.۳-۲- روش‌های تراس‌بندی شکل پ.۴-۲- ایجاد تراس‌بندی با کاشت درختجه و درخت شکل پ.۵-۲- فاصله بین سدهای تاخیری شکل پ.۶-۲- مقطع سدهای تأخیری شکل پ.۷-۲- موقعیت دهانه خروجی سرریز لوله‌ای شکل پ.۸-۲- انواع حوضچه‌های تاخیری شکل پ.۹-۲- احداث گذر انحرافی شکل پ.۱۰-۲- سه روش احداث مخزن فرعی ۳۸ ۳۸ ۳۸ ۳۹ ۳۲۰ تگاه‌های اهرها ۳۳۲ ۳۳۲ ۳۳۲ ۳۳۳ ۳۱۳۴ ۳۳۵ ۳۳۶ ۳۳۸ ۳۳۴ ۳۳۷ ۳۳۷ ۳۳۸ رها ۳۹۲ ۳۹۲ ۳۹۳ ۳۹۴ ۳۹۵ ۳۵۹۷ ۳۵۹۷ ۳۹۸ ۳۵۹ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست جدول‌ها عنوان جدول ۱-۱- وضعیت منابع آب تجدیدشونده در مناطق مختلف جهان (تا سال ۲۰۰۴) جدول ۳-۱- نرخ رسوب‌گذاری در مخازن سدها در مناطق مختلف جهان جدول ۳-۱- تقاضا برای احداث مخازن در مناطق مختلف جهان جدول ۴-۱- وضعیت رسوب در تعدادی از سدهای مخزنی ایران جدول ۱-۲- رابطه بین بار بستر و بار معلق جدول ۱-۳- مقادیر استاندارد دقت در ابنگاری مخازن جدول ۱-۴- معیارهای پیش‌بینی نحوه رسوب‌گذاری در مخزن جدول ۲-۴- شماره یا نوع استاندارد مخازن جدول ۳-۴- مقایسه بین روابط به‌دست امده توسط برلند و میلر و مودی برای مساحت نسبی رسوب جدول ۴-۴- مقایسه مقادیر (11 و 1۱ ارایه شده توسط برلند و میلر و مودی جدول ۵-۴- مقادیر خطا و انحراف معیار در تعدادی از سدهای ایران جدول ۶-۴- وزن مخصوص ظاهری رسوب نهشته شده در مخازن بر حسب تن در هر متر مکعب جدول ۷-۴ وزن مخصوص ظاهری رسوب نهشته شده پس از زمان طولانی جدول ۸-۴- مقادیر ضریب 7 (بر حسب *1۳8/1) جدول ۹-۴- مقادیر اولیه وزن مخصوص ظاهری اولیه رسوبات (*۳8/13!) جدول ۱۰-۴- روش‌های تجربی برآورد حجم مخزن پس از بهره‌برداری جدول ۱-۵- میزان تاثیر هر یک از داده‌ها در مدل‌های ریاضی جدول ۱-۶- شرایط هیدرولیکی جریان در زمان رسوب‌زدایی سد دز جدول ۲-۶- تعریف های مختلف راندمان رسوب‌زدایی هیدرولیکی جدول ۳-۶- روابط مختلف برآورد میزان رسوب خروجی در رسوب زدائی آزاد براساس مطالعات میدانی جدول ۴-۶- روابط مختلف برآورد رسوب خروجی در رسوب‌زدایی هیدرولیکی آزاد براساس مطالعات آزمای جدول ۵-۶- فشردگی تقریبی رسوب ماسه‌ای بر اساس آزمایش ]5۳ جدول ۶-۶- مقادیر عدد فرود جرمی( ۳۳) در محل نقطه غوطه‌وری جدول ۷-۶- مشخصات سد دز جدول ۸-۶- داده‌های حاصل از یک واقعه از جریانات غلیظ مخزن سد دز جدول ۱-۷- اثرات زیست محیطی ناشی از رسوبات سد جدول ۲-۷- اقدامات بالادستی سد به منظور کاهش اثرات زیست محیطی جدول ۳-۷- اقدامات پایین‌دستی سد به منظور کاهش اثرات زیست محیطی جدول پ.۱-۱- ابزار مورد نیاز برای اندازه‌گیری و ردیابی جریان غلیظ جدول پ.۲-۱- مشخصات فنی (محدوده اندازه‌گیری و دقت) دستگاه 9 /۸-)] جدول پ.۳-۱- مشخصات فنی (محدوده اندازه‌گیری و دقت) دستگاه ۳-)(]۸ جدول پ.۴-۱- شماره و اندازه سوراخ الک‌ها در استانداردهای مختلف جدول پ.۵-۱- ترتیب قرارگیری الک‌ها جدول پ.۶-۱- تصحیح درجه حرارت (فرمول پ.۱۱-۱) ۱۷ ۴ ۶ ۶۹ ۷۲ ۷۵ ۷۶ ۸۲ ۲ ۸۳ ۸۴ ۸۷ ۱۳۱ ۱۳۳ ۱۳۸ ۱۳۰ ۱۴۱ ۱۵۴ ۶۶ ۱۶۷ ۱۷۰ ۱۷۹ ۱۸۴ ۱۸۵ ۳۷ ۳۲۰ ۲۳۳ ۲۳۲ ۲۳۳ ۲۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست جدول‌ها عنوان جدول پ.۱-۲- معادلات تجربی برآورد تولید رسوب در یک حوضه جدول پ.۲-۲- مقادیر پارامترهای مورد استفاده در روش ۳.۳۰۸ جدول پ.۳-۲- محدوده و مقادیر پارامتر فرسایش در روش 5.۳.۸ جدول پ.۴-۲- ضریب ۴ در معادله جهانی فرسایش جدول پ.۵-۲- ضریب ل) در معادله جهانی فرسایش جدول پ.۶-۲- عوامل مربوط به روش )۳51۸ و نمرات آن برای تخمین فرسایش حوضه جدول پ.۷-۲- روابط تجربی برآورد فرسایش و رسوب با استفاده از روش عنصر سزیوم ۱۳۷ ۳۳۳ ۳۳۴ ۳۴۴ ۳۳۵ ۳۴۶ ۳۴۷ ۳۴۸ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه ۱ مقدمه مخازن سدها با هدف ذخیره کردن بخشی از جریان‌های سیلابی رودخانه و به منظور کنترل سیلء ذخیره‌ی آب برای مصارف پایین‌دست» تولید انرژی و یا تفریحات احداث می‌شوند» ترسیب رسوب در آن باعث از دست رفتن حجم مفید مخزن می‌گردد که به آن تلفات حجم مخزن می‌گویند. مواد رسوبی که وارد مخازن سدها می‌شوند. حاصل عمل فرسایش پوسته‌ی زمین می‌باشند که توسط رودخانه حمل و به مخزن وارد می‌شوند. میزان فرسایش بستگی به عوامل متعددی همچون شرایط آب و هوایی» خصوصیات زمین‌شناسی منطقه. وضعیت توپوگرافی» پوشش گیاهی و نوع کاربرد اراضی دارد. از این رو میزان ارتفاع فرسایش خاک ممکن است از ۰/۰۶ میلی‌متر در سال تا ۶ میلی‌متر تغییر کند که به طور متوسط در حدود ۱۳۲ تن رسوب در هر کیلومتر مربع در هر سال حاصل می‌شود. بیش‌تر مواد رسوبی فرسایش شده به صورت بار شسته» بار معلق و بار بستر توسط رودخانه حمل می‌شوند. رسوبات فوق پس از رسیدن به دریاچه‌های طبیعی یا مصنوعی, مخازن سدها و دریاهاء در اثر تغییر شرایط هیدرولیکی ترسیب می‌شوند. مخازن سدها که موضوع این راهنما می باشد. از جمله مکانهایی است که ممکن است تا صددرصد رسوبات همراه رودخانه را در خود ذخیره نماید. از این رو حفظ و نگهداری مخازن موجود و به حداقل رساندن تلفات حجم مخزن در اثر ترسیب در اولویت برنامه ریزان مدیریت منابع آب کشورها قرار گرفته است. مدیریت پویای مخازن مقرر می‌کند که کشورها هرچه سریع‌تر اقدام به اجرای روش‌هایی برای کنترل فرسایش نمایند تا آورد رسوب به حداقل ممکن برسد. هم‌چنین در کنار این روش‌هاء برای بازیافت بخشی از حجم مخازن از طریق روش‌های کنترل رسوب اقداماتی باید انجام پذیرد. بنابراین ضروری است که روش‌های مختلفی برای محاسبه و چگونگی توزیع رسوب در مخزن» کنترل رسوب ورودی و رسوب‌زدایی مخزن مطالعه و مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این تاثیر عملیات رسوب‌زدایی بر محیط زیست پایین‌دست نیز از اهمیت زیادی برخوردار است که باید مورد توجه قرار گیرد. این راهنما به منظور آشنایی کارشناسان صنعت آب کشور با مسایل مرتبط با رسوب در مخازن سدها و ارایه راه‌حل‌های مناسب به منظور برآورد» پیش‌بینی و کنترل رسوب ورودی به مخزن سدها و نیز چگونگی احیای حجم ازدست رفته مخزن به کمک روش‌های رسوب زدائی و لایروبی تدوین شده است. مطالب فصول اولء دوم ءچهارم و پنجم ونیز پیوست‌های الف و ب این راهنما برای مطالعات طراحی سدها و مطالب فصول سوم» ششم و هفتم این راهنما عمدتا برای مراقبت و نگهداری از مخزن سدها نگاشته شده است. در تهیه این راهنما تلاش شده است تا کلیه‌ی مطالب علمی مرتبط با رسوب در سدها (چه در مرحله‌ی طراحی و یا پس از ساخت در مرحله‌ی مراقبت و نگهداری) در یک مجموعه ارائه گردد از این رو بخشی از مطالب پیوست‌های الف و ب این راهنما با مطالب نشریات شماره ۲۲۰ ۲۲۲ و ۳۴۹ که قبلا توسط امور نظام فنی» معاونت نظارت راهبردی ریاست جمهوری همپوشانی دارد. - هدف هدف از تهیه این راهنما شناخت عوامل موثر بر نهشته شدن رسوب در مخازن و روش‌های کنترل این عوامل است. همچنین این راهنما به مدیریت رسوب و مدیریت صحیح بهره‌برداری و نگهداری از مخازن موجود کشور در ارتباط با موضوع رسوب می‌پردازد. تدوین راهنمای مطالعات رسوب‌گذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها برای یکسان‌سازی دانش طراحی و ارائه روش‌های مناسب با توجه به -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها وضعیت مخزن مورد مطالعه ضروری است و زمینه لازم برای ارزیابی روش‌های ارائه شده را فراهم کرده و ما را به سوی تدوین استاندارد - دامنه کاربرد راهنمای حاضر برای کلیه متخصصینی که بنحوی با طراحی» اجرا و بهره‌برداری پروژه‌های سدسازی مرتبط می‌باشند. قابل استفاده است. این راهنما می‌تواند برای شناخت متغیرهای موثر در آورد رسوب و کنترل و مهار فرسایش و رسوب حوضه» پیش‌بینی روند رسوب‌گذاری در مخزن, انتخاب روش مناسب برای رسوب‌زدایی و شناخت تاثیر عملیات رسوب‌زدایی بر محیط زیست مورد بهره‌برداری قرار گیرد. این راهنما به‌عنوان یک نشریه فنی برای کارشناسان و متخصصین امور سدسازی» برنامه‌ریزی منابع آب ودفاتر مهندسی رودخانه و سواحل وزارت نیروء هم‌چنین دفاتر مشابه در وزارت جهاد کشاورزی و نیز کارشناسان سازمان حفاظت محیطزیست و کلیه مهندسین مشاور مرتبط با بخش مدیریت منابع آب و به‌خصوص سد سازی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱ کلیات -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- کلیات ۵ --۱- کلیات جمعیت جهان در سال ۱۳۸۴ (۲۰۰۴) در حدود شش میلیارد و سیصد و پنجاه میلیون نفر بوده که تا سال ۱۴۲۳۰ (۲۰۵۰) به حدود ده میلیارد نفر خواهد رسید. این مساله باعث افزایش تقاضا برای مصرف آب به‌خصوص آب‌های سطحی می‌گردد. جدول (۱-۱) وضعیت منابع آب در مناطق مختلف جهان در سال ۱۳۸۴ را نشان می‌دهد. هر چند که به طور متوسط ۱۲ درصد حجم منابع آب تجدیدشونده طبیعی در مخازن سدها ذخیره می‌شودء ولی این میزان در مناطقی نظیر خاورمیانه تا ۶۰ درصد هم می‌رسد. این جدول اهمیت حفظ و نگهداری مخازن موجود و نیاز به ساخت مخازن جدید را نشان می‌دهد [۱۰۳]. مواد رسوبی که وارد مخازن سدها می‌شوند. حاصل عمل فرسایش پوسته زمین می‌باشد که توسط رودخانه حمل و به مخزن وارد می‌شوند. میزان فرسایش بستگی به عوامل متعددی همچون شرایط آب و هوایی» خصوصیات زمین‌شناسی منطقه» وضعیت توپوگرافی, پوشش گیاهی و نوع کاربرد اراضی دارد. از این رو میزان ضخامت فرسایش خاک ممکن است از ۰/۰۶ میلی‌متر در سال تا ۰/۱۶ میلی‌متر تغییر کند که به طور متوسط در حدود ۱۳۲ تن رسوب در هر کیلومتر مربع در هر سال حاصل می‌شود. بیش‌تر مواد رسوبی فرسایش شده به صورت بار شسته. بار معلق و بار بستر توسط رودخانه حمل و در مخازن سدها و دریاها به دلیل تغییر شرایط هیدرولیکی جریان ترسیب می‌شوند. مخازن سدها که موضوع این راهنما می‌باشد. از جمله مکان‌هایی است که می‌تواند تا صددرصد رسوبات همراه رودخانه را در خود مخازن سدها با هدف ذخیره‌کردن بخشی از جریان‌های سیلابی رودخانه و به منظور کنترل سیلء ذخیره آب برای مصارف پایین‌دست. تولید انرژی و یا تفریحات احداث می‌شوند» ترسیب رسوب در آنها باعث از دست رفتن حجم مفید مخزن می‌گردد که به آن تلفات حجم مخزن می‌گویند. نرخ متوسط ترسیب سالانه یا درصد ححمی از مخزن که توسط رسوب اشغال می‌شود. در مناطق مختلف جمان متفاوت است. مطابق جدول (۲-۱)» هرساله به طور متوسط بین ۰/۱ تا ۲/۳ درصد از حجم کل ذخیره مخازن سدهای جهان در اثر رسوب‌گذاری از دست می‌رود. متاسفانه در کشورهایی نرخ رسوب‌گذاری بالا است که جمعیت بالاتری هم دارند [۱۶۰]. به منظور تامین نیازهای آبی جمعیت و جبران بخشی از حجم مخازن از دست رفته, نیاز به ساخت مخازن جدید نیز می‌باشد. جدول (۳-۱) تقاضا برای ساخت مخازن جدید را در مناطق مختلف جهان نشان می‌دهد [۸۹] جدول ۱-۱- وضعیت منابع آب تجدیدشونده در مناطق مختلف جهان (تا سال ۲۰۰۴) [۱۰۳] منابع آب تجدیدشونده اک 1 0 5 0 5 00 5 0 -------- صفحهٔ بعد -------- . راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها جدول (- ۲- نرخ رسوب‌گذاری در مخازن سدها در مناطق مختلف جهان [۱۶۰] 3, جدول ۳-۱- تقاضا برای احداث مخازن در مناطق مختلف جهان [۱۶۰] حجم مخزن مورد تقاضا (کیلومتر مکعب) ۰ تا ۲۰۱۰ ۰ تا ۲۰۲۰ ۰ تا ۲۰۳۰ ۳1۱ ۰ در ایران نیز مساله رسوب‌گذاری در مخازن سدها حائز اهمیت زیادی می‌باشد.ء چرا که حدود ۷۰ درصد از منابع آب ایران را آب‌های سطحی تشکیل می‌دهد و عدم هماهنگی زمانی بین آبدهی حوضه‌ها و مصارف, نیاز به مخازن ذخیره آب را امری ضروری می‌کند. از طرفی عدم انجام اقدامات موثر آبخیزداری در حد کافی باعث شده است که فرسایش از حوزه‌های آبریز سدها از حد مجاز خیلی بیش‌تر باشد و همین امر معضل رسوب‌گذاری در مخازن سدها را تشدید کند. مطابق جدول (۴۳-۱)» جمع‌آوری شده از گزارش‌های مختلف, به طور سالانه یک درصد از حجم کل ذخایر مخازن سدهای ایران یعنی حدود ۱۸۰ میلیون مترمکعب پر از رسوب می‌گردد. که تنها برای حفظ وضعیت موجود.ء سالانه تعداد ۶ سد به اندازه سد طرق باید احداث گردد. در حالی که با توجه به رشد جمعیت, نیاز روزافزون کشور به ذخیره‌ی حجم آب بیش‌تری می‌باشد. از طرفی دو عامل محدودکننده‌ی بسیار مهم برای یل به این هدف وجود دارد که یکی محدودیت منابع آب طبیعی تجدیدشونده و دیگری کمبود ساختگاه‌های مناسب سدسازی با توجه به -------- صفحهٔ بعد -------- ی درا + داد این بران در عیت رسوب در تعدادی رسوب ویژه (تن در مترمربع در سال) ۰ ۱۹۱۱۰۰۰ 3 ۳ ۷۹۰ ۳ ۷ ۳ ۱۰ ۱۳۴۰ ۵۰ ۷ ۰ ۸۰ ۱۷۰ ۷۳: ۱۳۰ ۱۳۰ ۳۳: 3333333333333 بران شده از زمان بهره‌بداری (۹1231) درصد تلفات سالیانه حجم مخزن در اثر رسوب ۴۱ /۸ ۰.۱۹۷ ۰ ۲/۱ ۱/۱۵ ۳۴ ۳۴ ۵۲ ۵۸۳ ۳۸ ۰.۳۱ ۰.۱۵ ۰.۳۱ ۱/۸۶۳ ۱/۵۰ ۱/۸۶۴ ۹۸ ۰.۳۱ ۶۴ ۴۰ ۶۱ ۱/۰۴ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۲ آمار 9 الا علت و فر دازش آنها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - آمار و اطلاعات و پردازس آنها )۱ ۲+-۱- کلیات مطالعات رسوب‌گذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها مستلزم در اختیار داشتن آمار و اطلاعات زیادی است که در این بخش اهم این اطلاعات و چگونگی تهیه این آمار ارایه می‌گردد. برای سدهای موجود معمولا این آمار و اطلاعات قبلا توسط مهندسین مشاور طراح سد جمع‌آوری و پردازش شده‌اند و بهترین منبع می‌تواند مهندس یا مهندسین مشاور مربوط باشد. بخشی از اطلاعاتی که اینجا اشاره شده است ممکن است برای سدهای در دست مطالعه و یا احداث شده جدید. هنوز در اختیار نباشد که در این صورت با هماهنگی کارفرما باید نسبت به تهیه این اطلاعات و در زمان مناسب اقدام کرد. آنجه اهمیت دارد این است که اطلاعات و داده‌های جمع‌آوری شده باید به روز باشند. از آن‌جا که معمولا سدهای مخزنی در نقطه خروجی حوضه نسبتا وسیعی قرار دارند. لذا جمع‌آوری کلیه داده‌ها و گزارش‌ها و سپس پردازش آنها زمان زیادی را به خود اختصاص می‌دهد. پس ضروری است که حتما برای هر مخزنی جمع‌آوری اطلاعات به‌طور کامل و حداقل یک بار انجام و با تهیه بانک اطلاعاتی در مطالعات بعدی از آزها استفاده گردد. در آن صورت تنها آن بخش از داده‌ها به روز خواهند شد که نیاز می‌باشند. در این بخش ابتدا داده‌های مورد نیاز و چگونگی جمع‌آوری آزها ارایه و پردازش آنها توضیح داده خواهد شد. 7 ۲- جمع‌آوری آمار و اطلاعات ۱-۳-۲ تعیین محدوده‌ی مطالعه با توجه به وسعت حوضه‌ای که مخزن در آن قرار دارد و با در نظر گرفتن اهمیت مطالعه موردنظر» ضروری است ابتدا محدوده‌ی مطالعه تعیین گردد. که ممکن است سطح وسیعی را شامل شود از این رو در پروژه‌های مطالعاتی رسوب‌گذاری مخازن سدهاء بهتر است بخش‌های مختلف پروژه توسط مهندسین مشاور متفاوت که تخصص مربوط را دارند انجام گیرد. لذا ضرورت دارد محدوده‌ی مطالعه هر کدام از بخش‌ها تعیین و شرح وظایف آنها دقیقا مشخص گردد. به طور مثال ممکن است مطالعات مربوط به حوضه شامل برآورد فرسایش, تولید رسوبء روش‌های کنترل رسوبء برآورد رسوب در شاخه‌های فرعی از مطالعات مربوط به رسوب در درون مخزن شامل میزان و چگونگی توزیع آن و بررسی روش‌های رسوب‌زدایی جدا شود و یا مطالعات پایین دست مخزن سد نیز به طور جداگانه بررسی شود. بدیهی است در این صورت نیازی نخواهد بود که در هر مطالعه کلیه اطلاعات و گزارش‌ها و داده‌هائی که در این فصل ذکر شده‌اند جمع‌آوری و پردازش گردد. هر مشاوری تنها آن بخش از اطلاعات و آمار را جمع‌آوری و پردازش خواهد کرد که به آن نیاز دارد. از آن‌جا که نتایج اطلاعات بالادستی برای شروع مطالعات مناطق پایین‌دستی ضروری است. زمانبندی مطالعات باید آنچنان تنظیم گردد تا این اطلاعات به موقع در اختبار استفاده‌کننده قرار گیرد. در صورت انجام مطالعات به طور همزمان» وجود مشاور عالی برای تلفیق اطلاعات و هماهنگی بین مشاورین مختلف بسیار ضروری خواهد بود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۲-۲ ۲- جمع‌آوری اطلاعات. گزارش‌ها و نقشه‌ها بدیهی است انجام هر مطالعه بدون بررسی کارهای انجام شده‌ی قبلی در آن محدوده مورد مطالعه امکان‌پذیر نخواهد بود. این عمل می‌تواند از دوباره‌کاری‌ها جلوگیری و ضمنا اهدافی را که مطالعات قبلی دنبال می‌کرده‌اند مشخص کند. در این رابطه ضروری است که موارد ذیل تأکید شود: - کلیه عکس‌های هوایی با مقیاس‌های مختلف که در زمان‌های مختلف تهیه شده‌اند. - کلیه نقشه‌های توپوگرافی و هیدروگرافی با مقیاس‌های مختلف که در زمان‌های مختلف تهیه شده‌اند - کلیه نقشه‌های زمین‌شناسی منطقه و گزارش‌های زمین‌شناسی تهیه شده در آن محدوده که برای اهداف مختلفی تدوین شده‌اند. - کلیه گزارش‌های مطالعات پایه انجام شده شامل گزارش‌های هواشناسی» هیدرولوژی» هیدرولیک» هیدرولیک رسوب. زمین‌شناسی و زئوتکنیک - کلیه گزارش‌های تخصصی شامل مشخصات طرح‌های در دست اجرا و یا ساخته شده در محدوده‌ی مورد مطالعه - کلیه گزارش‌های مربوط به سد (سازه‌ای, نیروگاه و غیره) - کلیه مطالعات نیمه تفصیلیء تفصیلی و نقشه‌های خاک‌شناسی در محدوده مورد مطالعه - نقشه پراکنش ایستگاه‌های هواشناسی و مشخصات هر ایستگاه - نقشه پراکنش ایستگاه‌های آب‌سنجی و مشخصات کامل هر ایستگاه ۳-۳ ۳۲- داده‌های مورد نیاز دقت نتایج هر مطالعه‌ای منوط به داشتن داده‌های واقعی, متناسب و دقیق می‌باشد. از این رو تلاش زیادی باید در کسب این داده‌ها انجام داد. داده‌های مورد نیاز در مطالعات رسوب‌گذاری و رسوب‌زدایی سدها را می‌توان به شرح ادامه بیان کرد. ۲ ۲ ۱-۲ هواشناسی رسوب توسط جریان‌های سطحی منتقل می‌شود. از این رو ضروری است که از ایستگاه‌های هواشناسی واقع در محدوده‌ی طرح کلیه داده‌هایی که به برآورد دقیق‌تر رواناب سطحی کمک می‌کند جمع‌آوری گردد. این داده‌ها عبارتند از: - آمار نزولات جوی شامل باران و برف - آمار دما - آمار تبخیر و رطوبت‌نسبی - آمار باد بیش‌تر ایستگاه‌های هواشناسی توسط سازمان هواشناسی کل کشور تاسیس و بهره‌برداری می‌شوند و آمار فوق را می‌توان از این سازمان درخواست کرد. تعدادی از ایستگاه‌های هواشناسی نیز به منظورهای خاصی توسط سایر وزارتخانه‌ها تاسیس و بهره‌برداری می‌شوند از جمله وزارت نیرو (عمده‌ی ایستگاه‌های باران» تبخیر و برفسنجی) که داده‌های مربوط به این ایستگاه‌ها باید از وزارت متبوع تهیه گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - آمار و اطلاعات و پرداز ش آنها ۳ 7 ۲ ۳-۳ هیدرولوژی از آن‌جا که رسوب ورودی به مخازن سدها بیش‌تر به جریان‌های سطحی بستگی دارد. لذا داده‌های مرتبط با جریان‌های سطحی باید جمع‌آوری گردد. در این رابطه باید کلیه ایستگاه‌های آب‌سنجی موجود در حوضه ابتدا شناسایی و از آنها بازدید به عمل آمده و اطلاعات زیر از هر ایستگاه آب‌سنجی استخراج گردد. تقریبا کلیه ایستگاه‌های آب‌سنجی زیر نظر وزارت نیرو هستندء بنابراین این داده‌ها باید از این وزارتخانه تهیه شود: - سال افتتاح - طول و عرض جغرافیایی - ارتفاع از سطح دریا - فاصله تا نردیک‌ترین روستا یا شهر - امکانات موجود در ایستگاه (اشل, پل تلفریک و غیره) - روش اندازه‌گیری داده‌ها (ثبات است» توسط مأمور) - مشخصات مقطع در محل ایستگاه مثلا ممکن است مقطع رودخانه به صورت شریانی باشد که در فصول کم‌آبی» جریان از محل نصب اشل عبور نکند و از شاخه دورتری عبور کند و یا این که ممکن است در زمان‌های طغیانی بخشی از جریان از شاخه دیگری که اشل در آن نصب نیست عبور کند. - چه داده‌هایی برداشت می‌شوند و با چه دوره زمانی (قرائت اشل, اندازه‌گیری سرعت, اندازه‌گیری رسوب معلق, اندازه‌گیری رسوب بستر» نمونه‌برداری مصالح بستر و داده‌های مربوط به کیفیت آب) - روش اندازه‌گیری داده‌ها (مثلا سرعت با مولینه و با چه دقتی و غلظت رسوب به صورت تجمعی و با چه وسیله‌ای) - مشخصات رودخانه در محل ایستگاه (نوع رودخانه» شیب آن» درجه سینوسی رودخانه, میزان فرسایش‌پذیری سواحل و بسترء میزان رسوب‌گذاری در محدوده‌ی ایستگاه و امکان تشکیل جزایر در محدوده ایستگاه) - دوره‌ی آماری که داده‌ها برداشت شده‌اند و میزان دقت داده‌های ثبت شده. - بررسی شرایط پایین دست که ممکن است در زمان طغیان و در اثر بر گشت آب روی داده‌ها تاثیرگذارد. - تغییرات احتمالی اشل و یا مشخصات مقطع و یا جابه‌جایی‌هایی که ممکن است در محل ایستگاه در گذشته اتفاق افتاده باشد. علاوه بر ثبت مشخصات فوق. داده‌های زیر از هر ایستگاه آب‌سنجی باید جمع‌آوری گردد: - صفراشل نصب شده (در زمان نصب و در سال‌ها مختلف) - قرائت اشل (در طول دوره آماری و بده متناظر با آن) - منحنی بده - اشل مربوط به آن ایستگاه در دوره‌های مختلف - شیب اندازه‌گیری شده سطح آب در زمان‌های مختلف - مشخصات دانه‌بندی رسوب بستر در زمان‌های مختلف - مشخصات دانه‌بندی معلق در زمان‌های مختلف -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها - مقاطع عرضی از ایستگاه در زمان‌های مختلف - داده‌های مربوط به اندازه‌گیری سرعت جریان در زمان‌های مختلف - داده‌های مربوط به غلظت رسوب در زمان‌های مختلف - داده‌های مربوط به کیفیت آب پس از جمع‌آوری داده‌های مورد نیاز, لازم است تا این داده‌ها کنترل» تصحیح و دقت سنجی شوند. هم‌چنین با بررسی داده‌ها و استفاده از روش‌های غیرمستقیم لازم است این داده‌ها طبیعی گردند. به طور مثال ممکن است با استفاده از محاسبه آب برداشتی برای مصارف کشاورزی» صنعت و شرب و مقایسه آن با داده‌های ایستگاه» نسبت به طبیعی بودن داده‌ها اطمینان حاصل کرد. هم‌چنین باید برای ایستگاه‌هایی که طول دوره آماری آنها کم است. این آمار را با توجه به آمار نزدیک‌ترین و مشابه‌ترین ایستگاه آب‌سنجی تطویل کرد. تطویل آمار با استفاده از نرم‌افزارهای مختلفی نظیر 11۳-4 امکان‌پذیر می‌باشد. 7۲ ۲-۲-۳۲ مطالعات اجتماعی. اقتصادی و زیست محیطی - جممع‌آوری اطلاعات 9 گزارش‌های مطالعات اجتماعی - اقتصادی انجام شده در محدوده طرح _ موقعیت مراکز روستابی»؛ شهری و صنعتی و9 وسعت و9 ارزش هر یک در محدوده بالادست و پایین‌دست سد که ممکن - چگونگی استفاده از آب رودخانه در پایین‌دست و نحوه توزیع زمانی و مکانی آن. - جمع‌آوری اطلاعات و گزارش‌های انجام شده در خصوص حیات‌وحش» جانوران اهلی و آب‌زیان و هم‌چنین گونه‌های مختلف گیاهی در محدوده طرح. - جمع‌آوری کلیه مقررات و قوانین موجود در خصوص مناطق تحت حفاظت در محدوده طرح. - جمع‌آوری گزارش‌های مربوط به مراکز پرورش ماهی, کارگاه‌ها و کارخانه‌های صنعتی و کیفیت پساب آنها ۲ ۳۲- پردازش داده‌ها پس از جمع‌آوری داده‌هاء نوبت به پردازش آنها می‌رسد تا اطلاعات جدیدی از این داده‌ها کسب گردد. اطلاعات جدید برای برآورد نهایی رسوب‌گذاری و یا انتخاب روش‌های رسوب‌زدایی و تاثیر رسوب‌زدایی بر رودخانه پایین دست مورد نیاز می‌باشند. برای پردازش این داده‌ها باید از مدل‌های ریاضی معتبر که امروزه در اختیار می‌باشد بهره‌گرفت. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم -آمار و اطلاعات و پردازس آنها ۵ ۱-۳-۲- تعیین مشخصات فیزیوگرافی حوضه مشخصات فیزیوگرافی حوضه مورد مطالعه را می‌توان با استفاده از عکس‌های هواییء نقشه‌های تویوگرافی و اطلاعاتی که جمع‌آوری شده است تعیین کرد. بازدیدهای صحرایی نیز به تعیین دقیق‌تر مشخصات فیزیوگرافی حوضه کمک خواهد کرد. مشخصاتی که ضروری است در این مرحله استخراج شوند عبارتند از: - تعیین مساحت زیر حوضه‌ها و حوضه اصلی - تعیین شبکه آبراهه‌هاء سر شاخه‌های اصلی و فرعی و درجه‌بندی آنها - تعیین ضریب دو شاخه‌ای شدن و تراکم آبراهه‌ها - تهیه منحنی هیپسومتری حوضه و تعیین ارتفاع متوسط حداقل و حداکثر - تهیه پروفیل طولی رودخانه اصلی و تعیین شیب متوسط و نیز شیب رودخانه در بازه‌های مختلف - تعیین شیب متوسط حوضه - تعیین درصد پوشش گیاهی منطقه - تعیین شیب اراضی حاشیه رودخانه‌ها ۳-۲ ۲- ارزیابی داده‌های هواسشناسی داده‌های هواشناسی جمع‌آوری شده ابتدا از نظر کمی و کیفی بررسی می‌شود تا صحت آنها تایید شود. سپس داده‌های ایستگاه‌هایی که دوره‌ی آماری کم‌تری دارند تطویل می‌شوند. سپس داده‌های مذکور برای محاسبات زیر استفاده می‌شود: - تهیه نقشه همباران در حوضه - برآورد مقادیر متوسط ماهانه, سالانه بارندگی و حجم آن - رسم منحنی‌های شدت- مدت- فراوانی - رسم منحنی‌های ارتفاع - سطح - مدت - محاسبه شدت بارندگی‌های ۱ تا ۱۲ ساعته و ۱ و ۲ و ۳ روزه برای دوره بازگشت‌های مختلف - براورد مقادیر متوسط ماهانه سالانه دما و تعیین مقادیر حداقل و حداکثر لحظه‌ای و محاسبه گرادیان حرارتی - برآورد مقدار ماهانه و سالانه تبخیر بالقوه از سطح تشتک و میزان ماهانه و سالانه تبخیر و تعرق بالقوه منطقه طرح - تعیین نسبت میزان برف به کل نزولات جوی - مطالعه رژیم آبی رودخانه تحت مطالعه از طریق محاسبه یا برآورد متوسط بده در طول ماه‌ها و فصول مختلف - تعیین سرعت‌های باد با دوره بازگشت‌های مختلف و تعیین گلباد منطقه طرح _ تعیین نوع اقلیم محدوده مطالعه -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۲-۳-۲ ارزیابی داده‌های هیدرولوزی داده‌های جمع‌آوری شده از ایستگاه‌های آب‌سنجی به منظور محاسبات زیر استفاده می‌شود: - رسم هیدروگراف بده روزانه در طول دوره آماری - تفکیک جریان پایه از جریان سطحی و تعیین سهم هر یک در کل جریان ماهانه سالانه و رودخانه - رسم منحنی تداوم جریان و تعیین معادله مورد نظر - بررسی آمار سیلاب ایستگاه‌های هیدرومتری - تعیین مقادیر سیلاب با دوره‌های بازگشت مختلف ۲ و ۵ و ۱۰ و ۲۵ و ۵0و ۱و ۲و ۵و ۱و ۱ساله و 01۳ - رسم منحنی غلظت رسوب و بده رسوب در مقابل بده (منحنی بده سنجه‌ی رسوب ) - برآورد رسوب ماهانه بر اساس آمار بده روزانه موجود و با استفاده از منحنی بده - سنجه‌ی رسوب - رسم منحنی بده متوسط ماهانه و ورد رسوب ماهانه و تعیین رابطه‌ی بین آنها - برآورد رسوب معلق سالانه - محاسبه‌ی رسوب کل با توجه به درصد بار بستر که از جدول (۱-۲) به دست می‌آید. - محاسبه‌ی رسوب ویژه با توجه به سطح حوضه - رسم منحنی دانه‌بندی و تعیین اندازه مشخصه‌ی رسوب و تعیین رابطه بین اندازه‌ی مشخصه‌ی رسوب و بده جریان - تعیین زیر حوضه‌هایی که آورد رسوب بیش‌تری دارند. - بررسی جریان‌های غلیظ اتفاق افتاده و تعیین خصوصیات آن ۳-۳-۲ رسم منحنی بده سنجه‌ی رسوب چنان‌چه فرض گردد که در ایستگاه آب‌سنجی همه‌ی متغیرها ثابت هستند و تنها بده جریان ممکن است تغییر کند. در آن صورت می‌توان اینطور بیان کرد که بده رسوب یا غلظت رسوب تنها تابعی از بده جریان می‌باشد. با رسم داده‌های اندازه‌گیری شده بده رسوب در مقابل بده جریان بر روی کاغذ لگاریتمی منحنی تشکیل می‌شود که آن را منحنی بده سنجه‌ی رسوب گویند. از آن جا که واحدی را ندهند. مشخصات رسوب شامل غلظت دانه‌بندی» جنس رسوب هم‌چنین در دسترس بودن مقدار رسوب قابل انتقال و نیز درجه حرارت آب از جمله متغیرهایی هستند که ثابت نمی‌باشند و از این رو بهتر است تا منحنی بده سنجه به صورت فصلی و یا در محدوده بده‌های متفاوتی ترسیم گردد تا رابطه‌ی به وجود آمده از دقت بیش‌تری برخوردار باشد. شکل ریاضی منحنی بده سنجه‌ی رسوب به صورت (۱-۲) ۵ < و۷ با ۲ 6 18118 36131 86-96011 11903۳ -| -------- صفحهٔ بعد -------- می‌باشد. ) غلظت رسوب معلقء و بار معلق و بده رودخانه می‌باشد. این رابطه چنان‌چه بر روی کاغد لگاریتمی رسم شود به صورت خط با معادله (۲-۲) خواهد بود: (۲-۲) (1۵2)00ز +2 عما < و0 عماآ با ۲ عما ضرایب 2۵ و را می‌توان با روش‌های برازش معادلات یا رگرسیونی توسط نرم‌افزارهایی چون ۳:۵۵[1 یا 5۳55 به‌دست آورد. در روش مجذور مربع فاصله بین منحنی (۲-۲) با داده‌های لگاریتم گرفته شده و نه با داده‌های با مقیاس واقعی» به حداقل کاهش داده می‌شود از این رو داده‌های بزرگ تاثیر بیش‌تری بر مقادیر 2 و خواهند داشت و این منجر به خطای برآورد مقدار ,0 در صورت کاربرد رابطه (۱-۲) می‌باشد. برای دقت بیش‌تر می‌توان داده‌ها را به دسته‌های مختلفی بر حسب مثلا بده تقسیم و برای هر دسته رابطه ریاضی مورد نظر را استخراج کرد. شکل (۱-۲) این شرایط را نشان می‌دهد. ۵-۳-۲- تخمین بار بستر بار بستر معمولا به علت پیجیدگی و دشواری و هم‌چنین متغیرهای متعددی که در میزان آن دخالت داردء اندازه‌گیری نمی‌گردد. از این رو مقدار بار بستر به عنوان درصدی از بار معلق اختیار می‌شود. مقدار این درصد ممکن است از ۲ تا ۱۵۰ درصد تغییر کند. جدول (۱-۲) می‌تواند به عنوان مبنایی برای تعبین محدوده درصد فوق مورد استفاده قرار گیرد. جدول ۱-۲- رابطه بین بار بستر و بار معلق [۱۳۵] را و تس ی ن بار بستربر حسب بار معلق ۳-۳ ۶- خاک‌شناسی پوشش گیاهی و کاربری اراضی مطالعه خصوصیات خاک‌های محدوده حوضه‌ی آبریز مخزن و هم‌چنین حاشیه اطراف رودخانه در پایین‌دست مخزن» به منظور شناخت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و تعیین گروه‌های خاک انجام می‌گیرد. آگاهی از میزان فرسایش‌پذیری و تاثیر خاک‌ها بر بررسی پوشش گیاهی حوضه‌های آبریز از جمله عوامل تاثیرگذار در تغذیه رسوبی رودخانه‌ها بوده و بر ظرفیت انتقال رسوب اثر می‌گذارد. با بررسی پوشش گیاهی می‌توان اطلاعاتی در زمینه نوع گیاهان بومی منطقه و امکان بذرپاشی و توسعه پوشش گیاهی در محدوده طرح به‌دست آورد. -------- صفحهٔ بعد -------- 1۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدای و[ رم من کر را ری رتم همکد را رخ روت مخ رک در ار رل را رن مت ی او هه هه ۰ ۰ اوه اه ها هه ۰ ۰ واه هه و هو ۰ رک ۰ ۰ و ریاف و وه وم و و و وود رم ما ول زر مر در مر رم من رک ار در کت ۳ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ 7 ی ۰ ‌ ۰ ۰ هه ۰ 0 - ۰ ۹ ۰ همه ۰ ۰ ۰ ۰ وا اوه چم وی موم مد ای وه زو چا ون موی وی موی مهو دی مت ارس . واه 0 رک کر ریما رکه هقی رو هه هه موه مه و ده مت و :۹ زط ۸ ۷ و با ۳ و واه وه و ۰ ۰ بت ۰ ۰ ۰ ماه ده ها هه ۰ 1001 < 0 ۰ وه هه هی و دق مه وی رو و 8 :1 - ۰0 . موه وق و و ای مه ی و موه هو ها هم مه وه و هن ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ و هه ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ - بت ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ب من ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ما سر رک ی من ما مه موم موی مه 3 او من ینم و و پوس . جمدده 8ظ هه و وم ات هی و موی ها مه و هه هو و وه مش با اد دا را : با او وا ی ان وا ار ای ررکم مد ۰ ۰ رن رک را رت و یا تا در دا : 8 دمت و یا هر درایور ی او وم ۷ ۰ وه و مه و : وت ۰ : ماه و مه و ۰ ۷ 4 وی هو هه مر مه ما و هه اک فد مه هن همه ۰ ار تج رت رم مت دی مر وخ را ۰ ۰ واه اه اه اه اه ۰ ۰ او پا خی ی ۰ ۰ وا اه و و ها ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ و ۰ ۰ ۰ ۰ یکت ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۶ ۰ ۰ ۰ هه ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۹ ی ۰ ۰ وا و ی ها وه ۰ ۰ 41 :80 ۰ ۰ ی ۰ َ نر ور و و و ور و و ۸ 8 مد یا یر ار درایو اور نر را ور ی کن او و و و و موم اد که اه وف عفد و هه . یس خرن در سر کر ی را رک ی ی ی واه ما هه ۰ 3045 3 مه ۰ ۰ ۰ 6۷1۹۱ 8 :8 ۰ اوه اه ها هو ۰ ۰ ها و و که :۰ نهد : ۰ ج ب دا رک با را اما ار ام ار | ون ی چم مس :۰ ۰ 8 :۰ ه ۰ [:) 0 ۰ موی یز ری ییا راید ۳ ۰ اه و و هه ۰ ۰ 0 ۰ 8 و ۰ ۰ رک ۰ ۰ ی ار و رک بو ی ار یر ی را یی اس رم مه ,۲ مه ری ری رت [ " کر ری وم هو ۰ ۰ ۰ ۰ 0 ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ و 1001 کی 34 : 2 ۳ ی و و هم و مه را را یار ور راو ار و رن ده نها ۰۰ ۵ : ور را وم ما ری و و رو بو رولب ۳.1۳ رو رک و ی رل ار مر در را مرن ماه :۳۳ 9 اف اه تن هو مشک یووم و او و و هه - ۰ واه و اه اه هه ۰ ۰ و . آسه. ی رک ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ .۰ ۰ ۰ ۰ ۶ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ - ۷ ایس ۰ ی ۰ .۰ ۰ ۰ ۳ : ۱ 2 6 ی و موه مه مه تم و اک و مه مهو هن تمه یی کی ی ق هه مس هه 1 مها وه وه وه مه هو مه او مه ی ی زو دی مر ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ واه هو ۰ ۰ ۰ ۰ و هه ۰ ۰ ۰ 9 ۰و ۰ ۰ ۰ ۰ رک رک بر کر تسود نس نیمه 87 آ یه ۹ 1و مت تحمتنت زا . شمه مخ تم سید و و و و وه 1 هه کی با ۴ و رد ام ان ۰ من را ات نشکا ی همدم نم را نر در رد رک موه هم ۹ موه و وه ما موم مه وه ۳ او همه و ۰ ار ری ی رک ال رت را ان ری ری رت رک یر ماو هه هه ۰ ۰ ماه وه ۰ ۰ با و ۰ ۰ واه هو هه ۰ ۰ واه هه ۰ ۰ ۰ ۰ وه هه ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ وه ۰ ۰ ۰ ۰ ۷« ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ یه ۸8 ۰ ۰ سس ۰ ۵اه 8« ۰ ۰ ۰ ی ۰ ۰ هه ۰ ۰ اب ۰ ۰ 9 ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۱ ب 9 دی جر بان ( مر با در لاس و ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ و ۰.۰ ۰ ۰.۰ شکل ۱-۲- نمونه‌ای از منحنی بده سنجه رسوب و برازش معادلات در بده‌های متفاوت [۲۱] با کا اراد بالادست. د محدوده باس..دست مخز با بازدیدهای منداز ا نقشه‌ها و کرارون با نعیین تاربری اراصی در بالا دست. عیین وده پایین‌د مخرن با باردیدهای میدانی,» جمع‌اآوری و گزارشر ر وزار ی < ورزی» یرو راه و ترآبری و سارمان محیط ری ن‌پذیر است. می‌توان ی با ثاربریه محدوده طرح ایحاد کرد و د تلفیق این نقشه‌ها با مطا ت توسعه رسوب‌گذاری در مخزن بالادست. مناطق تحت تأاثیر س ی مخازن سدها 101 6 10 100000 ان 0 ۹ شا ۸ با ی ات 1000 100 10 های مختلف ای متفاوت را -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - آمار و اطلاعات و پردازس آنها اه ۳۲ ۷- زمین‌شناسی و ژئوتکنیک در چارچوب مطالعات رسوب مخزن سد. شناسایی شرایط زمین‌شناسی و ریخت‌شناسی زمین محدوده طرح از دو دیدگاه حائز شناسایی نواحی دارای ناپایداری‌های دامنه‌ای (لغزش و ریزش)» خاک‌های مشکل‌آفرین و غیره بایستی مورد بررسی واقع شود و دوم آن که شرایط و عوارض زمین‌شناسی در محل طرح‌های مورد نظر برای پایداری و اصلاح ارزیابی و ارایه گردد. در این راستا ضمن جمع‌آوری و بررسی گزارش‌ها و نقشه‌های موجودء پس از انجام بازدیدهای منطقه‌ای از محدوده طرح» نوع و شکل عوارض سطحی زمین و اثرهای آن بر اهداف طرح, مورد بررسی قرار می‌گیرد. در گام دوم کلیه عوامل زمین‌شناسی که می‌توانند مشکلاتی را از دیدگاه زمین لغزش, فرسایش» رسوب‌گذاری و سیل‌خیزی ایجاد نمایندء مورد بررسی قرار گیرد و در مجموع کلیه مخاطرات زمین‌شناسی منطقه بحث گردد. در این بخش مسایلی مانند حساسیت تشکیلات زمین‌شناسی به فرسایش و ناپایداری‌های دامنه‌ای حاشیه رودخانه از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد. به‌طور کلی در مطالعات زمین‌شناسی رسوب مخازن موارد زیر باید مطالعه گردد: مشخص نمودن زون‌های زمین‌شناسی منطقهء بررسی وضعیت کوه‌زایی و خشکی‌زایی» نوع چین‌خوردگی‌ها.ء نوع فعالیت‌های ماگمایی و دگرگونی» سازندها و نحوه گسترش آنها و دگرشیبی - بررسی سازندهای زمین‌شناسی حوضه و تعیین دامنه و درصد گسترش آنها - بررسی سنگ‌شناسی حوضه و تعیین دامنه گسترش آنها - بررسی وضعیت حوضه از نظر زمین‌شناسی ساختمانی» زمین‌ساخت و ساختارهای ویژه - بررسی وضعیت لرزه‌خیزی حوضه - بررسی فرآیندهای فرسایشی (مکانیکی و شیمیایی) و تعیین شدت فرسایش‌پذیری هر واحد سنگی و ارایه نقشه حساسیت به فرسایش در هر واحد فیزیوگرافی - بررسی میزان نفوذپذیری هر یک از واحدهای سنگی و استعداد سیل‌خیزی واحدهای فیزیوگرافی - بررسی خصوصیات هیدرودینامیکی و هیدروشیمیایی واحدهای سنگی و استعداد سیل‌خیزی واحدهای فیزیوگرافی و هم‌چنین بررسی کمی و کیفی آنها بر منابع آب - بررسی منشا و اثرهای رسوبات در واحدهای فیزیوگرافی و اثرات عوامل جابه‌جایی آنها - بررسی نوع رسوبات از نظر جنس» خصوصیات فیزیکی (نوع غالب» بافت. جورشدگی) و عامل تولید رسوب بر اساس عملیات صحرایی و تشخیص منشا رسوبات بر اساس واحد سنگی - بررسی اثرات رسوبات در مناطق پایین‌دست - بررسی و ارزیابی کیفی منابع قرضه با هدف جلوگیری از ایجاد فرسایش - مشخص نمودن نوع منابع قرضه (خاک و سنگ) و ارائه نقشه موقعیت جغرافیایی آنها - مشخص نمودن جنس» استحکام و میزان بلوک‌های قابل استحصال از منابع سنگی - تعیین نوع خاک (شن» ماسه» سیلت و رس) و بررسی کیفیت هر یک از آنها - تعیین حجم مصالح و ارایه روش‌های مناسب بهره‌برداری - تهیه نیم‌رخ‌های طولی زمین‌شناسی رودخانه‌ها و تعیین واحدهای سنگی بستر آبراهه‌های اصلی در هر یک از واحدهای فیزیوگرافی -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها - تعیین واحدهاء تیپ‌ها و رخساره‌های ریخت‌شناسی زمین و ارائه نقشه مربوط - بررسی وضعیت پایداری شیب‌ها و ارایه نقشه دامنه‌های ناپایدار - تهیه نقشه پراکنش پهنه‌های لغزشی و ریزشی و شیب‌های ناپایدار با استفاده از عکس‌های هوایی و عملیات صحرایی - مشخص نمودن جنس مصالح و مکانیسم حرکت و عوامل موثر در زمین‌لغزش - مشخص نمودن واحدهای حساس و ناپایدار - مشخص نمودن میزان خسارت و مکان‌های مورد تهدید (از نظر فرسایش» تولید رسوب» سازه‌های مهندسی و....) - پیشنهاد روش‌های پایدارسازی برای مناطق حساس - بررسی موارد خاص تاثیرگذار در حوضه‌های نظیر گنبدهای نمکی, معادن و مناطق بهمن‌گیر - اولویت‌بندی زیرحوضه‌ها از نظر محدودیت‌های فرسایش‌پذیری» پراکنش زمین» لغزش‌هاء لرزه‌خیزی و مناطق بهمن‌گیر و... - ارائه پیشنهاد عملیات اجرایی جهت پیشگیری» اصلاح کنترل رسوبات واحدهای سنگی رسوب‌زا و پایداری شیب‌ها و حر کات توده‌ای و اولویت‌بندی عملیات اجرایی پس از بررسی شرایط موجود منطقه» جهت ارایه طرح‌های مناسب رسوب‌زدایی آگاهی از خصوصیات ژئوتکنیکی توده‌های خاکی و سنگی در محل هر یک از گزینه‌های مورد نظر ضروری بوده و به همراه آن شناخت کافی از منابع قرضه موجود و در دسترس منطقه در انتخاب گزینه برتر و برآورد هزینه تقریبی طرح‌ها بسیار مهم است. لذا در بررسی‌های ژئوتکنیکی اقدامات زیر به انجام می‌رسد. پس از جمع‌آوری گزارش‌ها و نقشه‌های موجود در خصوص مطالعات ژئوتکنیک. ابتدا بازدیدهای محلی از محل هر یک از گزینه‌های پیشنهادی برای سازه‌های طرح ساماندهی انجام و ضمن مطابقت مطالعات دفتری» اطلاعات کلی از شرایط محلی گردآوری می‌گردد. در این بازدیدها لازم است شرایط و موقعیت منابع قرضه موجود نیز بررسی گردد. با توجه به شناخت حاصل از گام قبل, دستورالعمل عملیات ژئوتکنیک اعم از حفاری‌هاء آزمون‌های صحرایی و آزمایشگاهی به منظور شناسایی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی لایه‌های خاکی و یا سنگی در محل طرح‌ها و نیز خصوصیات کیفی مصالح قرضه تهیه می‌گردد. در این مرحله ممکن است در حین انجام کار با توجه به شرایط منطقه تغییراتی در میزان و نحوه انجام کار پیشنهاد شود.ء لذا نظارت مستمر بر روند انجام عملیات ژئوتکنیک در دستور کار قرار می‌گیرد. پس از اخذ نتایج حاصل از عملیات ژئوتکنیک و بررسی و تحلیل آن» مشخصات زیر سطحی در محدوده طرح‌ها و خصوصیات فیزیکی» مکانیکی و در صورت نیاز شیمیایی توده‌های خاکی و سنگی ارایه می‌شود. هم‌چنین بر اساس این نتایج خصوصیات کمی و کیفی منابع قرضه نیز ارزیابی شده و در نهایت گزینه‌های مناسب برای تامین منابع قرضه اولویت‌بندی و معرفی می‌شود. بدین ترتیب اطلاعات مورد نیاز برای طراحی روش‌های رسوب‌زدایی در اختیار کارشناسان مرتبط در این مبحث قرار داده می‌شود. ۳-۲ ۸- ریخت‌شناسی رودخانه‌ها رودخانه‌ها نسبت به تغییر شرایط جریان و یا مشخصات هندسی خود که به طور طبیعی یا مصنوعی (دخالت بشر) ایجاد می‌شود حساسیت و عکس‌العمل نشان می‌دهند. عمدتا رفتار رودخانه‌ها در شرایط عادی و غیرعادی (وجود عوامل خارجی) رفتاری مشخص و متوازن است که عوامل مختلفی در تعیین نوع و شدت آن موثر می‌باشند. با شناخت قانون‌مندی حاکم بر رودخانه می‌توان رفتار آن را -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - آمار و اطلاعات و پردازس آنها )۳ شناخت و تغییرات آن‌را به طور کیفی و کمی پیش‌بینی کرد. منظور از رفتار رودخانه‌ها همان واکنش و عملکردی که رودخانه در شرایط مختلف از خود نشان می‌دهد می‌باشد. از این‌رو برخورد با رودخانه باید کاملا آگاهانه و مبتنی بر قواعد خاص حاکم بر آن باشد. ریخت‌شناسی یا رفتارشناسی رودخانه مبتنی بر تحلیل عکس‌های هوایی و ماهواره‌ای سال‌های مختف از بازه مورد مطالعه و نقشه‌های توپوگرافی و پلان رودخانه می‌باشد. از جمله نکاتی که در این بخش از این مطالعات باید به آن اشاره شود این است که تفاوت در کیفیت. مقیاس و زمان تهیه عکس‌ها و نقشه‌ها ممکن است مشکلات عدیده‌ای را به وجود آورد. به عبارت دیگر ممکن است عکس‌های تهیه شده مربوط به دوره‌های پرابی و یا کم‌آبی از نظر مقیاس تهیه با یکدیگر متفاوت باشد که عدم توجه به این مساله در دقت تحلیل و تهیه نقشه‌های ریخت‌شناسی تاثیر به سزایی خواهد داشت. بنابراین قبل از بررسی رفتار رودخانه. مراحل زیر در مطالعات ریخت‌شناسی انجام می‌گیرد: - تهیه تصویر مسیر رودخانه با استفاده از همپوشانی و یکپارچه‌سازی عکس‌های هوایی - مشخص نمودن آدرس مختصات زمینی عارضه‌های همسان موجود در تصویر و دنیای واقعی - رقومی نمودن شکل کلی مشخصات رودخانه - ذخیره‌سازی اطلاعات به فرمت قابل انتقال در محیط نرم‌افزارهای مورد استفاده در تهیه نقشه‌های ریخت‌شناسی (اتوکد و سیستم اطلاعات جغرافیایی) به منظور تبدیل عکس‌های هوایی به یک مقیاس مشترک از چندین نقطه مشترک موجود در عکس‌ها استفاده می‌شود. به طور معمول نقاط مشترک را می‌توان محل تلاقی جاده‌ها و یا محل پل‌ها بر روی رودخانه‌ها و جاده‌ها منظور نمود. پس از انجام مراحل فوق و تهیه تصاویر یکپارچه از مسیر رودخانه برای سال‌های مختلف. می‌توان نرم‌افزارهایی مثل ۸۵۲۸۸ با نرم‌افزارهای سیستم اطلاعات جغرافیایی همجون ۸۲۵11110 ۸۲۵۷۵۱۷۷ و ۸۲015 را به کار برد و با استفاده از ابزار در اختیاره شکل کلی رودخانه» جزیره‌هاء آبراهه‌های جانبی و مانداب‌ها را رقومی نمود. پس از تهیه نقشه ریخت‌شناسی بر اساس عکس‌های ادوار گذشته و شرایط موجود. مشخصه‌های ریخت‌شناسی همچون میزان یا نرخ جابه‌جایی مرکز خم‌ها و میزان اتبساط و انقباض شعاع خم‌ها در طول سال‌های مورد بررسی تعیین گردیده و با توجه به معیارهای موجود؛ رفتار رودخانه در دوره آماری مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. در ادامه با توجه به میزان تغییر مکان مرکز خم‌ها و طول شعاع منحنی به‌دست آمده از عکس‌های سال‌های قبل و با عنایت به سال و یا سال‌های مورد پیش‌بینی» میزان تغییرات بر اساس سال موردنظر برون‌یابی می‌گردد. بدین ترتیب می‌توان بر اساس نتایج به‌دست آمده در سال‌های مورد پیش‌بینی» مسیر یا مسیرهای احتمالی جدید رودخانه را در سال‌های برای انجام مطلعات فیزیوگرافی با استفاده از فناوری 0015 و نرم‌افزارهای ۸۲۵015 ۸۲۵۷۱۵۷ و 11۷/15 و غیره به برآورد پارامترهای فیزیکی حوضه آبریز رودخانه مورد مطالعه از قبیل طول ابراهه اصلی» نوع سیستم زهکشی, شیب متوسط وزنی آبراهه‌هاء مرکز ثقل» شیب متوسط حوضهء طول حوضه» مساحت, محیطء ضرایب شکل, پروفیل طولی آبراهه‌هاء زمان تمرکز و غیره پرداخته می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۰۳-۲ مطالعات اجتماعی و اقتصادی همزمان با جمع‌آوری گزارش‌ها و داده‌های ارائه شده در بند ۳-۳-۲-۲ ضروری است اقدامات ذیل به منظور تکمیل مطالعات اجتماعی در محدوده طرح انجام گیرد: - تکمیل پرسشنامه‌های اجتماعی به وسیله مصاحبه با ساکنین محدوده طرح - شرکت در جلسات مختلف با اعضاء شوراهای محلی و مسئولین دولتی و کسب نظر آنها - بررسی اجمالی و تعیین ارزش عرفی اراضی حاشیه رودخانه و مخزن - بررسی آداب و رسوم سنتی در بهره‌برداری از اراضی و آب رودخانه - بررسی چگونگی مشارکت دادن مردم و آگاه کردن آنها از طرح‌های مرتبط با فرسایش و رسوب - بررسی آثار اجتماعی و اقتصادی ناشی از پدیده‌های رسوب‌گذاری و رسوب‌زدایی - بررسی میزان اقدام به قوانین موجود و اشتیاق مردم به مشارکت در طرح‌های توسعه‌ای - بررسی ایجاد هماهنگی بین مسئولین دولتی و خصوصی آرگان‌های مختلف مستقر در محدوده طرح و چگونگی مشارکت دادن آنها ۱۱۳-۲ مطالعات زیست محیطی بررسی آثار زیست‌محیطی احداث مخزن به‌خصوص در ارتباط با رسوب‌گذاری و رسوب‌زدایی یکی از مطالعات مهم می‌باشد. از این‌روه ضروری است تا پس از جمع‌آوری داده‌ها و گزارش‌های ارائه شده در بند ۳-۳-۲-۲ نسبت به تدوین گزارش زیست‌محیطی با توجه به مطالبی که در این راهنما و به‌خصوص فصل ۷ آمده است. اقدام نمود. تعیین آستانه تحمل آبزیان نسبت به غلظت رسوب و تعیین زمان تخم‌ریزی ماهی‌ها و ماه‌های اولیه رشد باید در گزارش زیست‌محیطی آرایه شود. در گزارش زیست‌محیطی باید انرات ناشی از رسوب‌گذاری و رسوب‌زدایی در محدوده طرح دقیقا مشخص گردد. در این گزارش لازم است پیشنهادهای اجرایی برای حفاظت از محیط زیست و کیفیت آب و هم‌چنین گونه‌های مختلف گیاهی و جانوری ارائه گردد. این گزارش باید با علم به قوانین و ۱۲۳۲-۳-۲ مطالعات تخصصی هیدرولیک جریان و رسوب از جمله مطالعات ضروری در مخازن سدهاء مطالعات تخصصی هیدرولیک جریان و رسوب می‌باشد. هدف اصلی از مطالعات هیدرولیک جریان, آگاهی از خصوصیات جریان نظیر سرعت, عمقء تنش برشی و بده جریان در رودخانه بالادست» محدوده مخزن و رودخانه پائین‌دست می‌باشد. این خصوصیات برای بده‌های سیلابی که هنوز اتفاق نیفتاده‌اند به منظور اعمال روش‌های پیشگیری از خسارات احتمالی بسیار ضروری است. مطالعات هیدرولیک رسوب نیز به منظور بررسی نحوه رسوب‌گذاری در مخزن و رودخانه بالادست. هم‌چنین نحوه فرسایش بستر رودخانه پایین‌دست. به خصوص در شرایط جریان‌های سیلابی که ممکن است در طول عمر پروژه با آن روبرو شودء می‌باشد. مطالعات هیدرولیک جریان و رسوب نیازمند استفاده از روش‌های تجربی و مدل‌های ریاضی می‌باشد که در فصل‌های مختلف این راهنما ارایه شده‌اند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۳ روش‌ها ی بر آورد نچه حعم ر سوب نهسنه -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳۵ ۱-۳- کلیات مقدار حجم رسوب نهشته شده در مخزن سد. باید در دوره‌های زمانی مشخص تعیین گردد تابر اساس آن بتوان نرخ رسوب‌گذاری سالانه و میزان حجم از دست رفته مخزن را تعیین کرد. نتایج به‌دست آمده کمک خواهد کرد تا از تاثیر عملیات کنترل فرسایش و رسوب بالادست.» نحوه بهره‌برداری از مخزن سد و میزان شدت رسوب‌گذاری مطلع شد و سپس بر اساس این نتایج بتوان با برنامه‌ریزی صحیح عمر مفید مخزن را افزایش داد. دقیق‌ترین و معمول‌ترین روش حجم رسوب نهشته شده انجام عملیات نقشه‌برداری‌زمینی و آبنگاری" مخزن در زمان‌های مختلف می‌باشد. بدین ترتیب که با انجام عملیات نقشه‌برداری می‌توان حجم مخزن را در هر دوره‌ای محاسبه کرد که پس از کسر کردن حجم مخزن محاسبه شده از عملیات نقشه‌برداری در دوره قبل» حجم رسوب نهشته شده محاسبه خواهد شد. روش‌های دیگری مبتنی بر محاسبه عمق رسوب نهشته شده در مخزن سد نیز استفاده شده‌اند که در صورت محاسبه ضخامت رسوب نهشته شده می‌توان میزان حجم رسوب نهشته شده را از حاصل‌ضرب ضخامت رسوب در سطح مخزن به‌دست آورد. نظر به اهمیت و کاربرد بیش‌تر محاسبه حجم رسوب نهشته شده با استفاده از عملیات نقشه‌برداری» در این فصل ابتدا عملیات نقشه‌برداری مخزن آرایه می‌شوند سپس روش‌های محاسبه حجم رسوب نهشته شده با استفاده از نتایج عملیات نقشه‌برداری بیان خواهد شد. در آنتهای فصل روش‌های دیگر محاسبه ضخامت رسوب نهشته شده نیز آرایه شده‌اند. ۳ ۲- نقشه‌برداری مخزن " نقشه‌برداری مخزن با هدف تعیین حجم رسوب‌گذاری و تعیین حجم مفید سد با روش‌های مختلفی انجام می‌گردد. به منظور برنامه‌ریزی صحیح در رابطه با نحوه‌ی بهره‌برداری از مخزن سد و هم‌چنین برآورد نرخ رسوب‌گذاری در مخزن سد ضروری است تا عملیات نقشه‌برداری به صورت دوره‌ای و در طول عمر مخزن برداشت گردد. نتایج حاصل از برداشت‌های نقشه‌برداری برای برنامه‌ریزی طولانی مدت و بهره‌برداری صحیح از مخزن بسیار ضروری است. روش‌های مختلفی برای نقشه‌برداری مخزن وجود دارد ولی قبل از اقدام به هر گونه عملیات نقشه‌برداری و با توجه به این که این عملیات بسیار پرهزینه و وقت‌گیر است. ضروری است تا با یک برنامه‌ریزی صحیح و زمان‌بندی مناسب اقدام شود. در این قسمت ابتدا نکات کلی به منظور تدوین برنامه صحیح عملیات ۱-۳-۳ برنامه‌ریزی عملیات نقشه‌برداری ۳ ۳۲ ۱-۱- فواصل زمانی بین نقشه‌برداری‌ها فاصله‌ی زمانی بین نقشه‌برداری بستگی بک خصوصبات مخزن. نرخ رسوب‌گذاری و میزان اعتبار تحصیص یافته ید آن پروزه دارد. برای مخازنی که حجم رسوبات ورودی بسیار کم و یا نرخ رسوب‌گذاری آهسته باشد. ممکن است این فاصله‌ی زمانی تا ۱۰ سال هم |- 13311113۵116 (۷ 2- ۲1۷۵۲۵۵۲۵1۱6 0۱۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲۶ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها اقدام به نقشه‌برداری گردد. در صورت احداث مخزن در مناطق بالادست مخزن قدیمی, میزان ورود رسوبات به شدت کاهش می‌یاید و در نتیحه می‌توان فواصل بین نقشه‌برداری‌ها را در مخزن قدیمی افزایش داد. فاصله‌ی زمانی نقشه‌برداری و نمونه‌برداری از مخازن در بیش‌تر سدهای ایران ده سال و برای سدهایی که از اهمیت بیش‌تری و یا خطرپذیری زیادی دارند پنج سال می‌باشد. ۳ ۲-۱-۳۲ ملاحظات اقتصادی برنامه‌ریزی برای نقشه‌برداری بستگی به اعتبار پروژه دارد. معمولا این عامل تعیین‌کننده انتخاب روش نمونه‌برداری» کمیت و ۵برابر و نسبت به پانزده سال پیش ده برابر شده است. دلیل آن هم پیشرفت ابزار عملیات نقشه‌برداری و به وجود آمدن روش‌های نوین پردازش داده‌ها می‌باشد. قبل از این که وسایل و ابزار الکترونیکی در نقشه‌برداری مخازن مورد استفاده قرار گیرد. اطلاعات براساس مشاهدات یا اندازه‌گیری فواصل به‌صورت دستی انجام می‌گرفته است. در روش‌های سنتی زمان زیادی برای تعیین موقعیت خطوط مبنا صرف می‌گردید ضمن این که به دو تا سه وسیله شناور نسبتا بزرگ و حداقل پنج تا هشت متخصص فنی نیاز بود. علاوه بر این راندمان کار هم نسبتا پایین بود چرا که با این حجم وسیله و متخصص, داده‌های مربوط به یک تا حداکثر پنج خط مبنا در روز برداشت می‌گردید. امروزه با پیشرفت سیستم‌های رایانه‌ای و کاربرد ابزار امواج کوتاه» تعداد متخصص مورد نیاز به شدت کاهش یافته است. سرعت برداشت داده‌ها امروزه به ۵ تا ۱۰ خط مبنا در روز با سه نفر متخصص رسیده است. در شرایط فعلی پردازش داده‌ها بسیار سریع‌تر از زمان‌های گذشته انجام می‌گیرد. توسعه سیستم‌های هیدروگرافی 0۳5 نیز به میزان زیادی هم مدت زمان عملیات را و هم هزینه‌ها را کاهش داده است. به‌علاوه» راندمان برداشت داده‌های صحرایی را نیز افزایش داده است. ضمن این که تعداد نیروهای متخصص مورد نیاز نیز کاهش یافته است. مهم‌ترین بخش صرفه‌جویی در هزینه‌ها مربوط به تسریع در کنترل شبکه خطوط تراز زیر سطح آب قبل از اقدام به عملیات آب‌نگاری می‌باشد. امروز با استفاده از وسایل عمق‌سنجی صوتی " و استفاده همزمان از سیستم 00۳5 716" می‌توان به‌طور پیوسته عمق آب زیر مخزن را برداشت کرد. این سیستم امکان آن را فراهم می‌سازد تا کنترل‌های اولیه را که ممکن بود هفته‌ها طول بکشد.ء در جند ساعت انجام داد. افراد متخصص مورد نیاز به دو نفر کاهش یافته است. در این سیستم حجم زیادی از داده‌های برداشتی به سرعت و به‌طور مستقیم در رایانه ذخیره می‌شوند. استفاده از ابزار صوت‌سنج چندمیله‌ای", هر چند سرعت کار را باز هم بیش‌تر خواهد کرد و نمای سه‌بعدی مخزن خیلی سریع‌تر و دقیق‌تر تهیه خواهد شد ولی این روش نیاز به اعتبار اولیه زیادتر و متخصصین خاص دارد. البته تجربه افراد نقشه بردار و متخصصین مربوط نیز در کاهش هزینه‌ها بسیار موثر است. چون همان‌طور که اشاره شد بخش عمده‌ای از هزینه‌ها مربوط به برنامه‌ریزی انجام کارء تهیه امکانات. آموزش و کنترل کار می‌باشد. ۵۳۵۵۳۵۵۷ 551613 00111018 اما -۱ 62 - 51816 -2 3- 1621-116 5 4- ۱۷۵۱۵۱۵ 6۵ 7 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳۷ ۳+ ۲-۱-۳۲ شناسایی منطقه جمع‌آوری اطلاعات و مدارک برای برنامه‌ریزی صحیح عملیات نقشه‌برداری» انجام بازدیدها و جمع‌آوری اطلاعات و مدارک از وضعیت مخزن و تاسیسات جانبی بسیار ضروری است. بازدید و شناسایی اولیه منطقه عملیاتی دارای اهمیت بسیار زیادی در طراحی مقدماتی و زمان‌بندی سد از نظر حجم آب موجود. تراز سطح آب و بده ورودی باید بررسی اولیه و از تاسیسات جنبی و سد بازدید به‌عمل آید. هم‌چنین ضروری است تا اطلاعات اولیه و مدارک موجود تهیه گردند. این اطلاعات عبارتند از: نقشه‌های توپوگرافی اولیه مخزن, نقشه جانمایی سد و تاسیسات جنبیء طول آمارهای تراز آب مخزن, داده‌های مربوط به وزش باد (سرعت و جهت) بارش‌های جوی, دما و تبخیر در محل سد.ء ترازهای نرمال و حداکثر سطح آبء تراز تاج سد و وضعیت حریم مخزن که باید با استفاده از اطلاعات موجود تغییرات تراز سطح آب مخزن در طول سال و در سال‌های مختلف نیز تعیین گردد. اطلاعات کاملی از نحوه بهره‌برداری از مخزن سد به‌خصوص نیازهای آبی پایین‌دست و اطلاع از حداقل رقوم سطح آب مخزن در مخازن نیروگاهی نیز بسیار مفید است. ۳ ۲ ۴-۱- برنامه‌ریزی عملیات و تجهیز کار گاه قبل از شروع عملیات و ورود افراد نقشه‌بردار» در منطقه باید فعالیت‌های اولیه انجام گردد. به‌طوری‌ که امکانات اسکان افراد. دفتر کار و انبار» تهیه شناور مورد نیاز عملیات آبی و وسایط نقلیه زمینی و استخدام نیروی کارگری مورد نیاز فراهم گردد. در این راستا امکانات کارفرما موجود در محل از نظر اقامت. غذاء منابع آنرژی الکتریکی و تهیه قایق مناسب هم‌چنین نوع سیستم‌های مخابراتی باید مد نظر قرار گیرد. سرپرست پروژه پس از بررسی‌های اولیه در ارتباط با روش‌های مورد استفاده تصمیم‌گیری نماید و در قرار دادن و آرایش صحیح افراد دقت لازم را مبذول نموده و مبادرت به تهیه نگاره پیشرفت عملیات برای کنترل پروژه در تمام مراحل کاری نماید. تجهیزات کارگاهی مورد نیاز عبارتند از: - دستگاه‌های 0۳5 و105 ۰ با دقت یک سانتی‌متر به منظور تعیین موقعیت نقاط و رپرها - دوربین‌های نقشه‌برداری زمینی از نوع توتال استیشن با دقت حداقل فاصله ترازیابی ۱۰ سانتی‌متر مسطحاتی و ۳ - مدل‌های با فرکانس‌های مختلف که بتوان در نقاط مختلف مخزن به‌کار برد. از مدل‌های با فرکانس ۱۹۰ تا ۲۱۰ کیلوهرتز نباید در اعماق بیش‌تر از ۷۰ متر استفاده کرد. - سنجنده‌های سرعت صوت برای اندازه‌گیری و انجام تصحیحات مربوط به تغییرات سرعت صوت - نمونه‌گیرهای آب و غلظت رسوب باید تهیه شود تا بتوان در نقاط مختلف و در اعماق مختلف نمونه‌های مورد نظر را تهیه - دستگاه تولید برق سیار با قدرت مناسب برای تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز - قایق مناسب برای عملیات نقشه‌برداری با تحهیزات لازم - چادر صحرایی 0051110116 لماع [ 116۳۵11۵( -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۳ ۵-۱-۳۲ رپرگذاری براساس مشخصات فنی نقشه‌برداری (نشریه شماره 4۵) و دستورالعمل‌های تیپ نقشه‌برداری (نشریه شماره ۲ ۱۱۹) سازمان مدیریت و میلی‌متر و طول ۲۵ سانتی‌متر که در محل مورد نظر بتن‌ریزی می‌شوند. می‌باشند. رپرها از نظر موقعیت باید در ترازی بالاتر از حداکثر تراز سطح آب مخزن یا تراز تاج سد احداث شوند. چنان‌چه در مخزن سدی قبلا عملیات هیدروگرافی انجام شده استء رپرهای قدیمی باید ابتدا شناسایی و موقعیت و رقوم آزها از طریق دستگاه 00۳5 یا 100۳5 کنترل شود. ۳ ۶-۱-۳۲ تهیه برنامه زمانبندی برنامه زمانبندی عملیات نقشه‌برداری زمینی و زیرسطحی از جمله اقداماتی است که باید قبل از شروع هر گونه عملیاتی تهیه و به تایید کارفرما برسدء برنامه زمان‌بندی باید مدت زمان مورد نیاز برای انجام کلیه اقدامات حتی جزیی را که ضروری است مشخص کند. زمان شروع عملیات و زمان پایان عملیات نیز دقبقا مشخص گردد. در تدوین برنامه زمانبندی باید به نکات زیر توجه کرد: - عملیات آبنگاری نباید در زمان سیلاب رودخانه برداشت گردد. - عملیات آبنگاری نباید در زمان‌هایی که باد شدید وجود دارد ادامه یابد زیرا باعث ایجاد خطای زیادی خواهد شد. - نقشه‌برداری‌های زیرسطحی باید زمانی صورت گیرد که تراز سطح آب در بالاترین حد خود قرار دارد. - نقشه‌برداری‌های زمینی نیز باید در زمانی که تراز سطح آب در پایین‌ترین حد قرار دارد انجام گیرد. ۳-۳ ۲- روش‌های نقشه‌برداری مخزن سد برای تعیین حجم رسوبات نهشته شده در زیر آب» دو روش وجود دارد که شامل روش خطوط تراز و روش خطوط مبنا می‌باشد. در شرایطی هم ممکن است از تر کیب این دو روش استفاده شود. انتخاب روش بستگی بد مقدار و نحوه‌ی توزیع رسوب. در اختیار داشتن نقشه‌های اولیه» هدف از نقشه‌برداری و دقتی که در انجام کار مدنظر است. دارد. ۳ ۲ ۱-۲- نقشه‌برداری خطوط مبنا" روش خطوط مبنا از روش‌های قدیمی است که به‌طور گسترده در مطالعات رسوب مخازن از آن استفاده می‌شود. با این روش می‌توان میزان رسوب‌گذاری را با کم‌ترین تعداد داده‌های صحرایی و با دقت قابل قبولی محاسبه کرد. در این روش؛ ابتدا خطوط مبنا مشخص می‌شوند.» سپس رپرگذاری شده و رقوم آنها برداشت می‌گردد. آنگاه پستی و بلندی مخزن در امتداد هر خط مبنا اندازه‌گیری می‌شود و با به کاربردن روش‌های تعیین حجم رسوب که در قسمت ۳-۳ ارایه گردیده است. میزان حجم رسوب‌گذاری در مخزن تعیین می‌گردد. هم‌چنین» می‌توان ضخامت رسوب‌گذاری را در هر خط مبنا مشخص و نهایتا نیم رخ طولی بستر را به‌دست آورد. |- 11۵۳86 5۳۷۵۱۷ 40 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳۹ ۳ ۳۲ ۱-۱-۲ موقعیت خطوط مبنا خطوط مبنا در سدهای جدید هم در بالادست سد و هم در پایین دست آن انتخاب می‌شوند. خطوط بالادست برای محاسبه‌ی حجم رسوبات نهشته شده و خطوط پایین دست برای برآوردهای کف کنی استفاده می‌شوند. تعیین موقعیت خطوط مبنا بهتر است بر مبنای توصیه‌های زیر صورت گیرد: - خطوط مبنا باید عمود بر محور مخزن و یا عمود بر محور شاخه‌های فرعی و یا به عبارتی عمود بر خطوط تراز باشند. دقت شود که زاویه بین خطوط مبنا و منحنی‌های تراز نباید از ۳۰ درجه تجاوز کند. - موقعیت خطوط طوری انتخاب می‌شود که متوسط دو خط مبنای متوالی معرف شرایط بین خطوط مبنا باشد. - خطوط مبنا از دهانه‌ی هر یک از شاخه‌های اصلی یا فرعی شروع و سایر خطوط در جهت بالادست انتخاب خواهند شد. - مهم‌ترین خطوط مبنای مخزن در پایین دست به فاصله‌ی کمی از بالادست محل سد انتخاب می‌شود. شود. هم‌چنین در موقعیت‌ها یا سازه‌هایی که نسبت به رسوب‌گذاری یا فرسایش (پایین دست سد) بسیار حساس می‌باشند» خطوط مبنا باید تعریف شوند. مثلا در محل دهانه‌ی ورودی به نیروگاه یا در پایین دست در محل خروجی خطوط مبنا در شاخه‌ی اصلی و یا شاخه‌های فرعی باید تا مکان‌هایی که امکان رسوب‌گذاری وجود دارد. ادامه یابند و نیز در می‌توان از رابطه‌ی تجربی زیر که توسط سازمان احیا اراضی آمریکا ارایه شده است. به‌دست آورد: (۱-۳) ۶ ۲/۹۴۲ تعداد خطوط مبنا که در این رابطه ۸ سطح مخزن در تراز نرمال آب بر حسب هکتار می‌باشد. - با توجه به حساسیت بدنه سد و سایر تاسیسات بهتر است فاصله بین خطوط مبنا از محور سد تایک کیلومتری آن به منظور تهیه نقشه‌های توپوگرافی با مقیاس ۱:۱۰۰۰ برابر ۲۵ متر و از یک کیلومتری تا آنتهای مخزن به منظور تهیه تعداد داده‌های مورد نیاز بستگی به نیاز پروژه» شرایط مخزن, هزینه جمع‌آوری داده‌ها و تحلیل آنها و میزان قابلیت و محدودیت سیستم جمع‌آوری داده‌ها دارد. به‌طور کلی موقعیت جدید افقی 7۳5 را می‌توان در هر ثانیه به روز کرد. دستگاه الکترونیکی عمق‌سنج صوتی یک میله‌ای نیز قادر است که در هر ثانیه عمق تعداد ۲۰ نقطه یا بیش‌تر نقاط را قرائت کند. رایانه‌های پیشرفته نیز امروزه قادر هستند که تمام این اطلاعات را ذخیره و بلافاصله با نرم‌افزارهای موجود پردازش کنند. بنابراین این که چه سیستمی استفاده شود بستگی به مدیریت پروژه دارد. توصیه کلی این است که در زمان جمع‌آوری داده‌هاء تا آن‌جا که ممکن است تلاش گردد تا داده‌های زیادی برداشت و ذخیره کرد. بدیهی است گزینش داده‌ها که برای محاسبات نهایی ضروری است باید پس از جمع‌آوری داده‌ها صورت گیرد. درصورتی که از دستگاه‌های عمق‌سنج صوتی یک میله‌ای استفاده می‌شود. فاصله بین خطوط باید طوری باشد که در نهایت تراکم مناسبی از داده‌ها فراهم گردد تا بتوان به اهداف مورد نظر دست یافت. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها در روش خطوط مبنا در طراحی اولیه فرض بر این است که یکنواختی تویوگرافی بین خطوط مبنا برقرار است. این فرضیه درصورتی که تغییر ناگهانی وجود نداشته باشد صحیح نیست. از این رو ضروری است که نقشه‌برداران در زمان جمع‌آوری داده‌هاء دفت لازم را به‌عمل آورند تا در صورت مشاهده تغییر ناگهانی بستر بین دو خط مبناء فاصله خطوط مبنا را اصلاح کنند. فواصل خطوط مبنا در صورت استفاده از دستگاه عمق‌سنج صوتی یک میله‌ای حدود ۱۰۰ متر (۳۰۰ فوت) توسط 1791314" برای مخازن بزرگ و برای مخازن بزرگ درصورتی که بستر مخزن تقریبا مسطح می‌باشد و اعتبار پروژه هم با محدودیت مواجه می‌باشد. می‌توان فاصله بین خطوط را تا ۲۰۰ متر (۶۰۰ فوت) و یا حتی ۷۰۰ متر (۲۰۰۰ فوت) هم اختیار کرد. دستگاه‌های عمق‌سنج صوتی چندین میله‌ای قادر هستند تا تمام بستر زیر سطح آب را برداشت کنند ولی مسلما این روش از نظر زمانی طولانی‌تر و از نظر اقتصادی هزینه بیش‌تری در بر دارد. بنابراین این که از چه سطحی نقشه‌برداری صورت گیرد و تا کجا ادامه یابد بستگی به اهداف مطالعه و اعتبار مورد نظر دارد. توصیه این است که کل سطح مخزن در تراز حداکثر سطح آب مجاز و یا در صورت امکان تا تراز تاج سد برداشت گردد. ۳ ۲ ۲-۱-۲ شماره‌گذاری خطوط مبنا یکی از سیستم‌های شماره بندی پیشنهاد شده برای شناسایی خطوط مبنا برای مخازن بزرگ در شکل (۱-۳) نشان داده شده است. اولین خط مبنا بلافاصله در باللادست سد با شماره‌ی (۳-1[) مشخص می‌شود و باقی خطوط به‌طور متوالی تا بالادست مسیر جریان رودخانه‌ی اصلی شماره‌گذاری می‌شود. شماره‌گذاری انشعابات و شاخه‌های فرعی نیز به همین روش شماره‌گذاری می‌شود. شماره‌گذاری این انشعابات از مبنای ۱۰ شروع می‌گردد. به‌عنوان مثال,ء در شکل (۱-۳) آخرین خط مبناء روی شاخه‌ی اصلی شماره‌ی ۳ است و خط مبنای دهانه‌ی اولین انشعابات» با شماره‌ی ۲۰ مشخص شده است. هر خط مبنا به وسیله‌ی حرف ؟ا در انتها برای سمت راست و حرف .]ا در انتها برای سمت چپ مخزن علامت‌گذاری می‌شود و جهت‌های راست و چپ با توجه به جهت جریان مشخص می‌گردد. اگر در نقشه‌برداری‌های آینده نیاز به اضافه کردن خطوط مبنا باشدء این خط مبنا به وسیله‌ی یک شماره و یک حرف مشخص می‌شود. مثلا در شکل (۱-۳) خط مبنا 8۸ می‌تواند بین خطوط مبنای ۸ و ‎٩‏ قرار گیرد. از سیستم شماره‌گذاری‌های دیگر نیز می‌توان استفاده کرد. به عنوان مثال, شماره‌ی خطوط مبنا می‌تواند بیانگر رودخانه یا دره‌ی مخزن باشد. این روش وقتی ایحاد می‌گردد. در انتهای هر خط مبنا باید یک علامت ثابت توسط سازه‌ی بتنی (رپر) که روی آن ارتفاع و شماره‌ی خط مبنا مشخص شده است. ایجاد گردد. این علامت‌ها باید در بالای حداکثر تراز آب مخزن و دور از خط ساحلی مخزن قرار گیرد و باید به‌طور دقیق از یک نقطه‌ی ثابت و یا یک گوشه‌ی مشخص و یا یک مبنای ارتفاعی موجود تعیین محل گردد و ارتفاع آنها نیز ثبت گردد. 3 ۳۵۵ کعاهاگ 11۱۵۵0 -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - رون این مبنای | بتوان مجددا آن» مبنای مخزن م نیم‌رخ عرضی م۰ شکل (۲-۳) نش نقشه‌برداری از : س‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن مر رودخانه در داخل حزن مسیر از میم سر 0۴+ ۳ حداکثر رقوم سطح اپ سر اد هد اه مش ها مستاطع صرضی (خطوط مبنا) موه 9 ۲-8 شکل ۱-۳- نمایش خطوط مبنا در مخازن بزرگ [۱۴۶] رتفاعی در صورت امکان بهتر است با یک سیستم مختصات موجود مرتبط گردد. این عمل موجب خواه در نقشه‌برداری‌های بعدی آسان شود و نیز این امکان را فراهم می‌آورد که اگر به طور تصادفی تخری. | را مستقر نمود. معمولا یک حصار فلزی در مجاورت این علامت‌ها نصب می‌شود. مقطع‌برداری ا تواند در محل به وسیله‌ی برداشت ارتفاع خطوط مبنا انجام گیرد. توصیه شده است برای مخازن بزر؟ خزن توسط ایجاد امواج رادیویی برداشت شود. در مخازن کوچک از سیستم خطوط مبنایی که به ۶ ان داده شده است می‌توان استفاده کرد. این روش ترکیبی از خطوط تراز و سیستم خطوط مبنا خط تراز سرریز اضطراری و نیز یک خط تراز پایین‌تر از آن و همچنین خطوط مبنا در محل‌های حساس پایین‌تر» در رقومی حدود یک سوم کل ارتفاع سد و زیر رقوم سرریز اضطراری انتخاب گردد. در این رز ۳) شده باشند. لیه‌ی خطوط و کم‌عمق, وان نمونه در ش محورهای -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها تقاطع محور اصلی با خطوط مبنا رپرگذاری می‌شود تا مقطع‌برداری مجدد از خطوط مبنا در آینده آسان باشد. ۳ ۳۲ ۲-۲- روش خطوط تراز روش خطوط تراز بر مبنای اطلاعات کامل توپوگرافی استوار می‌باشد. این روش دقیق‌ترین روشی است که با آن می‌توان حجم مخزن و در نتیجه اطلاعات کاملی از رسوبات نهشته شده مخزن را به‌دست آورد. امروزه تهیه‌ی خطوط تراز مخازن با روش‌های نوین نقشه‌برداری زمینی و عکس‌برداری هوایی با سرعت چند روز انجام می‌گیرد. در نقشه‌های توپوگرافی مخزن» خطوط تراز با فواصل یکسان رسم می‌شوند. برای رسم خطوط تراز بالای سطح آب از نقشه‌برداری هوایی می‌توان استفاده کرد. بدین ترتیب که در هر رقومی که سطح آب قرار دارد. می‌توان عکس‌های هوایی برداشت نمود. توصیه می‌شود سطح آب مخزن به پایین‌ترین سطح رسانده و سپس برداشت عکس‌های هوایی شروع شود. در این صورت» یک نقشه‌ی معتبر که سطح مخزن را پوشش می‌دهد. به‌دست خواهد آمد. البته برای تهیه‌ی نقشه‌های توپوگرافی بیرون سطح آب معمولا از ترازیاب و یا عکس‌های هوایی استفاده می‌شود. نقشه‌برداری هیدروگرافی یا تهیه‌ی نقشه‌های توپوگرافی در زیر سطح آب و یا رسم خطوط تراز زیر سطح آب از روش‌های فتوگرامتری به کمک امواج رادیویی استفاده می‌شودکه در ادامه فصل به تفصیل توضیح داده خواهد شد. استفاده از روش خطوط تراز برای مواقعی که حجم انباشت رسوب زیاد و به صورت نامنظم ترسیب شده باشدء مناسب‌تر است. البته این روش به زمان زیادی نیاز دارد و هزینه‌های اجرایی آن زیاد است. برای کاهش هزینه می‌توان آن را با روش خطوط مبنا ترکیب کرد. بدین ترتیب که در مکان‌های مهم مثل دریاچه‌ی اصلی مخزن از روش خطوط تراز استفاده کرد و در سایر بخش‌ها از روش خطوط مبنا. روش خطوط تراز هنوز هم از روش‌های پرهزینه است هر چند که با پیشرفت وسایل و ابزار الکترونیکی و کامپیوتری امروزه سرعت برداشت زیاد شده است ولی چون روش خطوط تراز نیاز به جمع‌آوری داده‌های گسترده‌ای دارد زمان بیش‌تری برای جمع‌آوری داده‌ها نیاز است. البته محاسبه حجم رسوب و حجم مخزن با استفاده از روش خطوط تراز بسیار دقیق‌تر از روش خطوط مبنا می‌باشد. خط تراز سرریز اضطراری خط تراز پایین تراز سرریز اضطراری شکل ۳ ۲- نمایش خطوط مبنا در مخازن کوچک -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳۳ در روش خطوط تراز با انجام نقشه‌برداری هیدروگرافی مختصات 46» ۷ و 7 هر نقطه با استفاده یکی از سیستم‌های مختصات گردند. تهیه نقشه مناسب توپوگرافی با روش عکس‌برداری هوایی و زمانی که تراز سطح آب در پایین‌ترین رقوم قرار دادء امکان‌پذیر است. ولی از آن‌جا که چنین شرایطی بندرت اتفاق می‌افتد از این رو برای تهیه خطوط تراز از ترکیب روش فتوگرامتری و هیدروگرافی استفاده می‌شود. البته برای صرفه‌جویی در وقت و هزینه‌هاء بهتر است که داده‌های فتوگرامتری (داده‌های هوایی) زمانی که مخزن نسبتا خالی است برداشت گردد و داده‌های آبنگاری نیز در شرایطی که سطح آب در بالاترین تراز قرار دارد برداشت شود. در این صورت داده‌ها همپوشانی زیادی دارند که از آنها برای صحت‌سنجی استفاده خواهد شد. مناطق بالای سطح تراز آب را نیز می‌توان با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی که اخیرا تهیه شده‌اند مشخص کرد. ۳ ۲ ۱-۲-۲ نقشه‌برداری آبنگاری ! به عملیاتی که در آن عمق آب اندازه‌گیری شود آبنگاری گویند. این علم پیشرفت‌های چشم‌گیری داشته است. شاید اولین و قدیمی‌ترین روش استفاده از سنگ و طناب بوده است ولی امروزه برای انجام نقشه‌برداری خطوط تراز از ابزار اتوماتیک آبنگاری استفاده می‌شود. استفاده از این وسایل ضمن افزایش دقت اندازه‌گیری‌هاء سرعت عمل انجام کار را نیز بالا برده است. این وسایل توسط شرکت‌های سازنده‌ی متعددی ساخته و در بازار موجود هستند که به‌عنوان نمونه شکل (۳-۳) یکی از این ابزار قابل حمل و سبک را نشان می‌دهد. این دستگاه متشکل از دستگاه 05 وسیله‌ی ریزموج " (خط مبنا - خطوط مبنا یا خط مبنا- آزیموت) و میله‌ی عمق‌سنج صوتی " که می‌تواند تا ۲۰۰ کیلوهرتز امواج صوتی ایجاد کند, است. مبدل‌های " عمق‌سنج‌های صوتی قابلیت انتخاب بسامدهای" زیادی را دارند و بنابراین با توجه به نیاز مطالعه باید انتخاب شوند. به‌طور کلی مبدل‌های با قابلیت تولید امواج با بسامدهای ۱۰۰ کیلوهرتز و بیش‌تر قادر هستند تا شرایط پستی و بلندی بستر را دقیق‌تر و با جزئیات بیش‌تری برداشت کنند. البته از معایب این مبدل‌ها این است که در محل‌هایی که پوشیده از پوشش گیاهی و یا تجمع مواد غلیظ (گل‌آلود) باشد. ممکن است با این وسایل می‌توان مختصات 26 ۷ و 7 هر نقطه‌ای را که قایق در آن قرار دارده مشخص کرد. دقت در اندازه‌گیری عمق حدود ده سانتی‌متر است و درخصوص فاصله‌ها هم ممکن است از حدود چند سانتی‌متر تا چند متر باشد. میزان خطا بستگی به آبزار و سیستم ماهواره‌ای دارد که از آن استفاده می‌شود. داده‌های جمع‌آوری شده توسط این وسایل از طریق واقعه‌نگار" به رایانه منتقل و توسط نرم‌افزارهای خاصی تبدیل به مقاطع عرضی یا خطوط تراز رقومی می‌شود. در تهیه‌ی نقشه‌های خطوط ترازء موقعیت نقاطی که برداشت می‌شوند. باید بیش‌تر به هم نزدیک باشند. یا به عبارتی تراکم نقاط برداشت شده باید نسبت به روش معمولی خطوط مبنا ۱- 1۷۵۳۵۵۳۵0 20 3 4-7 55 6- 138 07 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها بیش‌تر باشد.ء به‌طوری که هر چه نقاط برداشت شده به هم نزدیک‌تر باشند.ء درون‌یابی بین نقاط برای تعیین خطوط تراز با دقت بهتری انجام خواهد گرفت. نقشه‌برداری‌های خودکار مزایای بسیاری دارند که می‌توان به موارد دیل آشاره کرد: - برداشت داده‌های زیاد در کوتاه‌ترین زمان - از نظر اقتصادی مقرون به صرفه هستند. - این روش بر مبنای مختصات نقاط استوار است و وابسته به رپرگذاری موقعیت خطوط مبنا نیست. - ردیابی خطوط مبنا در نقشه‌برداری‌های بعدی به صورت خودکار انجام می‌شود و در نتیجه شناسایی آین خطوط با دقت بسیار بالایی صورت می‌گیرد. - تمام داده‌های برداشت شده بلافاصله به فایل‌های رایانه‌ای منتقل می‌شوند که به آسانی می‌توانند تبدیل به نقشه‌های رقومی شوند. در این صورت با استفاده از نرم‌افزارهای موجود حجم مخزن به سادگی و با دقت قابل محاسبه خواهد بود. - با قراردادن نقشه‌های حاصل از آبنگاری‌هایی که در زمان‌های مختلف برداشت شده‌اند. به راحتی می‌توان مقدار رسوب‌گذاری یا فرسایش را در طول مخزن مشخص نمود. برای تهیه‌ی خطوط تراز بالای سطح آب از روش‌های نقشه‌برداری زمینی نظیر استفاده از ترازیاب و غیره یا از روش‌های نقشه‌برداری هوایی " می‌توان استفاده کرد. بخاطر این که این روش‌ها در مقایسه با روش‌های خودکار آبنگاری پرهزینه‌تر و زمان برتر هشن که سکس موم ای کش ام و ی شکل ۳ ۳- ابزار نقشه‌برداری اتوماتیک [۱۰۳] 0 ۱۳ ای 1 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳۵ ۳ ۲ ۲-۲-۲- روش انجام عملیات آبنگاری در این مرحله تمام نقاط واقع در خطوط طراحی شده با استفاده از وسایل مربوط مانند عمق‌یاب الکترونیکی که در یک قایق تعبیه شده است. عمق‌یابی می‌گردد. برداشت عمق با حرکت از یک طرف دریاچه به طرف دیگر و در امنداد خطوط صورت می‌گیرد. اطلاعات مربوط به عمق در روش‌های قبلی به صورت منحنی ذخیره می‌گردد اما در روش مدرن اطلاعات عمق در رایانه قابل حمل و قابل اتصال به عمق‌سنج صوتی" ذخیره می‌گردد. در انجام عملیات عمق‌یابی در مناطق بسیار کم عمق مخزن با توجه به بروز احتمال خطر برای شناور و مبدل می‌توان به جای استفاده از دستگاه‌های عمق‌یاب الکترونیکی از اشل‌های مدرج و یا طناب و وزنه استفاده کرد. در این صورت سطح آب بر روی اشل و یا طناب وزنه دقیقا مشخص شده و موقعیت آن با استفاد از وسایل مناسب برداشت و ثبت می‌گردد. هم‌چنین اندازه‌ گیری تغییرات قائم سطح آب به منظور اعمال تصحیحات بر روی عمق‌های اندازه‌گیری شده برای انتقال آنها به سطح مبنای عمق جهت تعیین پستی و بلندی بستر و اندازه‌گیری حجم مخزن ضروری است. برای افزایش دقت در محاسبه عمق‌ها در انتقال آنها به سطح مبنای موردنظر بهتر است که فاصله زمانی ما بین دو قرائت متوالی تراز سطح آب بر روی اشل کوچک باشد. با توجه به این که هدف از انجام عملیات عمق‌سنجی در مخازن سدها تعیین پستی و بلشدی بستر سد و در نهایت محاسبه حجم و سطح مخزن می‌باشد می‌توان هر سطحی را به عنوان سطح مبنا اختیار کرد اما بهتر است یک سطح مبنای ملی به عنوان مثال سطح متوسط دریا" را به عنوان سطح مبنای عمق‌سنجی انتخاب نمود. البته همان‌طور که در قبل ذکر شد باید توجه داشت که تغییرات احتمالی تراز سطح آب در زمان انجام عملیات عمق‌سنجی جهت ارجاع عمق‌های اندازه‌گیری شده به سطح مبنای موردنظر باید مشاهده و ثبت گردند. اکثر دستگاه‌های عمق‌سنج آبنگاری قابلیت دریافت آبخور (فاصله عمودی سطح آب تا زیر دستگاه مبدل) را دارند. در هنگام انجام عملیات عمق‌یابی باید آبخور مبدل به دقت اندازه‌گیری شده و به دستگاه معرفی و اعمال شود. در این صورت عمق‌سنج به طور خودکار اندازه آبخور را به عمق‌های اندازه‌گیری شده اضافه می‌نماید. درصورتی که دستگاه قابلیت دریافت آبخور را نداشته باشد باید اندازه آن در هنگام پردازش به عمق‌ها اضافه گردد. قابل ذکر است هنگام اندازه‌گیری آبخور باید شناور کاملا در حال سکون و افقی بوده و سطح آب آرام باشد. دارد. هر چه مقیاس عملیات بزرگ‌تر باشد نیاز به دقت بیش‌تر و لزوما دستگاه‌های تعیین موقعیت دقیق‌تر می‌باشد. در انجام عملیات عمق‌یابی به روش کلاسیک یا غیر خودکار برای تعیین موقعیت از فاصله‌یاب‌های الکترونیکی به صورت فاصله - فاصله استفاده در نقاطی با مختصات معلوم مستقر شده و ضمن برقراری ارتباط رادیویی با فرستنده - گیرنده داخلی شناورء فواصل شناور از آنها توسط واحد کنترل به نمایش در می‌آید. بدین منظور هم‌چنین از دستگاه‌های تئودولیت یا زاویه سنج با دقت حداقل یک دقیقه ۳۶۰ زوایای اندازه گیری شده توسط تئودولیت‌هاء بهتر است از زاویه‌یاب‌های با دقت یک ثانیه استفاده گردد. در انجام عملیات عمق‌سنحی به روش مدرن یا خودکار برای تعیین موقعیت» روش متداول اندازه‌گیری با گیرنده‌های ماهواره‌ای می‌باشد. گیرنده‌های مختلفی با ۳ | (12۷۵1)۱1۹51 ۹۵۵ ۱۷۵۵ -2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها دقت‌های متفاوتی در بازار در دسترس کاربران می‌باشد. گیرنده‌های مورد استفاده در نقشه‌برداری و آبنگاری از دقت‌های بالاتری نسبت به دیگر گیرنده‌های ماهواره‌ای برخوردارند. در انجام عملیات با مقیاس بزرگ حتما باید از روش‌های تفاضلی استفاده نمود. در روش تفاضلی تصحیحات موقعیت به دو صورت پردازش بعدی و آنی به اندازه‌گیری‌های موقعیتی اعمال می‌شوند. در روش خودکار از دو دستگاه 5 7) به‌صورت 107۳۹5 استفاده می‌گردد. به طوریکه یک دستگاه در محلی با مختصات معین و ثابت نصب می‌گردد. این دستگاه مبنا یا معرف نامیده می‌شود و دستگاه دیگر در قایق قرارمی‌گیرد. این دستگاه رورا نامیده می‌شود. این دو دستگاه 0۳5 با استفاده از سیستم رادیویی با یکدیگر در ارتباط می‌باشند.ء به‌طوری که سیستم برداشت مختصات به‌صورت 1۴+[ عمل نموده و تصحیحات لازم روی مختصات برداشت شده انجام می‌گردد. در این روش دستگاه 10۷۵۲ 0۳5 با استفاده از اتصال 7517] به رایانه قابل حمل که عمق‌سنج نیز به آن متنصل شده است وصل می‌گردد. از موارد قابل توجه این است که آنتن 0۳5 باید کاملا قائم و طی عملیات نزدیک مبدل باشد و تلاش گردد کاملا منطبق بر آن نصب گردد. در غیر این‌صورت تصحیح مربوط به فاصله ما بین این دو به موقعیت عمق‌های اندازه‌گیری شده اعمال گردد. استفاده از دستگاه‌های 0۳5 بعلت مشکلات مربوط به برقراری دید مستقیم آنتن به ماهواره جچمت دریافت علایم ماهواره در نواحی کوهستانی و سدها باید بسیار با احتیاط صورت گیرد. تعداد ماهواره‌ها در افق دید در هنگام انجام عملیات نباید کم‌تر از ۴ بوده و شرایط هندسی ماهواره‌ها موسوم به 1200 نباید از ۴ تجاوز کند. بدین منظور در ساعاتی باید عملیات انجام شود که 100 لازم تامین گرددء در غیر این‌صورت در ادامه عملیات از روش غیر خودکار باید استفاده گردد. ]1[ ۲۱۸۷۱۹0۱۳۳ 0 ٍ ۱ : شکل ۴-۳- عمق‌سنج مدل ۲۸۷1501۳0210 7 -] 5 آ 171۱10 -2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳۷ و گناد و و۴۲ ۴۲۵ + مکز ۷ 4 شکل ۳ ۶- ۳۹5:) تک فرکانسه 1۸۶۳1]1],۸۳ با دقت قابل قبول برای عملیات آبنگاری + ۲ ۳-۲- خطاهای نقشه‌برداری همان‌طور که قبلا هم آرایه شد.ء نقشه‌برداری‌های مخزن و محاسبه‌ی نسبتا دقیق اختلاف بین نقشه‌برداری‌های متوالی به منظور محاسبه‌ی نرخ رسوب‌گذاری در مخزن می‌باشد. از این روء محاسبه‌ی نرخ رسوب‌گذاری به کوچک‌ترین خطاهایی که در محاسبه‌ی حجم مخزن ممکن است اتفاق افتدء بسیار حساس است. به‌خصوص اگر میزان نرخ رسوب‌گذاری کم باشدء میزان خطا حتی در حد چند صدم در برآورد حجم می‌تواند خطاهای ده‌ها درصدی را در محاسبه‌ی نرخ رسوب‌گذاری به همراه داشته باشد. درصورت استفاده از روش خطوط مبناء مخازن کوچک نزدیک به ده درصد خطا خواهد داشت که البته این میزان خطا بستگی به روش محاسبه.ء تعیداد روش خطوط مبنا استفاده شودء ضروری است که خطوط مبنا به‌طور مرتب و دقیق نقشه‌برداری شوند تا تغییرات نیم رخ برداشت شده نشان‌دهنده‌ی رسوب‌گذاری انجام شده در حد فاصل زمانی بین دو نقشه‌برداری باشد. بدیمی است درصورتی که نقشه‌برداری‌های بعدی با دقت انجام نشوندء به‌طورمثال» در یک ایستگاه عرض بالای خطوط مبنا با عرض خطوط مبنای قبلی بسیار متفاوت باشند. در آن صورت» نمی‌توان موقعیت خطوط مبنای جدید را به‌طور دقیق مشخص و در نتیجه نمی‌توان خطوط اصلی نقشه‌برداری اولیه را ایجاد نمود. درصورتی که قرار باشد روش نقشه‌برداری مخزن تغییر کند. مثلا از روش خطوط مبنا به روش خطوط تراز تغییر یابد. در آن‌صورت حجم مخزن باید هم با داده‌های حاصل از روش جدید و هم با داده‌های به‌دست آمده از روش قبلی محاسبه شود تا اختلاف مشخص گردد. این درصد اختلاف بعدها می‌تواند برای تخمین حجم استفاده شود. در صورت تغییر در تراز کف مخزن به دلیل اصلاحاتی که ممکن است در دریچه‌ی تحتانی صورت گیرد. کل داده‌های مورد استفاده در محاسبه‌ی حجم مجددا باید براساس تراز کف جدید اصلاح شوند. خطاهای دیگری که ممکن است به‌وجود آید. عدم تشخیص دقیق موقعیت بستر می‌باشد. به‌خصوص اگر بر روی بستر رسوبات بسیار شل که هنوز تحکیم نیافته‌اند قرار داشته باشند. یا این که بستر پوشیده از جنگل‌ها و پوشش گیاهی مستغرق باشد. هم‌چنین ممکن است به دلیل لایه‌بندی حرارتی مخزن, خطاهای ناشی از دستگاه امواج صوتی برای تعیین دقیق موقعیت بستر به‌وجود ید که بهتر است برای جلوگیری از این خطاهاء دستگاه قبلا واسنحی شده باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها طی عملیات هیدروگرافی پدیده‌های مختلفی نیز ممکن است خطای عملیات را افزایش دهد و باید با بررسی‌های لازم عملیات زمانی انجام گرد تا این که خطای ناشی از موارد فوق به حداقل برسد. مثلا در هنگام سیلابی شدن» پا شکل گرفتن جریان غلیظ که با خطای غیرمجاز در طول مخزن همراه خواهد بود و نباید عملیات ادامه پیدا کند. هم‌چنین انجام عملیات هیدروگرافی در شرایط وزش باد شدید و ایجاد امواج که موجب بروز خطاهای خیزش یعنی پرتاب شدن شناور هنگام موج به سمت بالامی‌گردد برخورد امواج از دو سو به شناور باعث خطای غلطش و یاخطای پیتچ" می‌گردد. این خطا در اثر نوسان شناور حول محور عرضی در نتیجه برخورد امواج به سینه یا پاشنه شناور به‌وجود می‌آید. در چنین شرایطی عملیات باید سریعا متوقف گردیده و ادامه عملیات به زمان مناسب دیگری موکول گردد. ابعاد شناور مورد استفاده باید طوری باشد که وضعیت متعادلی را در حرکت داشته باشد و قبل از انجام عملیات مبدل در محل مناسب و عمود بر سطح آب مخزن در کنار قایق قرار گیرد و در طول عملیات از وضعیت خود جایجا نشود تا خطای مایل شدن آن نیز رخ ندهد. هم‌چنین همان‌طوری که در قسمت قبل توضیح داده شد درصورتی‌که از روش خودکار یا مدرن استفاده می‌گردد. زمانیکه خطای (این خطا ناشی از آرایش نامناسب و تعداد کم ماهواره‌ها حاصل می‌گردد) به‌وجود می‌آید باید ادامه عملیات برداشت متوقف گردد. ۳ ۲ ۴-۲- واسنجی ابزار نقشه‌برداری برای اطمینان از اینکه اطلاعات با کیفیت بالا برداشت می‌شوند.ء واسنجی دستگاه عمق‌سنج صوتی ضروری است. از آن‌جا که تمام دستگاه‌های عمق‌سنج صوتی از سرعت صوت در آب بهره می‌گیرندء بزرگ‌ترین و مهم‌ترین تصحیح مربوط به سرعت صوت در آب بخاطر تغییرات درجه حرارت» جرم مخصوص آب» شوری و غلظت رسوب نسبت به عمق می‌باشد.ء زیرا در بیش‌تر مخازن عمیق, تغییرات درجه حرارت آب بسیار زیاد است که در این صورت سرعت صوت از محل تولید تا بستر و برگشت آن به دستگاه ثابت نخواهد بود. مقدار تغییرات قابل ملاحظه است به‌طور مثال در صورت اختلاف ۵/۵ درجه سانتیگراد در درجه حرارت مایع». سرعت صوت ۲۱ متر در ثانیه تغییر می‌کند که باعث تغییر در عمق اندازه‌گیری به اندازه ۰/۲۵ متر در هر ۱۵ متر عمق آب خواهد شد. برای واسنجی ابتدا لازم است که عمق واقعی در عمیق‌ترین نقطه اندازه‌گیری شود و عمق‌سنج با این عمق تنظیم گردد. البته چنان‌چه احتمال تغییرات سرعت صوت در موقعیت‌های مختلف نیز باشد. بهتر است که در چندین موقعیت واسنجی شود. روش دیگر هم تعیین سرعت صوت با حس‌گر سرعت می‌باشد. این حس‌گر قادر است تا سرعت صوت را در هر فوت عمق اندازه گیری و سپس سرعت متوسط را در طول عمق محاسبه کند. دستگاه عمق‌سنج صوتی باید با روش بار چک" یا دستگاه تعیین سرعت صوت به صورت اندازه‌گیری مستقیم یا اندازه‌گیری متغیرهای فیزیکی آب واسنجی گردد. درصورتی که عمق آب کم‌تر از ۰ متر باشدء مرسوم‌ترین روش جهت واسنجی دستگاه عمق‌یاب برای سرعت صوت استفاده از روشی موسوم به بار چک می‌باشد. در این روش یک صفحه فلزی با ابعاد مشخص به طوری به کمک طناب در داخل آب در عمق مورد نظر دقیقا زیر مبدل قرار می‌گیرد. در زمان انجام این کار دستگاه عمق‌سنج صوتی باید روشن باشد و به طور همزمان عمق غیرواقعی را آندازه‌گیری و اعلام نماید. 5 -| 3 0 12110110 -2 0 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳۹ از دیگر مواردی که ممکن است خطاهایی در اندازه‌گیری‌ها ایجاد شود خطاهای مربوط به نحوه قرارگیری میله حس‌گر" دستگاه می‌باشد چرا که عمود بر سطح آب نگاه داشتن طناب‌ها و قرار دادن صفحه در زیر مبدل در هنگام وزش بادهای شدید و وجود جریان‌های آبی بسیار مشکل می‌باشد. در چنین مواقعی تجربه و مهارت سکان‌دار شناور در انجام مانور در اطراف طناب مدرج حائز عملیات عمق‌یابی سدها باید در دو نوبت ابتدا و آنتهای عملیات روزانه مبادرت به انجام بار چک نمود. هم‌چنین به علت وجود اختلاف در پارامترهای فیزیکی آب در مناطق مختلف, بار چک باید در هنگام انجام عملیات هر روزه صورت گیرد. روش دیگر واسنجی دستگاه عمق‌سنج صوتی به شرح ذیل است. با توجه به این که محاسبه عمق آب توسط دستگاه‌های صوتی الکترونیکی» عمق‌سنجی از طریق ارسال امواج صوتی در آب و اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت موج می‌باشد باید توجه داشت که سرعت صوت در آب تابعی از درجه حرارت» فشار و شوری است و مقدار آن به علت تغییر عوامل فیزیکی ذکر شده در لایه‌های مختلف آب تغییر می‌کند لذا توصیه می‌شودء سرعت صوت در لایه‌های مختلف آب منطقه عملیات در هر روز کاری به وسیله دستگاه‌های سرعت سنج صوت اندازه‌گیری گردد (دستگاه (11)). قابل ذکر است از روش بار چک برای اعماق کم‌تر از ۲۰ متر استفاده می‌گردد و درصورتی که عمق آب بیش از ۲۰ متر باشد با ترسیم نمودار تغییرات سرعت به تغییر عمق ناشی از انجام روش بار چک و ادامه آن برای عمق‌های بیش از ۲۰ متر (حداکثر تا ۵۰ متر) نسبت به تصحیح عمق‌ها به دلیل خطای سرعت صوت اقدام کرد و در اعماق بیش‌تر استفاده از این روش اصلا توصیه نمی‌شود و حتما باید از دستگاه (1]) و با روش دوم که شرح داده شد استفاده گردد. انم شکل ۳۲ ۷- قسمت‌های مختلف دستگاه سرعت سنج صوتی (۲110) واسنجی ابزار نقشه‌برداری یا توتال استیشن‌ها" و فاصله‌یاب‌ها باید به‌صورت آزمایشگاهی و میدانی روی فواصل معلوم کنترل گردد و نهایتا در دستگاه‌های 715) علاوه بر کنترل‌های آزمایشگاهی باید هنگام استفاده میدانی به تعداد ماهواره‌ها در افق دید کاملا توجه گردد به طوریکه 0/0(] مربوط هیچ زمانی از چهار تجاور ننماید. |- 6 2- 101۱2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها جدول ۱-۳- مقادیر استاندارد دقت در آبنگاری مخازن ۳ ۳- محاسبه حجم رسوبات نهشته شده یکی از روش‌های معمول برآورد حجم رسوب نهشته شده در مخزن کسر کردن حجم جدید اندازه‌گیری شده مخزن از حجم اولیه مخزن می‌باشد. از این رو لازم است تا به طور دوره‌ای مخزن نقشه‌برداری و حجم آن محاسبه گردد. روش‌های محاسبه حجم مخزن با استفاده از نتایج نقشه‌برداری مخزن در این قسمت آرایه می‌شوند. ۳-۳ ۱- روش‌های مبتنی بر محاسبه سطح محصور بین خطوط تراز" این روش‌ها بر این فرض استوار هستند که سطح اشغال شده بین دو خط تراز پارامتر بهتری برای محاسبه حجم بین دو خط تراز که خطوط تراز با فاصله ۶۰ سانتی‌متر کافی است. روش‌هایی که بر اساس محاسبه سطح بین خطوط تراز استوار هستند عبارتند از: روش ارتفاع - سطح» روش اصلاح شده شبه منشوری» روش متوسط سطح خط تراز و روش سیمپسون. ۳ ۳ ۱-۱- روش ار تفاع - مساحت" دقت این روش بستگی به دقت منحنی ارتفاع - سطح دارد و لازم است تا این منحنی با دقت کافی تهیه شده باشد. این منحنی بدین‌صورت تهیه می‌شود که ابتدا سطح محصور توسط هر خط تراز بوسیله پلانیمتر اندازه‌گیری و سپس این مقدار در مقابل تراز مربوط رسم می‌شودء همان‌طور که در شکل (۸-۳) نشان داده شده است. پس از رسم منحنی می‌توان حجم مخزن را به‌دست آورد. بدین صورت که حجم مخزن برابر است با مساحت سطحی که محصور است بین منحنی و محورلا. برای محاسبه آن می‌توان احجام جزیی بین سطوح تراز را با هم جمع کرد. این حجم جزیی نیز برابر است با مساحت بین منحنی و محورز در حد فاصل دو ارتفاع همان‌طور که در شکل (۸-۲) به صورت هاشور زده نشان داده شده است. چنان‌چه فرض شود که فاصله بین خطوط تراز /۵ باشد در آن صورت حجم مخزن برابر خواهد بود با: |- ۲0۵۲۱۵۳ 2762 15 2- 51386 2762 40 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن )۳ ارات تراز تاج سرریز که در آن: ۸ - حجم مخزن 0 < سطح مربوط به خط تراز بستر ۵۸۶ < سطح مربوط به خط تراز سطح آب در تراز بستر :۸ < سطح مربوط به خط تراز | ام ۷ <- تعداد خطوط تراز در این روش فرض شده است که تغییرات سطوح بین دو ارتفاع» خط ترازء به صورت خطی تغییر می‌کند. روش ارتفاع < سطح روشی مستقیم» ساده و دقیق می‌باشد و از آن‌جا که نقشه‌های خطوط تراز معمولا در اختیار می‌باشند. این روش کاربرد بیش‌تری دارد. ۳ ۳ ۲-۱- روش اصلاح شده شبه منشوری" در این روش نظیر روش قبلی» سطح هر تراز توسط پلانیمتر اندازه‌گیری می‌گردد. اگر ۸ فاصله بین خطوط تراز باشد در آن صورت حجم مخزن مطابق شکل ‎)٩-۳(‏ برآورد می‌شود. مقدار حجم را می‌توان از رابطه ریاضی زیر محاسبه کرد: ۷: - ]۸+ /۸8 + 9[ )۳-۳( ۱- ۱1۵۵11۵۵0 ۵۳1۹۵1۵21 040 -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها شکل ۹-۳- برآورد حجم بین خطوط تراز ۸ < سطح مربوطه به خط تراز پایینی 13 < سطح مربوطه به خط تراز بالایی -] > فاصله بین دو خط تراز ۹ ۰ ۱ در این روش نیز در ابتدا سطح واقع شده بین هر خط تراز توسط پلانیمتر اندازه‌گیری می‌شود. سپس حجم مخزن با متوسطگیری از دو سطح اندازه‌گیری شده بین دو خط متوالی تراز به صورت زیر محاسبه می‌گردد: ۸+ 1 )۴-۳( ۳ ۳ ۴-۱- روش سیمپسون " مساوی و برابر /ز۵ باشد و تعداد خطوط تراز نیز زوج باشد در آن صورت می‌توان از این روش استفاده کرد. در روش سیمپسون از بین سه نقطه یک منحنی درجه دو عبور داده می‌شود. از این رو نسبت به سایر روش‌ها که در آنها رابطه بین سطح و خط تراز خطی فرض می‌شود. دقیق‌تر است. رابطه ریاضی این روش به شرح زیر است: (۵-۳) [(د و۸ + ...+۸ + )2 +( م۸ ...+۸ ج+ )4 +۸ هالک م۷ در این رابطه ۸,,۰..۸ ,م۸ عبارتند از سطح محصور در هر خط تراز و یا مساحت سطح مقطع عرضی» (۸ فاصله بین خطوط تراز و یا مقاطع عرضی و ۱ تعداد خطوط تراز و یا مقاطع عرضی است. |- ۸۷۵۲۳۵8۵ ۲۵۱۵۲۳ 2۳62 40 2- 51۳0۹0۹ ۳۶| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شده در مخزن ۳۳ ۳-۳ ۲- روس‌های مبتنی بر سطح مقاطع عرضی مخزن چنان‌چه مقاطع عرضی مخزن سد در فواصل مناسب در اختیار باشند از این روش‌ها می‌توان برای محاسبه حجم مخزن استفاده کرد. سه روش متفاوت در این رابطه به وجود آمده است که در ادامه ارائه شده است. ۳ ۳ ۱-۲- روش متوسط سطح "۲ در این روش متوسط سطح دو مقطع عرضی متوالی محاسبه و در فاصله طولی بین دو مقطع ضرب می‌شود تا حجم بین دو مقطع به‌دست آید. حجم کل مخزن با جمع کردن احجام به دست آمده, محاسبه می‌شود. ۳ ۳ ۲-۲- روش سطح مقطع عرضی در مقابل فاصله از سد" در این روش ابتدا مساحت هر مقطع عرضی محاسبه و سیس مقادیر آن در مقابل فاصله از محل سد رسم می‌گردد. آنگاه از بین نقاط رسم شده منحنی عبور داده می‌شود همان‌طور که در شکل (۱۰-۳) نشان داده شده است. است که مقاطع عرضی موازی سد هستند. هم‌چنین میزان فاصله از سد نیز بر روی خط عمود بر سد و مقاطع عرضی قرار دارد. ]50 1 با اا! 1 جک 0 2 00 زو ان نو 0 فاصله از سد شکل ۱۰-۳ سطح هر مقطع عرضی در مقابل فاصله از محل سد (۶-۳) 3 وتا * و + وتا * وط) + ( ۷ + /۷)/(وظ + ]+[ (۷/۰ +,/۷)/(دت + )| - ۷ که در آن: ۷/۰ < ححم بین مقاطع عرضی, ۸ < مساحت کل خط تراز تاج سد, "۸ < بخشی از مساحت محصور بین دو مقطع عرضی و در تراز تاج سد [2860 در شکل (۱۱-۳) تراز ۳ < مساحت مقطع عرضی زیر تراز تاج» ۷۷ < عرض مقطع عرضی در تراز تاج سد و (ا که در شکل (۱۱-۳) ارایه شده است. 16105 2۳62 [500110۵ - ککمی) -| 61005 2۳62 ۵0 ۸۷۵۲۵۵۵ -2 0 1۳۵1۱ 6ع513 ال ۷۵۳۹۲۷۵ 3762 ۷055-500110۵ -3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ راهنمای مطالعات ر سو بگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سدها اگر مقاطع عرضی ,13 و «1 موازی نباشدء لازم است که فواصل نآ و دسآ تعیین و آنگاه سطح ۸ محاسبه گردد. به‌طوری که (۷-۳) 3 227 + 4) *حجم جزیی متغیرهای به کار رفته در این رابطه در شکل (۱۲-۲) تعریف شده‌اند. نیم رخ غیرموازی به زاویه‌ی ۷ است. در این حالت: : 1 پارامترهای را ء وناء وا و وا در شکل (۱۳-۳) تعریف شده‌اند. بدیهی است درصورتی که دو نیم رخ با هم موازی باشند نتایج حاصل از این روش مشابه با دومین روش مندرج در این مبحث خواهد بود. اگر یکی از دو نیم رخ غیر موازی دیواره‌ی سد یا مخزن باشد رابطه‌ی (۸-۲) با توجه به شکل (۱۴-۳) به صورت رابطه ‎)٩-۳( ساده می‌شود: اگر نقطه تلافی دو نیم رخ غیر موازی» خارج از محدوده‌ی مخزن نباشد و این نقطه بر دیواره مخزن یا سد منطبق باشد. در این صورت رابطه‌ی (۸-۳) با توجه به شکل(۱۵-۳) به صورت زیر ارائه می‌گردد: : او -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - رونش‌های برآورد [ ی | 3 / ۱ اد7 رت شکل ۱۳۲۳ حج حجم رسوب نهشسنه سده در مخزن و اس مه مه 3 در ش ی ۳ یس اس / اس ی ام توس ۱ رح 1 ر َ/ ۱ ۱ / ۳ 5 ۳ رصم 0 سس س 1 ۳ ی ی ۳ ِ سس رس > د *90 ۳ که 7 مر ۳ شحو مر / ِ ر ار سر / / / 5 ۳ / 0 / ۰ کر ی ی 4 رگ 0 8056 : ۱ ایا رن و امعم / (3)43,560 ( مس 3 (م) ۷2 4 شکل ۱۱-۳ روش ایکن کر 7 ات اس ما مس را را ظ 2 رک سس ۱ ۶ سِِ 5 ی وی ۹ رخ روا دا یه م جزئی مربوط به رابطه ۷-۳ شکل۱۳-۳- حجم جزنی مر ۳۵ یی م " رو ۹ 5 ۳ ۳ ۹ بوط به رابطه ۸-۳ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل ۱۳-۳ حجم جزنی مربوط به رابطه ۹-۲ شکل ۱۵-۳ حجم جزنی مربوط به رابطه ۱۰-۳ شکل (۱۶-۳) نیز مربوط به دو نیم‌رخ غیرموازی است که محل تلاقی آنها خارج از محدوده‌ی مخزن باشد. با این تفاوت که حجم جزیی بین یک صفحه قائم و دیواره مخزن محاسبه می‌شود. بنابراین: : ]11 (۱۱-۳) ابا + پایا2+ وارا)+ (2*(ارا2+جایا+ اا)(8100)| 4 | <حجم جزیی شکل (۱۷-۳) مربوط به دو نیم‌رخ غیرموازی است که در آن یکی از نیم‌رخ‌ها قبل از دیگری تمام شده استء در حالی که نیم‌رخ دیگر ادامه دارد. در نقطه‌ی اتمام» عمق کف نسبت به صفحه‌ی سطح آزاد برابر صفر است. حجم جزیی در قسمت مربوط به بعد از اتمام یک نیم‌رخ برابر است با: (۱۲-۳) ( 273+ اا(800)/ 1 )<حجم جزیی ااس ام مکی کت شکل ۳ ۱۶ حجم جزیی مربوط به رابطه ۱۱-۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳۷ شکل ۱۷-۳ حجم جزیی مربوط به رابطه ۳ ۱۲ ۳-۳ ۳- روش ضریب ثابت این روش توسط بولر به وجود آمده است. در این روش باید داده‌های هیدروگرافی شامل مقاطع عرضی و هم‌چنین نقشه توپوگرافی با فاصله خطوط تراز قابل قبول در اختیار باشد. مثل تمام روش‌هایی که قبلا اشاره شدء سطح محصور بین هر خط تراز تا رقوم تاج سد محاسبه می‌گردد. هم‌چنین مساحت هر مقطع عرضی تا رقوم تاج سد محاسبه می‌شود. در این روش حجم بین دو مقطع عرضی متوالی و مساحت محصور به خط تراز تاج سد را بازه می‌گویند. هم‌چنین آن بخش از حجم بازه که محدود به سطوح خطوط تراز می‌باشد را زیر بازه می‌نامند در آن صورت حجم هر زیر بازه از رابطه زیر به دست می‌آید: (۱۳-۳) ( ۸۶ + و۳)۸-۸ + م۸(/)۸ + و۸۵) ۷ ۷۶ که در این رابطه 5 < حجم زیر بازه ۰ ححجم اولیه بازه (قبل از ترسیب) 0 مساحت مقطع عرضی بالادست سد اولیه <- مساحت اولیه زیربازه ۳ نیز برابر است با نسبت ۷0 به (,"۸,۳۸) یه همهم استفاده از 715) در مطالعات برآورد کاهش حجم مخازن دراثر رسوب‌گذاری, عمدتا به منظور تکمیل مطالعه هیدروگرافی مخازن بلندی کف مخزن» وضعیت رسوب‌گذاری در مخازن ملموس‌تر می‌گردد. از جمله نتایج کاربردی چنین مطالعاتی می‌توان به براورد دقیق حجم مخازن و تخمین نرخ سالانه رسوب‌گذاری در مخازن اشاره نمود. |- ۲0۵۲۹1۵۱ 13010۳ 40 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات ر سو بگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سد‌ها در مرحله نخست لازم است با استفاده از داده‌های توپوگرافی مخزن در دوره پیش از احداث سد.ء ضمن مشخص نمودن محدوده مخزن در تراز عادی, مدل رقومی ارتفاع" مخزن تهیه گردد. مدل رقومی ارتفاع درواقع یک ماتریس رقومی بوده که هریک از سلوله‌ای آن دارای سه پارامتر 3 (طول جغرافیایی). ۷ (عرض جغرافیایی) و 2 (ارتفاع از سطح دریا) می‌باشند و با استفاده از داده‌های تویوگرافی یا هیدروگرافی به کمک نرم‌افزارهای 5آ0) از قبیل ۸۲۵۹/۱۵۷۷ یا ۸۲۲015 تهیه می‌گردد. البته نقشه‌های توپوگرافی موجود باید ابتدا ویرایش شوند که این عمل را می‌توان با 1۵ ]۸۱۵۲۸ انجام داد. در این مرحله پس از لایه‌بندی و کنارگذاری آزها خطوط تراز و نقاط توپوگرافی کدگذاری می‌شود. دقت در این مرحله اهمیت زیادی دارد و رفع خطاها باعث افزایش دقت محاسبات حجم مخزن می‌گردد. پس از رقومی کردن نقشه‌ها و تهیه نقشه 10۳۸ می‌توان به کمک نرم‌افزارهایی چون 1-۷۷15 و ۷ سطوح محصور بین هر خط کنتور و نهایتا با استفاده از روش‌هائی که قبلا بیان شدند حجم مخزن را به‌دست آورد. بنابراین اطلاعات توپوگرافی یا هیدروگرافی که غالبا متشکل از نقاط ارتفاعی یا خطوط تراز توپوگرافی می‌باشند. با یک شبکه پیوسته از سلوله‌ای دارای ارتفاع» تحت عنوان 1۳:۸ جایگزین می‌گردد. مهم‌ترین مزیت استفاده از /۳:۸(]ء پیوستگی و یکپارچگی اطلاعات ارتفاع مربوط به نقاط مختلف در منطقه موردنظر می‌باشد. به‌طوری که می‌توان ارتفاع هر نقطه را با مشخص نمودن مختصات ‎٩‏ و ۷ با تیه 0:۸ از داده‌های نقشه‌های زمینی و آبنگاری مخزن سد و مشخص بودن تراز عادی می‌توان حجم مخزن را تعیین کرد. لذا تهیه 11:۸4 پس از عملیات هیدروگرافی مخزن» کمک شایانی به برآورد دقیق حجم مخزن سد می‌کند. علاوه بر این, درصورتی که داده‌های توپوگرافی مخزن در دوره پیش از ساخت سد و داده‌های هیدروگرافی سال‌های آتی بعد از آبگیری سد موجود باشدء می‌توان با تهیه دو نمونه رقومی ارتفاع (/101۸) در یک سیستم مختصاتی» حجم رسوب نهشته شده در مخزن را با دقت بالا برآورد کرد و در نهایت متوسط نرخ سالانه رسوب‌گذاری, متوسط سالانه افزایش تراز کف مخزن و هم‌چنین کاهش سالانه حجم مخزن را محاسبه کرد. استفاده از ماژول‌های " سه‌بعدی از دیگر کاربردهای 0015 بوده که با کمک آن می‌توان هندسه سه‌بعدی کف مخزن را تهیه کرده و مناطقی از مخزن که طی سال‌های گذشته با نرخ بیش‌تری نسبت به سایر نقاط مخزن رسوب‌گذاری شده‌اند را مشخص نمود. علاوه براین, با تلفیق لایه 2۳:۸ و لایه مسیر رودخانه اصلی می‌توان نیم رخ طولی رودخانه را قبل و بعد از سد تهیه به عنوان مثال می‌توان به مطالعاتی که جهت بررسی تغییرات کف مخزن سد دز انجام گرفته. اشاره کرد. شکل (۱۸-۳) و (۱۹-۳) به ترتیب /0۳۸] کف مخزن سد دز را با استفاده از نرم‌افزارهای 11۷/15 و ۸۲۵۹/۱۵۷۷ نشان می‌دهد. هم‌چنین شکل (۲۰-۲۳) تصویر سه‌بعدی از کف مخزن سد دز را نشان می‌دهند. (121:31) 000 ۵۱0۷۵1101 آها(18(] ۱-۰ 110۵ -2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشسته نشسده در مخزن ۳۹ 1 شکل ۲ ۱۸ نقشه رقومی سد در با 11-۷۷15 [۳۵] شکل ۱۹-۳ نقشه رقومی سد دز با ۸۲۵۱/۱۵۷۷ [۳۵] ۵-۳-۳- روش‌های نوین با پیشرفت علم و به‌کارگیری روش‌های نوین نقشه‌برداری هم‌چنین گسترش ماشین‌های رایانه نرم‌افزارهایی به‌وجود آمده‌اند که سرعت و دفت محاسبات راب ‌طور چشمگیری افزایش دادشد. تع‌دادی از این نرم‌افزارها عبارند از: ۳۳۲۹ الاک (]۸ )۸1۵ 0 الاک ۸۲۵1۲۳0۵ و 5آ ۸۲ نرم‌افزاری که توسط 1[6٩ل]‏ استفاده می‌شود قابلیت متصل شدن با نرم‌افزارهای ۸]۹۳/10[1100015 را دارد. برای رسم خطوط تراز زیر سطح آب از نرم‌افزار 1101 استفاده می‌شود که قادر است تا مختصات نقاطی که ید فواصل غیرمنظم برداشت شده است را به کار برد. این نرم‌افزار علاوه بر رسم سطح محخصور بین هر خط تراز (سطح محاط) حجم مخزن را نیز با یکی از روش‌هایی که ارایه شد محاسبه می‌کند. نرم‌افزار هیدروگرافی باید حداقل قادر به جمع‌آوری داده‌ها از دستگاه عمق‌یاب و گیرنده‌های تعیین موقعیت ماهواره‌ای باشد. کلیه داده‌ها به‌صورت مستقیم توسط نرم‌افزار جمع‌آوری شده و جمت انجام اقدامات بعدی در حافظه رایانه ذخیره می‌شود. طراحی خطوط و عمق‌یابی و دریافت و نمایش سایر اطلاعات نقشه‌برداری نظیر: خط ساحلی, علایم -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ی .<< ۰ ۰ 2 اء ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ پیت ۶ ۰۰ ۱ ۰ جمله قابلیت‌های این نرم‌افزار می‌باشد. از نرم‌افزارهای متداول ناوبری در این خصوص 6لع1102] می‌باشد. و6 ۳ ۸ یس رات و خاک که ان موی اوه ۵ 1 مرن هم ۱ ( شکل ۳۰-۳ تصویر سه‌بعدی از کف مخزن سد دز پس از ساخت سد : ی راو ماود ۳ ۱ 8 که 1۳ ۱ ۹ ود 5 یط 1 شکل ۳۱-۳ توزیع عمق بر اساس رنگ در مخزن سد مارون با استفاده از نرم‌افزار ناوبری ۲1۷۳0201 ۳ هد ی مه یه مهد 1۳ باه - .۰ ۰ ٩ ۸‏ ب شکل ۳ ۳۲۲ پردازش اولیه اطلاعات عمق با استفاده از نرم‌افزار ناوبری ۲1۱۳021 ۷( 0060016116 -| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن )۵ ۳ ۱-۵-۳ محاسبات. پردازش و کنترل‌ها منظور از محاسباتء انجام محاسبات بر روی داده‌های برداشت شده آبی جهت تهیه نقشه نهایی عمق‌یابی می‌باشد. در روش‌های قبلی دقت استخراج عمق بستگی به توانایی تفکیک نمودار" کاغذی دارد. هر مقدار عرض نمودار بیش‌تر باشد و در زمان انجام عملیات دامنه کوچک‌تری انتخاب گردد. عمق‌های استخراج شده دارای دقت بیش‌تری می‌باشند. عمق محل تقاطع خط ثابت و اثر نیم رخ بستر بر روی نمودار» عمق مربوط به نقطه ثابت می‌باشد اما در روش مدرن برداشت‌های عمق مخزن مستقیما در رایانه مورد پردازش قرار می‌گیرد. هدف از پردازش داده‌های عمق‌سنجی حذف داده‌های غلط و ناخواسته و اعمال تصحیحات ضروری بر روی داده‌ها (سرعت صوت. آبخور مبدل " و غیره) و نهایتا تبدیل داده‌های پردازش شده به شکل مورد نظر است. مبنای عمق‌ها نسبت به سطح مبنا توسط اعمال مقدار اختلاف فاصله قائم تراز سطح آب از سطح مبنای عمق‌یابی صورت می‌گیرد. با استفاده از دستگاه‌های سرعت سنج صوت و یا روش بار چک نسبت به تعیین سرعت صوت در لایه‌های مختلف ضمن عملیات نقشه‌برداری اقدام و هنگام پردازش, تصحیحات لازم بر روی عمق‌ها انجام می‌گردد. بار چک روشی است که برای واسنجی دستگاه عمق‌سنجی صوتی " به‌کار می‌رود. در این روش» سرعت رفت و برگشت صوت تا عمق معینی از مخزن زیر قایق اندازه‌گیری می‌گردد. هم‌چنین شناور هیدروگرافی در ضمن حرکت در آب تحت تاثیر نوسانات سطح آب قرار می‌گیرد. این نوسانات باعث می‌گردد که شناور دارای نوسانات قائُم» طولی و عرضی گردد که باعث ایجاد خطایی در مقدار عمق‌های اندازه‌گیری شده می‌گردد و باید تصحیحات لازم اعمال گردد (اندازه‌گیری این نوسانات نیاز به تحهیزات پیشرفته اندازه‌گیری نوسانات شناور دارد که قابل نصب بر روی شناورهای کوچک نمی‌باشد لذا زمان انجام عملیات باید زمانی انتخاب گردد که سطح آب دارای حداقل نوسانات باشد). ممکن است به دلایل مختلف نظیر قرار گرفتن اجسامی ما بین مبدل‌ها و بسترء عمق‌های اندازه‌گیری شده واقعی نباشد. بررسی این مساله و اصلاح آن مشکل و نیاز به کارشناس با تجربه دارد. البته با بررسی عمق‌های مجاور و پستی و بلندی بستر می‌توان به نادرست بودن آن پی برد. در صورت رفع نشدن شک و تردید در این مورد باید عملیات تکرار گردد. موارد دیگری که ممکن است موجب خطا گردد.ء عبارتند از: تغییرات قائم سطح آب در زمان انجام عملیات. ثبت نادرست تغییرات قایم تراز سطح آبء نادرست بودن مقیاس اشل و یا به دلیل دور بودن بیش از حد اشل اندازه‌گیری شده تغییرات تراز سطح آب از منطقه عملیاتی و بالاخره بررسی درستی داده‌های اندازه‌گیری شده» میزان دقت برداشت نقشه و ترسیم آنها در انطباق با استانداردهای آبنگاری باید بررسی و کنترل شود. کلیه داده‌ها و اطلاعات ثبت شده نظیر اصوات تراز سطح آب و نمودار تغییرات آن بر حسب زمان» کلیه اطلاعات ترسیم شده بر روی نقشه‌های نهایی عمق‌یابی و مستند شده و داده‌های مربوط به سرعت صوت در آب باید دقت‌سنجی شوند. انجام و اعمال تصحیحات بر روی داده‌ها و اسناد و مدارک ثبت و نگهداری اطلاعات و کلیه فایل‌های ضبط قابل اطمینان مورد بررسی و کنترل قرار گیرند. |- 1 2-2 3 -------- صفحهٔ بعد -------- 2۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها با توجه به این که ممکن است زمان انجام عملیات آبنگاری " تراز آب مخزن سد در تراز داغ آب قرار نداشته باشد لذا برداشت پستی و بلندی مناطقی که خارج از آب قرار دارد (از سطح آب تا تراز داغ آب) باید از طریق عملیات زمینی برداشت و نقشه مربوط ۲-۵۳ تعیین حجم مخزن در این مرحله کلیه نقشه‌های تویوگرافی مخزن از روش‌های آبنگاری و عملیات زمینی تهیه گردیده است. اکنون باید دو نقشه تهیه شده از روش آبی و زمینی به یکدیگر متصل گردیده تا آماده انجام محاسبات حجم و سطح مخزن شود که نهایتا جداول و منحنی‌های مربوط تهیه می‌گردد و در بهره‌برداری سد مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای محاسبه سطح و حجم روش‌های مختلفی که قبلا آرایه شده‌اند استفاده می‌شود. منحنی سطح و حجم در بهره‌برداری از سد که اهداف ساخت سد را در برمی‌گیرد (مانند تامین نیروی برق» تامین آب کشاورزی و کنترل سیلاب) دارای اهمیت فراوانی می‌باشد. شکل (۲۳-۲) نمونه‌ای از این منحنی‌ها مربوط به سد مخزنی را نشان می‌دهد. روش‌های خودکار بسیاری برای محاسبه سطح و حجم مخازن سدها در دسترس بوده و می‌توانند مورد بهره‌برداری قرار گیرند. معمولا یک مدل رقومی /1۱(] از عملیات توپوگرافی - هیدروگرافی برای تولید مدل شبکه مثلث‌بندی غیرمنظم 111 تولید و منحنی میزان‌ها در فاصله هر نیم متر رسم و مساحت هریک از منحنی‌ها محاسبه می‌شود. حجم محصور در هر منحنی می‌تواند در نرم‌افزار مربوط محاسبه شود. برای محاسبه سطح هر منحنی تراز می‌توان از نرم‌افزار های ماند (]۸) م0اباش ۱۸۲ خالاک 1100 4۸/110۳۵۵12 ۳ 10010101 و غیره استفاده کرد. معمولا نتایج حاصله دارای دقت یکسانی می‌باشند. برای محاسبه احجام مخازن در ارتفاعات مختلف نرم‌افزارهای» ([11011-1011 ۱۷/110۲۵۵1۵ و 5101/1۸17 با در نظر گرفتن 118/1 تشکیل شده می‌تواند نتایج با دقت بهتری آرایه نماید. با توجه به این که نتایج عملیات آبنگاری مخزن سد که با هزینه‌های بسیار بالا انجام می‌گردد کاربردی می‌باشد و همان‌طور که قبلا ذکر گردید در بهره‌برداری سد از اهمیت فوق العاده‌ای برخوردار می‌باشد. لذا باید دقت محاسبات احجام سطح و حجم با استفاده از روش‌های مختلف کنترل گردد تا نتایج از دقت قابل قبولی برخوردار باشد. البته این نکته را باید یادآوری نمود که دقت محاسبات سطح و حجم مخزن سدها در درجه اول به فاصله و خطوط طراحی آبنگاری و ترسیم نقشه‌های (177۸/1) بستگی دارد. منحنی‌های سطح و حجم در فرم‌های استاندارد آن رسم می‌شوند و اطلاعات آنما در جدول مربوط آرایه می‌شوند. ۱- ۲۵۱۱۷۱۵۱۲۱۵ (۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - روش‌های برآورد حجم رسوب نهشته شسده در مخزن ۳ ۸162 2 ۳ 3 6 55 12 ۸ ۳ 58۶ ۱ ر(3716۸1) ۱۵1۱۴ شکل ۲۳-۳۲ یک نمونه از منحنی سطح و حجم یک سد مخزنی از بهترین روش‌های کنترلی محاسبات سطح و ححم مخازن استفاده از نرم‌افزارهای 5 آن) مانند 5آ60ع۸۲ ۸۳۷/۱۵۷ می‌باشد. در این روش‌ها ابتدا مدل شبکه مثلث‌بندی غیرمنظم 11۳7 تولید و سپس مدل 11:۸ آن تولید و زهایتا با استفاده از نرم‌افزارهای ذکر شده سطح و ححم محاسبه می‌گردد. یکی از روش‌های تعیین نرخ رسوب‌گذاری» تعیین ضخامت رسوب نهشته شده بالای سطح افقی مبنا در مدت زمان معینی می‌باشد که با ضرب کردن این ضخامت در مساحتی که رسوب نهشته شده باشدء حجم رسوب نهشته شده در این مدت به دست می‌آید. روش‌های مختلفی برای تعیین ضخامت رسوب نهشته شده وجود دارد که در این قسمت توضیح داده می‌شود. ۳-۳ ۱- روش ردیابی عنصر سزیوم ۱۳۷ با توجه به مطالبی که در قسمت پ.۶-۲-۲ ارائه شده است. عنصر رادیواکتیو سزیوم ۱۳۷ در سال‌های ۱۹۵۴ تا ۱۹۶۴ در اثر آزمایش‌های هسته‌ای در سطح زمین پراکنده و با خاک‌های رس پیوند یافته است. در این روش با نمونه‌برداری از رسوبات نهشته شده بستر مخزن و اندازه‌گیری غلظت این عنصر در لایه‌های رسوب می‌توان لایه‌ای را که حاوی غلظت سزیوم بیش‌تری است تعیین کرد. موقعیت این لایه به‌عنوان لایه مبنا منظور می‌گردد که می‌توان بدین ترتیب ضخامت رسوبات نهشته شده از سال ۱۹۶۴ تاکنون را محاسبه کرد. با این روش تنها می‌توان ضخامت لایه‌های رسوبی جدید را که روی لایه حاوی عنصر سزیوم ۱۳۷ قرار دارند مشخص کرد و ضخامت رسوب لایه‌های زیرین را نمی‌توان تعیین کرد. از این روش برای تعیین حجم رسوبات نهشته شده در -------- صفحهٔ بعد -------- 2۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۳-۳- ۲- روش عمق‌سنجی زیر سطحی دستگاه عمق‌سنحی زیر سطحی, وسیله‌ای است که با استفاده از امواج صوتی می‌تواند عمق لایه‌ها را اندازه‌گیری نماید. این دستگاه قادر به تولید فرکانس‌های زیاد در حد ۲۴۰ کیلوهرتز تا فرکانس‌هایی در حد ۵ تا ۲۴ کیلوهرتز می‌باشد. فرکانس‌های زیاد توسط لایه‌های بسیار نرم و فرکانس‌های کم توسط لایه‌های بسیار سخت نظیر سنگ مادر منعکس می‌شود. در شرایط ایده‌آل, ضخامت رسوب تا حد ده سانتی‌متر نیز با این روش قابل اندازه‌گیری است. با این روش ضخامت کل رسوبات آبرفتی مشخص می‌شود و نمی‌توان موقعیت توپوگرافی اولیه بستر مخزن را مشخص کرد. این روش در بعضی از مخازن کاربرد ندارد چرا که امواج صوتی توسط لایه‌ای که حاوی آب - گاز باشد منعکس می‌گردد. در بعضی از مخازن گاز متان در لایه‌های رسوبی در اثر فصل و انفعالات مواد آلی موجود در آن لایه تولید می‌شود و در نتیجه لایه‌ای مخلوط از آب و گاز به وجود می‌آید که باعث انعکاس امواج صوتی می‌گردد. ۳-۳-۳ نصب صفحات فلزی مسطح عمق رسوب‌گذاری در مخازن سدها را می‌توان با نصب صفحات مسطح در نقاط مشخصی و در کف مخزن اندازه‌گیری کرد. صفحات مسطح این مزایا را دارند که هیچ‌گونه تاثیری روی جریان آب نمی‌گذارند و یا باعث تجمع گل در نزدیک بستر نمی‌شوند. در بعضی از مخازن نرخ رسوب‌گذاری بسیار کم است مثلا چند سانتی‌متر در سال و لذا نمی‌توان از طریق نقشه‌برداری دوره‌ای مخزن نرخ رسوب‌گذاری و یا عمق رسوبات نهشته شده را تعیین کرد. در این مناطق با استفاده از روش صفحات مسطح می‌توان با دفت قابل قبولی ضخامت ضخامت لایه‌های رسوبی را برآورد کرد. با توجه به این که صفحات در زیر رسوب مدفون می‌شوندء موقعیت آنها تنها از طریق فلزیاب‌ها و 015 مشخص گردد. در مناطقی که به طور تناوبی سطح آب مخزن پایین آورده می‌شود این روش بسیار موفقیت‌آمیز است. یکی از معایب این روش پر هزینه بودن استخراج داده‌ها می‌باشد. البته این روش نباید جایگزین روش نقشه‌برداری دوره‌ای مخازن سدها گردد و تنها به عنوان روش تکمیلی باید استفاده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۴ الگوی رسوب‌گذاری در مخازن سدها رب و در آورد عمر مفید سد -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۵۷ ۳- ۱- پیش‌بینی چگونگی توزیع رسوب در مخازن سدها با ورود جریان رودخانه به مخزن سد. شرایط هیدرولیکی به‌خصوص سرعت جریان به شدت کاهش و پتانسیل انتقال رسوب رودخانه کاهش می‌یابد. در نتیجه درات رسوبی به تدریج نهشته می‌شوند. بار بستر و بخش درشت‌دانه بار معلق بلافاصله در مناطق ابتدایی مخزن نهشته شده و دلتا را تشکیل می‌دهند. در حالی که بخش ریزدانه بار معلق تا قسمت‌های عمیق مخزن و حتی تا نزدیک سد هم نفوذ کرده و سپس نهشته می‌شود. مخازنی که تنها یک رودخانه ورودی دارند معمولا رسوب‌گذاری در آنها به صورت یکنواخت می‌باشد ولی حتی رسوب‌گذاری در چنین مخازنی هم به هم شباهتی ندارند و بیش‌تر تابع شرایط تویوگرافی» هیدرولیکی, خصوصیات رسوب و چگونگی بهره‌برداری از مخزن می‌باشد. در مخازنی که با تغییرات سطح آب زیاد در سال مواجه هستندء وضعیت رسوب‌گذاری متفاوت است چرا که بخشی از تپه‌های رسوبی ممکن است مجددا فرسایش یافته و به نقاط پایین‌دست مخزن منتقل شوند. معمولا رسوب در اثر سه عامل به درون مخزن و حتی تا نزدیکی‌های سد منتقل می‌شود که آن‌ها عبارتند از: - انتقال مواد درشت دانه به صورت بار بستر در طول شیب پایین‌دست دلنتا - انتقال مواد ریز دانه توسط جریان به سمت مخزن - انتقال مواد بسیار ریزدانه توسط جریان چگال لغزش توده‌ای سواحل نیز از پدیده‌های دیگری است که در تعدادی از سدها اتفاق می‌افتد و ممکن است حجم زیادی رسوب را وارد مخزن کند. همه این عوامل باعث می‌شود که به تدریج بخشی از حجم مخزن توسط رسوب اشغال شود. در مواقعی ممکن است حجم رسوب ورودی به مخزن در مقایسه با حجم مخزن کم باشد ولی به علت ترسیب آن‌ها در مکان‌های نامناسب» مثلا در محل ورودی به نیروگاه» مشکلات خاصی را ایجاد کند. از این رو پیش‌بینی الگوی توزیع رسوب در مخازن همه سدها بسیار اهمیت دارد. روش‌های پیش‌بینی توزیع رسوب با دقت بیش‌تر با استفاده از مدل‌های ریاضی صورت می‌گیرد که در فصل ۵ این راهنما آرایه شده است. مباحث این فصل بیش‌تر اختصاص به روش‌های تجربی پیش‌بینی توزیع رسوب دارد. ۱-۱-۳- نیمرخ طولی رسوب‌گذاری شکل (۱-۴) توزیع طولی رسوب‌گذاری در یک مخزن سد را به صورت نمونه نشان می‌دهد. همان‌طور که ملاحظه می‌شود. مخزن سد به سه بازه وجه بالایی ء قله" و پیشانی یا وجه پایینی " تقسیم شده است. در بازه اولی, دلتا با ترسیب مصالح درشت دانه تشکیل می‌شود. در این بازه با افزایش رقوم پیشانی یا نقطه عطف منحنی طولی رسوب‌گذاری, شیب به تدریج کاهش می‌یابد. انتهای این بازه آخرین مکانی است که مصالح درشت دانه مواد بستر تا آن فاصله منتقل می‌شوند. از این نقطه به بعد مصالح ریزدانه مواد بستر بر روی شیب تند ایجاد شده در جبهه پایین دست دلتا حرکت می‌نمایند ولی در فاصله کمی ترسیب می‌شوند. پس از آن بازه سومی است که عمدتا مصالح بسیار ریز توسط جریان گل آلود به آن بازه منتقل می‌شوند. شیب این بازه به خصوص در نزدیکی‌های سد افقی و یا حتی معکوس می‌باشد. در محل سد رسوبات ریز دانه تشکیل دریاچه گل‌آلود می‌دهند. علاوه بر مصالح بسیار ریزء مواد آلی که توسط آبزیان در درون مخزن تولید شده‌اند نیز در این مکان ترسیب می‌شود. ۵ 0561 ۱-۳۵ 1 ۳1۷۵۱ -2 ۵ ۳۳۵۳۵۹۵۱ -3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها بخشی از مواد درشت‌دانه به منطقه سوم شود که در این صورت نیمرخ عمقی رسوبات به صورت لایه لایه خواهد بود. به‌طور کلی چهار نوع ترسیب طولی در مخازن سدها تشخیص داده شده است که در شکل (۲-۴) نشان داده شده است. شکل ۱-۳- نمایش توزیع طولی رسوب‌گذاری در مخزن سد چهار نوع شکل رسوب‌گذاری نشان داده شده در شکل (۲-۴) به خصوصیات رسوب بستر رودخانه درصد رسوبات ریزدانه همراه جریان و نوع بهره‌برداری از مخزن بستگی دارد که دیلا توضیح داده می‌شود: - رسوب‌گذاری دلتایی" که بیش‌تر شامل ذرات درشت دانه (شن و ماسه) و بخش سیلت می‌باشد. این نوع ترسیب در مخازنی که نسبت حجم اولیه مخزن (۲) به حجم جریان ورودی (آ) زیاد می‌باشد و در آن‌ها تغییرات تراز سطح آب کم - رسوب‌گذاری گوه‌ای ا" بیش‌تر در مخازن کوچک و یا مخازن بزرگ که در زمان سیلاب سطح آب بسیار پایین آورده شود. به طوریکه جریان رودخآن‌های برقرار شود و رسوبات نهشته شده در دوردست در اثر فرسایش عمومی بستر" و فرسایش پس‌رونده " به نزدیکی سد منتقل شوند و در مخازنی که نسبت ۲/1 در آنها کوچک و نوع رسوبات ریزدانه هستند و یا این که تغییرات سالانه تراز سطح آب مخزن زیاد است نیز اتفاق می‌افتد. |- 6118 8 2- ۷۷/۵۵۶6 8 3- ۳۳۵8۲655[۷6 0 4- 1161۳08۲6551۷6 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد له َ یت سا ارسوب گذاری نواری یگ رسوب گذاری دلتائی یا هوک یراذگ بوسر تا 1 شکل ۴- ۲- نمایش چهار نوع ترسیب طولی در مخزن سدها [۱۰۳] (معمول‌ترین نوع رسوب‌گذاری دلتا و نواری هستند و رسوب‌گذاری گوه ای بندرت و در شرایط خاصی به‌وجود می‌آید) - رسوب‌گذاری مخروطی " نوع معمول رسوب‌گذاری در مخازن طویل می‌باشد. در این نوع رسوب‌گذاری دانه‌بندی رسوبات هر چه به سمت سد نزدیکتر شودء ریزتر می‌گردد. - رسوب‌گذاری یکنواخت یا نواری هر چند که این نوع رسوب‌گذاری غیرمعمول است ولی ممکن است در مخازن کم عرض با تغییرات سطح آب زیاد اتفاق افتد. چنین نوع رسوب‌گذاری در مخازنی که نسبت ۲/1 زیاد است. رخ می‌دهد. شکل (۲-۴) نیز وضعیت رسوب‌گذاری طولی را در یک مخزن بزرگ طویل نشان می‌دهد. منحنی دانه‌بندی رسوبات ترسیب شده نیز در این شکل نشان داده شده است. البته به علت متغیرهای بسیار زیادی که در عمل ترسیب دخالت دارند.ء این نوع رسوب‌گذاری ممکن است در مخازن دیگر اتفاق نیفتد و یا به عبارتی پروفیل طولی رسوب‌گذاری از مخزنی به مخزن دیگر متفاوت باشد. و 0 300 ۳ یه 6 ان ایا ی ب ۹ )ط) و کبس / 3 وی و 100 و > ب 6 0 مد مس ۹ / اه ۹ ۱ ابتدای دلنا ۴ جریان چگال | ام ۳ دریجه ۵- جبه پایینی دلتا 10 01 001 ۳ حجم غیرفعال ۶ جبهه بالایی دلتا اندازه ذرات رسوبی( میلیون متر مکعب) شکل ۴- ۳- نمایش مناطق رسوب‌گذاری طولی در مخزن بزرگ و طولانی [۱۰۳] 8 ۱-17306718 8 ۱0۳۲ (1] -2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها جدول ۴- ۱- معیارهای پیش‌بینی نحوه رسوب‌گذاری در مخزن [۱۶۱]! ۸۱ کر ۶ ۸۷۲ 5 دس 10 110 ۷ ۷ < 2‏ ره ی 095 05 ۸1 ۸1 ۸۱ |[ > [.( > سس ک [. 1 سس ۱ 110 110 110 (1۱980) 100[ ۷ ۷ ۷ گور و ات گرم که گمرمروو0 025 2 ۳ 05 05 05 (1977) 1۵۵ رقم ون وووم ک ۱2 دوم ۹ ود ۱- توضیح در رابطه با جدول (۱-۴): در این جدول, ۸1 تغییرات تراز سطح آب در دوره 413۸1 110 ارتفاع آب بالای دریجه‌های عمقی در دوره 11(۸1 0 ححم رسوب ورودی در دوره زمان ۸۸ (4: 1 :) غلظت وزنی رسوب ورودی ۳۵:۱ بده متوسط جریان 00ه: 2 :۷ حجم متوسط مخزن در مدت زمان ۸۱ (413 و 1 وزن مخصوص اشباع رسوب نهشته شده (71: 1). به طور مثال چنان‌چه شرایط در مخزن سد طوری باشد که معیار 0.15 > 1 و2 < 0 برقرار باشدء در آن صورت 0 5 نوع رسوب‌گذاری در این مخزن به صورت دلتا خواهد بود. ۸۸ فاصله زمانی بین آبنگاری‌ها می‌باشد. ۲-۱-۳- دلتا دلتا در محل ورود رودخانه به مخزن تشکیل و به تدریج به پایین‌دست و بالادست کشیده می‌شود. به طور کلی دلتاهای تشکیل شده در مخازن سدها دارای سه مشخصه می‌باشند: - دانه‌بندی رسوبات نیز در جبهه بالادست و جبهه پایین‌دست قله کاملا متفاوت می‌باشد. دانه‌بندی ذرات رسوبی در جبرمه - تراز قله بستگی به نوع بهره‌برداری از مخزن سد و عمق مخزن دارد. در مخازن عمیق که در ترازهای متفاوتی مورد سرعت ۲ کیلومتر در سال به سمت پایین دست و همزمان با سرعت ۲/۶ کیلومتر در سال به بالادست کشیده شد. با رسیدن دلنا به نقاط عمیق و عریض مخزنء سرعت رشد آن کاهش می‌یابد. با توسعه دلتا به سمت پایین‌دست. ذرات درشست دانه بر روی ذرات ریزدانه ترسیب می‌شوند. مصالح درشت دانه نظیر قلوه سنگ باعث تشکیل توده‌ای عظیم دلتا می‌شود و با بالا فرسایش می‌یابد. شکل (۵-۴) پدیده رسوب‌گذاری و فرسایش مجدد را در محل تشکیل دلتا در مخزن سد مک ناری نشان می‌دهد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۶ 7 سر نیم رخ طولی دلتا شکل ۴-۴- وضعیت تشکیل و توسعه دلتا در سال‌های مختلف (سد باکرا در کشور هند) [۱۶۳] رشد دلتا را می‌توان با اطلاع از مقدار شیب دلتا پیش‌بینی کرد و از این طریق تراز سطح آب در زمان سیلاب را می‌توان برآورد کرد. همان‌طور که در شکل (۴ ۴) دیده می‌شود.ء دلنتا دارای دو شیب کند و تند به ترتیب در وجه بالایی و بیشانی آن است. شیب دلتا مهم‌ترین پارامتری است که بر اساس آن می‌توان طول بالا آمدن بستر رودخانه بالا دست و حجم رسوب ذخیره شده را تعیین کرد. اطلاعات حاصل از سدهای آمریکا نشان داده است که شیب دلنا ممکن است از حداقل ۲۰ درصد شیب رودخانه اصلی تا صد در صد شیب رودخانه اصلی تغییر کند. شکل (۴ ۶) شیب وجه بالاا دست دلتا را در مقابل شیب رودخانه نشان می‌دهد. در تعدادی از مخازن شیب وجه بالایی دلنا برابر نصف شیب رودخانه اصلی است. البته با توجه به تغبیرات زیاد شیب وجه بالایی دلتا در مخازن مختلف, استفاده از مقادیر تقریسی در شیب تند پیشانی دلتا را می‌توان با استفاده از روابط تجربی یا از نتایج آبنگاری مخازن مشابه با تقریب تین کرد. نتایج اداره احیا اراضشی آمریکا نشان داده است که شیب بیشانی ۶/۵ برابر شیب وجه بالایی می‌باشد. اختلاف شیب تا صد برابر نیز گزارش شده است. در مخازنی که رسوبات بسیار ریزدانه وارد آن می‌شوند شیب پیشانی ممکن است تا ۱/۶ برابر شیب وجه بالایی هم باشد. به طور کلی رودخانه‌هایی که مصالح رسوبی درشت دانه حمل می‌کندء شیب پیشانی بسیار تندتری خواهند داشت تا مخازنی که رسوبات ریزدانه حمل می‌کنند. 0 ۱5۵ 100 مسر شکل ۵-۴- نمایش رسوب‌گذاری و فرسایش دلتا در سد مک‌ناری [۱۰۳] -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ی 10 3 هبح زمره 0۳۱۵۱ 07 ۱ ۵ 4 2 وپسه ۱۰ ۴ 100 1 چم ۸9۳۳۳ ۵۶ وف 023 ام 19 2 پ 01 15 ۰ 5 ۹ سا اس ۸ -*10 سکس رس ی 0 4 3ار2ا ۹ 06۳/6 ۳ :! تال تایه رسمه هه) هم 7 ز ۰ سی 5 مه ی 1 0 مر 68۵ : حشو دس رخ اسان ام ۳ 1 ا 103 ناه س 0 0 تنم و هن وی کت 0 وه( ومی ۶ اسب رصح ک وم : ات ستاو 7 22 ۳ سس ۰ 10*4 0 6 4 2 6810 4 2 مهو ب 2 کوووع چ و 104 شیب رودخانه شکل (۷-۴) نیز داده‌های حاصل از ۴۵ مخزن را در رابطه با شیب وجه بالایی دلتا در مقابل شیب اصلی رودخانه نشان می‌دهد. [5 تمه من ۳ 0 ۹ ار ام : 3 ۳ 1 : کر 11 : ۳ رد سا , 10 1071 10 در 10 شیب بستر رودخانه شکل ۴- ۷- تغییرات شیب وجه بالایی دلتا در مقابل شیب رودخانه [۱۶۵] همان‌طور که ملاحظه می‌شود. خطوط رسم شده در شکل (۷-۴) دارای معادلاتی به صورت زیر می‌باشند. در این روابط ۹5 شب رودخانه و 5 شب وجه بالایی دلتا است. با توجه بده روابط ارایه شده ملاحظه می‌شود که مقدار شیب تعادلی وجه بالایی دلتاء کوچک‌تر از شیب اصلی رودخانه است. مقدار شیب تعادلی به عوامل مختلفی بستگی دارد. این عوامل عبارتند از: بده غالب (بده با دوره بازگشت ۱/۵ ساله) زد دخانهء دانه‌بند اد بستر ظرفیت انتقا ب» مرفولوز دخانه و ز زد ب (بده با دوره بار زبری رو ی مواد بستر ۰ رسوب. مرفولوری رو و دوع تر کیب رسوب به صورت بار معلق یا بار بستر. شرایطی هم که باید حاصل شود تا شیب وجه بالائی دلتا به حالت تعادل برسد عبارتند -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۳ از: برقراری جریان یکنواخت» برقراری رابطه پیوستگی و قرار گرفتن رودخانه در شرایط رژزیم. روابط تجربی متعددی برای شیب تعادلی ارایه شده‌اند که تعدادی از آن‌ها به شرح زیر است |[ ۱۶۱]: 0305 0 (۱-۴) ای 06 ۳ ۹ که در آن: * بده در واحد عرض در فصل پر آبی 13/۹۵0/۲ ۷ > سرعت متوسط سقوط ذرات رسوبی معلق (ع01/56) 039 0 (۲-۴) ای اس م5 0 که: < بده لبریز (3/۹۵0) ۲ - متوسط غلظت رسوب در فصل سیلابی 8/1۳7 0 >اندازه متوسط درات مصالح رسوبی بستر 5 ار 0:۱7 5 ۹ (۳-۴) اپ | ما سس 1۷ 00 5 1250 < اندازه متوسط درات رسوبی ورودی ۷7 < حجم مخزن متناسب با ارتفاع آب در مخزن و در صورت بار بستر: 017 5 (۴-۴) ( بکیم110 )0.79 5 ) < بده متوسط سالانه بر حسب (۳3/۹۵۵) ۳-۱-۳ پروفیل عرضی رسوب‌گذاری شکل (۸-۴) مقطع عرضی مخزن سدی را در سال‌های مختلف بهره‌برداری نشان می‌دهد. همان‌طور که ملاحظه می‌گردد. ایجاد گردد. سپس رسوب‌گذاری تقریبا در تمام عرض صورت خواهد گرفت. البته کاهش سطح آب مخزن و احیانا برقراری جریان -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۴ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ز 419 ۱ فرسایش سواحل ۹ 411 1967 ۹ و ات ما ام سا ماه مرش مر با سا سا سس زد سل حسا موو ک بستر اصلی ۱۹۵۳ ۳ ۱ ششسشسشسشسشسشسشسششششش- مهو 2000 1500 1000 530 0 فاصله (متر) شکل ۳۴ ۸- مقطع عرضی مخزن سد فرانسیس در سال‌های مختلف بهره‌برداری [۱۰۳] دلایل این که چرا مصالح رسوبی ابتدا در خطالقعر (تالوگ) رودخانه ترسیب می‌شوند. عبارتند از: - انتقال مواد توسط جریان چگال که دارای غلظت رسوب زیاد می‌باشد از خطالقصر صورت می‌گیرد که باعث ترسیب تدریجی می‌شود. - با توجه به تغییرات غلظت در عمق و این که غلظت رسوب همیشه در کف بیش‌تر است. نقاطی از عرض رودخانه که عمق بیش‌تری دارند دارای غلظت رسوب بیش‌تری نسبت به سایر نقاط عرض رودخانه هستند. در نتیجه در صورت ایجاد شرایط رسوب‌گذاری در کل عرض, رسوبات بیش‌تری در مکان‌های عمیق‌تر ترسیب می‌شود. - حتی اگر فرض شود که رسوب‌گذاری در عرض مخزن به صورت یکنواخت صورت می‌گیرد. مطمئنا با توجه به این که رسوب‌گذاری به عمق آب بستگی دارد. نرخ رسوب‌گذاری در محل‌های عمیق بیش‌تر خواهد بود. ۳-۱-۳- سایر عوامل موثر بر الگوی رسوب‌گذاری ۹ ۱-۴- سیلاب‌های بزرگ سیلاب‌های بزرگ, عامل اصلی ورود حجم زیادی از رسوب به مخازن سدها می‌باشند. وقوع این طوفان‌ها در زمان‌ها و شرایط مختلفی و در حوضه‌های فرعی متفاوتی اتفاق می‌افتد که باعث انتقال رسوب متفاوت (از نظر حجم و جنس) می‌گردد. چنین شرایطی باعث می‌گردد که رسوبات نهشته شده به صورت لایه لایه باشند. البته این حالت ممکن است در منطقه تشکیل دلتا به ندرت دیده شود ولی در بازه‌های دومی و سومی وجود دارد. به‌خصوص وجود لایه‌های ماسه در بین ذرات رسوبی بسیار ریزدانه در بازه سومی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۶۵ ۳۴ ۲-۳-۱ نحوه بهره‌برداری مخزن سد شرایط بهره‌برداری از مخزن سد. تاثیر بسیار زیادی بر وضعیت رسوب‌گذاری مخزن سد دارد. در مخازنی که تغییرات سالیانه سطح آب مخزن زیاد می‌باشدء مصالح بالادست دلتا ممکن است فرسایش یافته و در فاصله‌ای نزدیک‌تر به سد مجددا ترسیب شوند. شکل (۹-۴) نحوه‌ی انتقال دلتا را در اثر بهره‌برداری غلط از مخزن سدی در کشور نیال نشان می‌دهد. ترسیب رسوب در نزدیک سازه سد باعث ایجاد مشکلاتی در مخزن چون پر کردن زودهنگام حجم مرده سد و غیرقابل استفاده شدن دریچه‌های تحتانی می‌شود. هم‌چنین افزایش ارتفاع رسوب در این مکان ممکن است باعث ورود آن‌ها به نیروگاه و ایجاد خسارت به توربین‌ها گردد از این رو برای جلوگیری از پیشروی دلتا به سمت سد.ء ضروری است شرایط بهره‌برداری مخزن مورد توجه قرار گیرد. فرسایش پس‌رونده شکل ۴- ۹- نحوه‌ی انتقال دلتا در اثر بهره‌برداری غلط از مخزن سدی در کشور نیال [۵۳] ۳ ۳-۳-۱ لغزش توده‌ای سواحل مخزن مخازن سدها دارای سواحل طولانی می‌باشد از این رو امکان ایجاد ناپایداری در سواحل آن‌ها و بروز لشزش‌های توده‌ای وجود دارد که در این صورت نه تنها حجم زیادی رسوب به‌خصوص به بازه سوم و نزدیک سد وارد می‌کنند بلکه مخاطراتی را برای سازه‌های احداث شده در سواحل مخزن فراهم می‌کنند. لغزش ناگهانی توده سواحل نیز ممکن است امواج ناگهانی مرتفعی را ایجاد کند. بدترین واقعه از این نوع که تاکنون اتفاق افتاده مربوط به سد وایونت در ایتالیا است. در اثر این واقعه که در سال ۱۹۶۲ اتفاق افتادء توده‌ای به حجم ۲۴۰ میلیون متر مکعب با سرعت ۳۰ متر در ثانیه به درون مخزن سدی به حجم ۱۵۰ میلیون متر مکعصب لغزید. این عمل باعث تشکیل موج مرتفعی گردید. به طوریکه ارتفاع موج روی سرریز به حدود ۱۰۰ متر رسیده است. هر چند این سد قوسی با ارتفاع ۲۶۵ متر تخریب نگردید ولی این سانحه باعث غرق شدن ۲۶۰۰ نفر گردید. -------- صفحهٔ بعد -------- گر راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۴ ۴-۴۹- فرسایش در مخزن هر چند که معمولا پدیده رسوب‌گذاری در مخازن» پدیده‌ی غالب می‌باشد ولی فرسایش بستر نیز در شرایطی ممکن است اتفاق افتد. دو نوع فرسایش که در منطقه محل ورود جریان به مخزن مشاهده می‌شود عبارتند از: یکی فرسایش در اثر کاهش تراز سطح آب مخزن که در فصول خشک اتفاق می‌افتد و باعث می‌شود پس‌زدگی آب به فروافتادگی تبدیل و جریان رودخانه‌ای در محل تشکیل دلتا ایجاد و در نتیجه فرسایش پس‌رونده در بستر رودخانه به‌وجود آید. دومین نوع فرسایش نیز در همین منطقه و در زمان پرشدن مخزن و بالا آمدن سطح آب اتفاق می‌افتد. در چنین شرایطی معمولا تراز سطح آب تلاطم زیادی دارد که باعث فرسایش پیش‌رونده می‌گردد. در اثر پدیده فرسایش پس‌رونده» میزان رسوب منتقل شده به تدریج افزایش می‌یابد و رسوبات ممکن است تا نزدیکی‌های سد هم حمل شوند. ولی در اثر پدیده فرسایش پیش‌رونده رسوبات تا فاصله کم‌تری حمل می‌شوند زیرا با بالا آمدن سطح آب مخزن هم از میزان مصالح فرسایش یافته کم می‌شود هم در فاصله کم‌تری ترسیب می‌شوند. از این رو در بعضی از سدهاء تلاش می‌شود تابا ایجاد تمهیداتی, فرسایش پس‌رونده را ایجاد و یا تشدید نمایند تا بتوانند میزان رسوبات بیش‌تری را از مخزن به خارج منتقل کنند. در این رابطه به فصل ۸ مراجعه شود. روش‌های تجربی برای پیش‌بینی فرسایش نیز به‌وجود آمده‌اند. برای این منظور معادله پیوستگی رسوب را می‌توان در بازه‌ای که فرسایش اتفاق افتاده به صورت زیر نوشت: (۵-۳) 01 - مو) < ۸۷ که در آن "7 وزن مخصوص مواد ترسیب شده است و ۸۷ حجمی است که در زمان ۸1 فرسایش یافته است. ,0 و0 نیز مقدار بده رسوب خروجی و ورودی می‌باشند. چنان‌چه بتوان مقدار م0 را برآورد کرد می‌توان مقدار ۸۷ را از رابطه فوق به‌دست آورد. مطالعات انجام شده در کشور چین نشان می‌دهد که می‌توان رابطه زیر را برقرار کرد [۱۶۵]: ۱6 2 که در آن 1 ضریبی است که به اندازه ذرات بستگی دارد و مقدار آن برای ذرات کوچک‌تر از ۰/۱ میلی‌متر برابر ۶۵۰و برای ذرات بزرگ‌تر از ۰/۱ میلی‌متر برابر ۳۰۰و برای ذرات چسبنده مقدار آن ۱۸۰ است. در این رابطه بده جریان خروجی (۰)3/۹۵۵ 5 شیب بستر و 3 نیز عرض رودخانه برحسب متر است. ۳ ۲- روش‌های تجربی پیش‌بینی الگوی رسوب‌گذاری با رسوب‌گذاری تدریجی در مخزنء منحنی ارتفاع - حجم مخزن نیز تغییر می‌کند. برای پیش‌بینی نحوه‌ی تغییرات این منحنی,» روش‌های تجربی برای برآورد توزیع رسوب در مخزن به وجود آمده‌اند. این روش‌ها هر چند به دقت روش‌های عددی نیستند ولی خیلی سریع‌تر هستند و به داده‌های اولیه کم‌تری نیاز دارند. پس از انجام عملیات نقشه‌برداری مخزن, از الگوی مشاهده شده توزیع رسوب می‌توان نوع روش تجربی مناسب را برای پیش‌بینی توزیع آن درآینده انتخاب کرد. توجه شود که روش‌های تجربی نمی‌توانند -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و براورد عمر مفید سد ۷ موقعیت نهشته‌شدن رسوبات را در مخزن پیش‌بینی کنند و تنها می‌توان با این روش‌ها تغبیرات ایجاد شده در روابط ارتفاع - حجم و ارتفاع - سطح مخزن را پیش‌بینی کرد. ۲-۴ ۱- ترسیب در مسیل‌ها " (بخش تعدیل سیلاب مخزن) مسیل‌ها مناطق حاشیه مخزن سد هستند که تنها در زمان‌های سیلابی مستغرق می‌شوند. به این مناطق بخش تعدیل سیلاب مخزن نیز گفته می‌شود. در نتیجه نرخ رسوب‌گذاری در این مناطق نسبت به سار مناطق مخزن کم‌تر است. چنان‌چه رسوبات زیادی به همراه سیلاب منتقل شوند و تراز سطح آب هم در زمان سیلاب به مدت زمان زیادی بالای تراز مسیل قرار گیرد. امکان نهشته‌شدن مواد در این مناطق زیاد خواهد بود. برای تخمین میزان رسوبات نهشته شده در این مناطق می‌توان از شکل (۱۰-۴) استفاده کرد. در این شکل محور عمودی شاخص مسیل و محور افقی در صدی از رسوبات که در مسیل‌ها تله‌اندازی شده‌اند را نشان می‌دهد. شاخص مسیل نیز توسط رابطه زیر تعریف می‌شود: (۷-۴) پر 1۳۳۳ - | ۲ ری 10 که در آن: ].۳< شاخص مسیل, «:10< عمق آب در مسیل (اختلاف تراز سطح آب تا بستر مسیل)» «10,,۲< عمق آب زیر بستر مسیل (اختلاف تراز بستر مسیل تا بستر مخزن)» ۳آ< درصد زمانی که تراز آب مخزن بالاتر از بستر مسیل قرار دارد. ۲-۳۴ ۲- توزیع رسوب زیر تراز عادی سطح آب مخزن روش‌های تجربی توزیع رسوب در مخزن سد توسط سازمان احیای اراضی آمریکا ارایه شده است و به طور گسترده استفاده می‌شود. این روش‌ها بر اساس چهار گام اساسی استوار است: الف- ابتدا حجم مواد رسوبی که باید در مخزن توزیع شود تعیین گردد. در مخازنی که قبلا عملیات نقشه‌برداری انجام گرفته است و حجم مواد نهشته شده تعیین گردیده, می‌توان فرض کرد که نرخ رسوب‌گذاری در آینده نیز با همین منوال صورت خواهدگرفت. در مورد سدهای جدید می‌توان تلفات حجم مخزن را با استفاده از میزان رسوب‌ورودی» راندمان تله‌اندازی و وزن مخصوص ظاهری رسوب تراکم یافته پیش‌بینی کرد. ب- با استفاده از وضعیت هندسی مخزن» منحنی استاندارد توزیع رسوب مربوط رسم می‌گردد. در مخازن موجود. از نتایج توزیع رسوب که با انجام عملیات نقشه‌برداری مخزن به دست آمده است در تعیین منحنی استاندارد استفاده می‌شود. ج- وقتی که رقوم مصالح نهشته شده در مخزن سد تعیین گردید. این رقوم ارتفاع تراز جدید بستر (صفر جدید اشل) خواهد بود. د- بابه کار بردن منحنی استاندارد تین شده مقدار توزیع رسوب بالای تراز جدید بستر محاسبه می‌گردد. سپس مقدار به دست آمده از منحنی‌های ارتفاع - سطح و ارتفاع - حجم مخزن کسر تا منحنی‌های اصلاح شده به دست آیند. قدم‌های فوق برای هر حجم رسوب ورودی مجددا برداشته می‌شود. روش فوق را می‌توان با استفاده از نرم‌افزارهایی چون |۳۳2۵ به سادگی انجام داد. 3 ام 1000] ۳ژ0/0و۵ 13 -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- 1 ۲۷۸۵۹۵۷۲ ۱ ۷ ۲۸۹۱۸۹۷۷ 2 ۵۸۵۵۸۵۶5 5 ۸ ۴۴ ۵ا 4 ۵۱۷ .5 ۷۷ ]۶۵۹۲ 6 1 ۳ 5ااشا۶ق ۲اش5 68۸۲ .8 ۲ ۸۲۷5 .9 ۱۵۸5 ۵۸۱70 ۱۱۰ 2 ۵ 6.0 4.۵0 2,0 ۵ا ۵6 ۵.4 02 درصد رسوب نهشته‌سده در مخزن ۳-۴ ۳- روش افزایش - سطح " فرض اساسی در این روش بر این است که احجام رسوب‌گذاری یکسان» با ضخامت یکسانی در مخزن ترسیب می‌شوند. البته توزیع رسوب‌گذاری از یک مخزن به مخزن دیگر متفاوت است ولی قابل پیش‌بینی است. هندسه مخزن» نوع بهره‌برداری و دانه‌بندی رسوب تماما روی نحوه توزیع رسوب تاثیر می‌گذارند. روش افزایش سطح بر پایه اصول ریاضی استوار می‌باشد و اولین بار توسط کریستوفانو " ارایه گردیده است. در این روش نهشته‌شدن رسوبات در یک مخزن توسط افزایش مساحت مخزن در هر ارتفاع به مقدار ثابت تخمین زده می‌شود. این روش به کمک رابطه زیر بیان می‌گردد: ٩- ۸) -۷0(+۷/۸-۴( که در آن: 5 حجم رسوباتی که باید در مخزن توزیع گردد (مترمکعب) < مساحت اولیه مخزن در ارتفاع صفر جدید" 1 عمق مخزن در حداکثر سطح نرمال آب (متر) < عمق رسوبات نهشته شده بر حسب متر (ارتفاع صفر جدید) > حجم رسوبات در زیر ارتفاع صفر جدید (مترمکعب) رابطه (۸-۴) در حقیقت بیانگر این مطلب است که کل حجم رسوبات 5 شامل قسمتی است که به طور یکنواخت در ارتفاع ۹۵ ۸۳۵۵-110۳۵1۵ -| 20 1 م70۳0 ۲10۳ -3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۳۹ ۳-۴ ۴- روش تجربی کاهش سطح ! این روش بر پایه نتایج واقعی حاصل از مخازن بزرگ به دست آمده است. بررسی‌های آبنگاری سدهای مختلف نشان داده است که رابطه‌ای بین شکل مخزن و درصد رسوبات نهشته شده در عمق‌های مختلف مخزن وجود دارد. با توجه به این مطلب. برلند و میلر براساس تحلیل ۲۰ سد در ایالات متحده, مخازن را به ۴ نوع استاندارد مطابق جدول (۲-۴) طبقه‌بندی نمودند. روش تجربی کاهش سطح برای تعیین توزیع احتمالی رسوبات, در دو مرحله به شرح زیر انجام می‌گیرد: - مرحله اول : دسته‌بندی مخزن مورد نظر در یکی از چهار نوع تیپ منحنی استاندارد. مطابق جدول (۲-۴). - مرحله دوم : انجام محاسبات توزیع رسوبات نهشته شده در ارتفاعات مختلف مخزن با آزمون و خطا و با استفاده از متوسط مساحت انتهایی در هر دو ارتفاع متوالی و به کار بردن فرمول منشوری برای برآورد حجم رسوب, تا زمانی که حجم تجمعی رسوب محاسبه شده مساوی حجم رسوب تعیین شده از قبل گردد. مقدار پارامتر 1۷ در جدول (۲-۴) بدین ترتیب تعیین می‌گردد که ابتدا ظرفیت مخزن (بر روی محور افقی) و عمق مخزن (بر روی محور عمودی) در یک کاغد تمام لگاریتمی رسم می‌شود. سپس عکس شیب خط حاصل محاسبه می‌گردد که برابر مقدار 1۷ می‌باشد همان‌طور که در شکل (۱۱-۴) نشان داده شده است. شکل (۱۳-۴) نیز مقدار 11 را در تعدادی از سدهای ایران نشان می‌دهد. جدول ۴ ۲- شماره یا نوع استاندارد مخازن [۱۴۷] ال اس 8 ی ک کوط ی ال 06 1۷08 2 نا 17۶۵ ۱۵0 ۰067 (0] ۰۹۱۲۵6 32 ۳ 028 ۸(۰) #م‌داگ 5و3 :۴ شکل ۴ ۱۱ مقادیر مختلف 11 در روش کاهش سطح [۱۴۷] ۱- ۳۱۳۵۵ [ 3۳62 ۳۵0611011 104 2- ]6۵ 3- [11 4- 086 [[(| 81-۳۵۵۱ام ۲1۵0۵0 -5 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها توجه شود که مقدار (11 با افزایش نسبت رسوبات به ظرفیت مخزن تغییر می‌کند. شکل ۱۳-۴ تغییرات 17 در سد دز را در سال‌های مختلف نشان می‌دهد. به طوری که مخزن مورد نظر از تیپ استاندارد مخازن منحرف می‌شود که در این صورت روش کاهش سطح کم‌تر کاربرد دارد. با مراجعه به منحنی‌های ارتفاع - سطح و ارتفاع - حجم اولیه مخزن و با داشتن میزان رسوباتی که در طی مدت معین در پشت سد جمع خواهد شد.ء می‌توان با چندین تقریب حجم رسوب محاسبه شده را با حجم رسوب تعیین‌شده از قبل برابر نمود. بدین ترتیب ارتفاع رسوب جمع شده در مخزن محاسبه خواهد شد. این روش می‌تواند برای هر محدوده‌ای از عمق مخزن تا حداکثر سطح آب به کار برده شود. نهایتا منحنی‌های ارتفاع - سطح و ارتفاع - حجم مخزن پس از رسوب‌گذاری ترسیم می‌گردد. که از 1۷۵ ,58 2 ها |[ 12۳۵ ,2.77 ۴ یاه 10 ۵۱ [ الف - سد دز ب- سد درود زن از 19۵۶ ,245 ۲۱*۹ 100 1۵ فلرفیت [ میلیون متر مب ) ج- سد شهید عباسپور شکل۱۳۲-۴- مقدار 11۱ در تعدادی از سدهای ایران [۲۳] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد )۷ 4 دی 1۱.34 34 ۰ 0.۹194 41 8 ۷ 00 4 + *م ۰ " 7 706 , ۱.93 > بر 77 77 ۰ 2.96 > جر ت۳۳ ۹ ۱0۵ تقرفیت [ میلیون هتر مکعپ ) الف- سال ۱۳۴۱ ب- سال ۱۳۶۲ ااا »7+۵ ,245 »۷ 190 10 ظلر فیت ( میلیون متر مکمپ ) ج- سال ۱۳۷۶ شکل ۴ ۱۳ تغییرات مقدار 17۱ و نوع مخزن در سد دز نسبت به زمان [۳۲۳] بنابراین» از این روش به خوبی می‌توان برای کنترل اولیه توزیع احتمالی رسوب استفاده کرد. در روش تجربی کاهش سطح» ضریب عمق نسبی به صورت زیر تعریف می‌گردد: 0 - )۹-۴( که در آن: ۷ تراز ارتفاعی از کف مخزن 1[ اختلاف ارتفاع بین سطح تراز نرمال آب (تاج سرریز) و تراز کف مخزن در هر عمق نسبیء یک مساحت نسبی رسویات وجود دارد. این مساحت بر طبق روابط تجربی به دست آمده توسط برلند و برای هر یک از انواع تیپ مخازن در جدول (۳-۴) ارایه شده است. لازم به توضیح است که ستون دوم این جدول روابط ارایه شده توسط برلند و میلر و ستون سوم جدول روابط اصلاح شده توسط مودی را بیان می‌کنند که هر دو برای مقایسه در یک جدول برای انواع تیپ‌های مخازن آورده شده‌اند. -------- صفحهٔ بعد -------- جدول ۴- ۳- مقایسه بین روابط به‌دست آمده توسط برلند و میلر و مودی برای مساحت نسبی رسوب [۲۳] ا 470۹0-02 3 ی لا 4 - |)2.324005 - ۵ 4۱( - |) 00:57 2.487 - ۵ ۸1523801080 219077 0 1 در این جدول, 8 مساحت نسبی و ] عمق نسبی است. شکل‌های (۱۳-۴ الف) و (۱۳-۴ ب) ترسیم سطح نسبی رسوب درمقابل عمق نسبی را برای روش‌های مودی و برلند و میلر نشان می‌دهند. ]1 ۷۵ (۱۰-۴) ۹1 ۷ ا + ۸0۷ ۳ س در این معادله متغیرهای به کار رفته عبارتند از: 5 حجم کل رسوب که در مخزن نهشته می‌شود. الف - روش مودی ب- روش برلند و میلر -------- صفحهٔ بعد -------- <* تراز بستر رسوبات پس از انباشت رسوب ۸- سطح مخزن در ترازهای مختلف ل(ل- جزر ارتفاع 2 <* سطح نسبی رسوب است که پس از انتخاب نوع مخزن» مقادیر آن به ازای مقادیر مختلف عمق نسبی 7 قابل محاسبه است. > ضریب تناسب جهت تبدیل سطح نسبی رسوب به سطح واقعی و از رابطه(۱۱-۴) به‌دست می‌آید: ۰ 10 ۸ )۱۱-۴( که در آن: 0 < سطح واقعی مخزن در تراز ۷ 0 > سطح نسبی مخزن در تراز ۷ ترم اول معادله (۱۰-۴) حجم رسوبات ته‌نشین شده از کف تا ارتفاع و۷ و ترم دوم آن حجم رسوبات از تراز ۷ تا تراز نرمال سد خواهد بود. با انتگرال‌گیری از معادله اخیر و پس از ساده نمودن, معادله زیر حاصل می‌شود: )۱۲-۴( که ۵ > حجم واقعی و نسبی مخزن در تراز و۷ 0 < سطح نسبی و واقعی مخزن در تراز و۷ در روش مودی هدف محاسبه ۰۷0 یعنی تعیین عمق رسوبات نهشته شده در مخزن می‌باشد. جمهت تعیین م۷0 توابع رم و (13*)0 به صورت زیر تعریف می‌شوند: ۳ (م)4 ٩5-۷ (۱۴-۴) ال ۷ با توجه به این که ۳۳ 7 | است. در نتیجه: 5-۵ (۱۵-۴) تسام یس «برم ۲10۰۸ 1 ارتفاع کف مخزن تا تراز نرمال سطح آب مخزن (م)] > تابعی از عمق نسبی» سطح نسبی» حجم نسبی مخزن بر اساس یکی از چهار نوع مخزن (11)0 < تابعی از عمق» سطح و حجم مخزن و نیز حجم رسوبات درون مخزن برای مخزن موردنظر -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها 5 < حجم کل رسوبات ورودی به مخزن که نهشته می‌شود زرم ۸ > سطح مخزن در تراز داده شده در شکل (۱۵-۴) منحنی‌های (1)۳ برحسب عمق نسبی آ برای هر یک از تیپ‌های مختلف مخزن نشان داده شده است. 02 04 با توجه به معادله (۱۳-۴) ملاحظه می‌گردد که برای محاسبه عمق رسوبات در سدها باید معادللات (۱۳-۴) و (۱۴-۴) با یکدیگر مساوی شوند. این کار به صورت نموداری می‌تواند انجام گیرد. با رسم مقادیر (13:)0 از رابطه (۱۵-۴) بر روی شکل (۱۵-۴) و امتداد آن تا جایی که منحنی مربوط به معادله (۱۲-۴) را که برای انواع مختلف مخازن رسم شده قطع نماید. محل تلاقی خط رسم شده با منحنی مربوط به مخزن دردست مطالعه مقدار ] یاعمق نسبی رسوبات است. مقدار و از ضرب ۲ در ]] تعیین می‌شود. منحنی‌های ظرفیت تحلیلی و طراحی مساحت که توسط مودی اصلاح شده به صورت زیر تعریف می‌شوند: 2)0( * ۳ )1-* 0) + 1, + 1۱۶-۴( ۳ (۱۷-۴) .)2 ,| <(۷)۵ مقادیر پارامترهای 1 و 3 به کمک تحلیل رگرسیون و روش کم‌ترین مجذور مربعات با منطبق نمودن منحنی ارایه شده در معادله نمودن محموع مربعات اختلاف با مقادیر تحلیلی قابل انجام است. مودی نتیجه گرفت که منحنی آرایه شده در شکل (۱۶-۴) کاملا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۷۵ اسلا اساسلا ۲ ی لب مر رس درصد هه شدن رسوب شکل ۱۶-۴ منحنی‌های برازش داده شده برای انواع مختلف مخازن [۱۴۷] جدول ۳-۴- مقایسه مقادیر 11 و :1 آرایه شده توسط برلند و میلر و مودی [۱۳۷] در ایران اغلب محققین و طراحان جهت برآورد توزیع رسوب در مخزن از روش‌های کاهش سطح و افزایش سطح استفاده کرده‌اند. این کار در سدهای دزء سفید رود درودزن» کرج و لتیان انجام شده است. قمشی در سال ۱۳۶۷ نحوه رسوب‌گذاری در سد دز را مورد مطالعه قرار داده و در این رابطه از روش‌های تحربی کاهش سطح استفاده کرده است. منحنی‌های سطح - ححم- ارتفاع اولیه سد موجود بوده است. قمشی نتیحه گرفت که بعد از ۱۱۴ سال,» رسوبات نیمی از ظرفیت اولیه مخزن را دربر می‌گیرد و بعد از ۱۹۴ سال ۸۰ درصد از ظرفیت اولیه مخزن» توسط رسوبات اشغال می‌شود. هم‌چنین طبق نتایج روش کاهش سطح مشخص گردید که ۳۹ سال بعد از بهره‌برداری سدء رسوبات در پشت سد تا مرکز دریچه‌های آبیاری سد می‌رسند و ۸۲ سال بعد از بهره‌برداری» رسوبات تا رقوم لبه دریجه توربین‌ها خواهند رسید که ممکن است مسایلی را به همراه داشته باشد. رهنمایی روش‌های افزایش سطح و کاهش سطح را برای تعیین توزیع رسوبات مخزن سد کرج به کار برده و نتایج حاصله را با اندازه‌گیری‌های انجام شده در سال ۱۳۷۰ مقایسه کرده است. در این مطالعه مقادیر سطح و ححم در ترازهای مختلف مخزن, از روش‌های کاهش سطح و افزایش سطح محاسبه شده و با مقادیر واقعی متناظر آن‌ها که با اندازه‌گیری صحرایی به‌دست آمده مقایسه گردیده است. حجم‌های حاصل از دو روش تجربی,» در رقوم‌های بالایی تقریبا با هم برابر بودند و نسبت به مقادیر واقعصی, خطای ناچیزی داشتند. در رقوم های متوسط تفاوت مختصری بین سه روش مشاهده شد و در رقوم‌های پایین تفاوت دو روش کاهش سطح و افزایش سطح زیادتر می‌شود و اگر چه هر دو روش نسبت به مقادیر واقعی (اندازه‌گیری شده) خطای قابل توجهی دارند ولی نتایج حاصل از روش کاهش سطح به مقادیر واقعی نزدیک‌تر است. لذا روش کاهش سطح برای مخزن سد کرج نتایج بهتری داده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها عابدینی و طالب بیدختی (۱۳۶۸) نحوه توزیع رسوب در مخزن سد درودزن را با استفاده از روش کاهش سطح مورد بررسی قرار دادند. در آن‌ها را به طور مستقیم محاسبه می‌نماید که در سد درودزن بعد از گذشت ۵۰ سال رسوبات در پشت سد تا ارتفاع ۱۲/۲ متر بالا می‌آید. تقوی و طالب بیدختی (۱۳۷۴) توزیع رسوب در مخازن سدهای درودزن» دزء لتیان» کرج و سفیدرود را مورد بررسی قرار دادند. سد دز متوسط خطا از روش کاهش سطح ۲/۸۹ درصد و از روش افزایش سطح ۲/۲۶ درصد.ء برای سد لتیان متوسط خطا از روش کاهش سطح ۱۴/۴۹ و از روش افزایش سطح ۲۳/۷۲ و برای سد کرج متوسط خطا از روش کاهش سطح ۴۲/۱۵ و از روش افزایش کاهش سطح می‌باشد و هر دو روش دارای دقت قابل قبولی است. شعبانلو (۱۳۷۹) نیز در یک مطالعه جامع به بررسی نحوه رسوب‌گذاری در سدهای اکباتان, امیر کبیر»ء درودزن» دزء زاینده‌رود»ء طرق, قشلاق, کارده, لتیان و مغان با به‌کار بردن روش‌های کاهش سطح و افزایش سطح اقدام نمود. نتایج این مطالعه نشان داد که مقادیر خطا در رقوم‌های پایین مخزن بسیار بالا است. زیرا در این رقوم تاثیر توپوگرافی به دلیل حجم کم بیش‌تر است. شعبانلو میزان متوسط خطا و انحراف معیار مقادیر محاسبه شده با داده‌های آبنگاری سدهای فوق را به شرح جدول (۴- ۵) ارایه کرد. در این جدول هم این است که این روش‌ها بر اساس تعداد اندکی متغیر مستقل بنا نهاده شده‌اند. هم‌چنین طلوعی (۱۹۸۹) روش‌های تجربی را در مخزن سد سفید رود اعمال و نتیجه گرفت که روش کاهش سطح به داده‌های هیدروگرافی مخزن نزدیک‌تر است. جدول ۵-۴- مقادیر خطا و انحراف معیار در تعدادی از سدهای ایران [۳۲۳] تا ] نا رک | تا ی ووشو ره اد اس : ۱ ۳- ۳۲- عمر مفید سد مخازن سدها به تدریج از رسوب پر می‌شود و مدت زمانی که حجم باقیمانده مخزن آنقدر کم باشد که اهداف مورد نظر اولیه عوامل زیادی از جمله به میزان رسوب نهشته شده در مخزن» وزن مخصوص رسوب نهشته شده و شرایط بهره‌برداری از مخزن بستگی دارد که در این قسمت توضیح داده می‌شوند. |- 11680۲۷۵1۲ |6۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و براورد عمر مفید سد ۳۷ ۱-۳-۳۴- راندمان تله‌اندازی! راندمان تله‌اندازی مخزن عبارت است از درصدی از میزان رسوب ورودی که در یک دوره مشخص در مخزن بافی می‌ماند. به عبارت ریاضی می‌توان نوشت: (۱۸-۴) 0 ۹۹۵ وم 05 که در آن [ < راندمان تله‌اندازی بر حسب درصد 5۱ < حجم رسوب ورودی به مخزن سد در سال 0 < حجم رسوب خروجی از مخزن سد در سال با توجه به این که مقدار رسوب ورودی یا رسوب خروجی و یا هر دو نسبت به زمان تغییر می‌کنند. راندمان تله‌اندازی نیز یک متغیر زمانی است و در طول عمر مخزن تغییر می‌کند به طوری که ممکن است میزان راندمان تله‌اندازی تا ۵۰ درصد نسبت به مقدار اولیه آن تغییر کند. تعیین راندمان تله‌اندازی از این نظر اهمیت دارد که با استفاده از آن می‌توان حجم از دست رفته مخزن را در هرسال بر آورد کرد. مقدار تلفات حجم مخزن که سالانه پر از رسوب می‌شود را می‌توان به صورت زیر نوشت: (۱۹-۴) 0و ی ای که در آن ,ح حجم مخزن در ابتدای هر سال می‌باشد. با ضرب کردن سمت راست معادله فوق در می‌توان نوشت: (۲۰-۴) هل ی جر ملک ۷ ی ۹ ۳ نو که در آن: راندمان تله‌اندازی» 5۱ وزن رسوب ورودی به مخزن سد می‌باشد. بنابراین با داشتن مقدار ] و ری۷) حجم رسوب ورودی سالانه و و استفاده از رابطه (۲۰-۴)» می‌توان مقدار درصد تلفات حجحم مخزن در هر سال را محاسبه کرد که در بند ۲-۲-۴ توضیح داده شده است. ۴ ۳ ۱-۱- عوامل موثر بر راندمان تله‌اندازی خصوصیات هیدرولیکی مخزن و هم‌چنین خصوصیات رسوب از مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار بر راندمان تله‌اندازی می‌باشند. عوامل هیدرولیکی مخزن عبارتند از: الف- نسبت حجم ذخیره مخزن به حجم جریان آب ورودی د- شرایط بهره‌برداری از مخزن هزات ۱-۵۸۶۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها نسبت حجم ذخیره مخزن به حجم جریان ورودی معرف مدت زمان انتقال جریان در مخزن می‌باشد. به طوری که هر چه این مدت افزایش یابد. سرعت متوسط انتقال جریان و هم‌چنین شدت تلاطم جریان کاهش می‌یابد که در نتیجه میزان نهشته شدن مواد رسوبی افزایش می‌یابد. یا به عبارتی می‌توان گفت که مقدار راندمان تله‌اندازی افزایش می‌یاید. شکل مخزن نیز معرف میزان تاثیر مدت زمان انتقال می‌باشد. در بعضی از مخازن به دلیل شکل خاص مخزن» جریان در بخشی از آن وجود ندارد در نتیجه در این مخازن هر چند مقدار نسبت حجم مخزن به جریان ورودی ممکن است زیاد باشد ولی مقدار رسوب نهشته شده کم و یا راندمان تله‌اندازی کم‌تر خواهد بود. موقعیت دریچه‌های تحتانی به خصوص اگر از آنها برای خروج جریان‌های غلیظ (چگال) استفاده شود نیز ممکن است باعث کاهش راندمان تله‌اندازی مصالح ریزدانه رس گردد. پایین آوردن سطح آب مخزن نیز باعث خواهد شد مدت زمان انتقال جریان در مخزن افزایش و در نتیجه کاهش راندمان تله‌اندازی را سبب گردد. چنین شرایطی به‌خصوص در زمان سیلاب باعث نهشته شدن رسوب کم‌تری در مخزن می‌گردد. خصوصیات رسوب که نقش موثری در میزان راندمان تله‌اندازی دارند عبارتند از: الف- دانه‌بندی رسوب ورودی ب- شکل دره ج- رفتار رسوبات ریزدانه در شرایط مختلف درجه حرارت. غلظتء ترکیب مواد شیمیایی» جریان‌های ثانویه و شدت آشفتگی جریان. اندازه ذرات و شکل ذرات روی سرعت سقوط درات تاثیر دارند. رسوبات ریزدانه نظیر رس و لای معمولا تا رسیدن به دریجه‌های درجه حرارت» غلظت و ترکیب شیمیایی آب نیز روی سرعت سقوط ذرات و در نتیجه ترسیب آنها موثر هستند. ۴ ۳ ۲-۱- روش‌های برآورد راندمان تله‌اندازی ۴ ۳ ۱-۲-۱- روش ظرفیت حوضه یا روش براون این روش توسط براون بر اساس مطالعات تحربی از سدهای آمریکا ارایه شده است. در این روش راندمان تله‌اندازی به صورت تابعی از نسبت ححجم مخزن (-)) به سطح حوضه (۷۷) تعریف شده است. منحنی آرایه شده توسط براون در شکل (۴- ۱۷) نشان داده شده است: 75 10 )»/ شکل ۴ ۹۷ منحنی براون برای تعیین راندمان تله‌اندازی ۳۱] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ها منحنی بالا و پایین حدود داده‌های تجربی را نشان می‌دهد. در بیش‌تر مواقع از منحنی وسطی استفاده می‌شود. معادله این منحنی به شرح زیر است: 1 (۲۱-۴) پ--- | |100<,] ِ چا +1 ِ ۷ مخزرن و مساحت حوضه برای تعیین راندمان تله‌اندازی استفاده می‌کند و از این رو در شرایطی استفاده می‌شود که تما این دو متغیر ۳ ۳ ۲-۲-۱ روش حجم - جریان یا روش برون این روش توسط برون و بر اساس مطالعات انجام شده بر روی نزدیک به ۲۰۰ مخزن سد در آمریکا به وجود آمده است. در این روش مقدار راندمان تله‌اندازی به نسبت حجم اولیه مخزن به مقدار حجم جریان ورودی سالانه ارتباط داده شده است. شکل (۱۸-۴) منحنی‌های به وجود آمده توسط برون را نشان می‌دهد. از این منحنی‌ها نمی‌توان برای حوضچه‌های ترسیب یا مخازنی که معمولا خالی هستند استفاده کرد. در این شکل نیز سه منحنی آرایه شده است که منحنی‌های بالا و پایین تما محدوده‌ی داده‌ها را نشان می‌دهند و منحنی میانیء برای اهداف طراحی استفاده می‌شود. معادله این منحنی به شرح زیر است: (۲۲-۴) رو ۱001 - 6 و یا 1.5 ۱ (۲۳-۴) 3-۱0۱۱ بر اساس مطالعات اداره مهندسین ارتش آمریکاء رابطه برون دقیق‌تر از رابطه براون می‌باشد. هت سس ات 3 ۹ ۱909 سس 111 ی ۹ و دا سرل سس رسرص لا و ۹ و مصوسست وا بر را رو و ی ده 5 سس سس بل ما ۳ ری ۳ به چکس یت زیت جح و بط م۴ 0 ۳ بط 91 شکل ۴ ۱۸ منحنی برون برای تعیین راندمان تله‌اندازی [۳۳] -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۳ ۳ ۳-۲-۱ روش ساخص رسوب و یا روش چرچیل چرچیل نیز در سال ۱۹۴۸ روش تجربی را برای محاسبه راندمان تله‌اندازی ارایه داد. در این روش درصد رسوبات خارج شده از عبارت است از نسبت طول مدت انتقال به سرعت متوسط جریان در مخزن و یا به عبارتی برابر است با: ۷ 1۳ ۹ )۲۵-۴( 1] (۲۶-۴) طل- ۷ ار که در آن ۳۸ حجم مخزن در تراز عاای سطح آب و 10 مقدار بده متوسط جریان ورودی روزانه و ,۸ هم سطح مقطع متوسط (۲۷-۴) خلت - و۸ با ترکیب روابط فوق می‌توان مقدار شاخص رسوب را از رابطه زیر هم به دست آورد: 2 (۴۰) _ بجشهی) (۲۸-۴) ی نا )) 13 جضه 0[ [[ ۱11 | ک 9 بلج 048 ررط ۱۱۹۱۵۱۵۵9۷۵ 6 موه ماه ال ف.. اسو و و8۸ ات 1 > ۱9۵2 اس 0 010 2 !1 8 2 مور 1 موه ی ۱93808 ۳ مرراوعب و۲ 7 ۱۱28 مرو و رو موق ۵و۱ ازاوال ۷( 01:ع 509 ۵ 09460 ۵0۱۵ 0 !1 لاوس لا ومع ون رد م۵ سا لمات بل 6۵ .و۸ 8 یک ک ۳ وی اه ما۴۵ 01 ا#اعال ک 42 800 * ومنفومم ۳۹۲۴۵۵۱ | موو ۵2 یتش این 91 ۱948 ۱۱ لا یور ۱۱۷۱ 8۵88111 ۱۱۳۵ نس : 6 ههد +مفم ا۸۵ ۵ ۳۵:۸ 5۹20۲7۵ 6 وال * هط شکل ۴ ۹ منحنی چرجیل برای تعیین راندمان تله‌اندازی [۳۴] ]|- ۹۵۵1۱۵۱ ۱1۵0 40 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد )۸ خروجی از سد از شکل (۱۹-۴) تعیین می‌شود. سپس این مقدار از ۱۰۰ کسر می‌گردد تا راندمان تله‌اندازی محاسبه شود. ۴ ۳ ۳-۱- روش تجربی محاسبه درصد تلفات حجم مخزن براساس مطالعات انجام شده در مخازن واقع در حوضه‌های شمال و شمال غرب چین و برای مخازن کوچک و متوسط رابطه زیر برای محاسبه درصد تلفات سالانه ححجم مخزن استخراج شده است [۱۶۱]: 0.8 (۲۹-۴) اک 0-02 در این رابطه: > درصد تلفات سالانه حجم مخزن < نرخ فرسایش سالانه حوضه بالادست مخزن (تن در هر کیلومتر مربع) حجم اولیه مخزن (*1) ۸ > سطح حوضه بالادست مخزن (*) ۳ ۳-۱-۳ تغییرات راندمان تله‌اندازی با زمان براساس مطالعات دانشگاه‌های سینگوای چین» مقدار راندمان تله‌اندازی با زمان مطابق رابطه زیر تغییر می‌کند [۱۶۱]. 1 ۷ ۳ 1 )۳۰-۴( ۷ 0 که در آن ,]" راندمان تله‌اندازی در زمان ۲ و ,7 راندمان اولیه تله‌اندازی است. ,/۷۷ برابر است با مقدار حجم رسوب نهشته شده در زمان 1 و .۱ حجم رسوب نهشته شده نهایی است. مقدار ۳ شاخص کاهش راندمان تله‌اندازی است که بستگی به مشخصات مخزن دارد و برای مخازن چین مقدار آن بین صفر و ۰/۹۵ متغیر است. مخازنی که به‌طور مرتب رسوب‌زدایی می‌شوند دارای 1 بزرگ‌تری هستند. برای تعیین مقدار 1۱ در یک مخزن بهتر است از نتایج حاصل از نقشه‌برداری‌های قبلی استفاده و مقدار راندمان تله‌اندازی در زمان‌های مختلف در مقابل (,۷۷,/۱۷ -۱) و بر روی کاغذ لگاریتمی رسم گردد. شیب منحنی مربوط برابر 1 خواهد ۳-۳ ۲- وزن مخصوص رسوبات مخزن وزن خشک مواد رسوبی نهشته شده در واحد حجم را وزن مخصوص ظاهری, وزن واحد حجم و یا دانسیته ظاهری می‌گویند. مقدار وزن مخصوص رسوبات مخزن تحت تاثیر پدیده تراکم رسوبات, به مرور زمان افزایش یافته و در نتیجه حجم کم‌تری از مخزن را اشغال می‌کنند. از این رو به منظور برآورد حجم از دست رفته باید وزن مخصوص فعلی رسوبات را برآورد کرد. در این قسمت روش‌های براورد ورن مخحصوص رسوب نهشته شده ارایه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۴ ۳ ۱-۲- وزن مخصوص اولیه رسوبات مقدار وزن مخصوص اولیه رسوب تابعی از اندازه ذرات می‌باشد. از روابط زیر می‌توان برای محاسبه مقدار وزن مخصوص اولیه (۳۱-۴) 0 > هل | 1- 4ج 0 19 و (۳۲-۴) 0 < ماع ووورو- ای ۱96-07 ۷0 5 که در این معادلات 70 وزن مخصوص اولیه بر حسب تن در مترمکعبء 5( اندازه رسوب (برحسب میلی‌متر) * 6-410 و و(] برابر اندازه معرف ذره که برابر ۱ میلی‌متر است. وزن مخصوص حقیقی درات رسوبی تقریبا ۲/۶۵ تن در هر متر مکعب می‌باشد. جدول (۶-۴) توسط اداره حفاظت منابع طبیصی آمریکا. محدوده‌ی وزن مخصوص ظاهری ذرات رسوبی نهشته شده در مخزن سدها را بر حسب تن در هر مترمکعب یا گرم در هر مقدار وزن مخصوص ظاهری رسوبات نهشته شده را به طور تقریبی می‌توان از روابط کولرز و لارا به صورت زیر برآورد کرد: (۳۳-۴) +م )51 عم که در آن ./ وزن مخصوص ظاهری رسوبات نهشته شده بر حسب پوند بر فوت مکعب و ۳ درصد وزنی مصالح درشت‌تر از ۰/۰۵ جدول ۴ ۶- وزن مخصوص ظاهری رسوب نهشته شده در مخازن بر حسب تن در هر متر مکعب [۱۰۵] ی سکس جدول ۴ ۷- وزن مخصوص ظاهری رسوب نهشته شده پس از زمان طولانی [۱۴۷] موس قاری ان ره را ۲ -م۰/۸ ۳ - ۱/۰ ۱/۳ - ۵ ۱/۴ - ۸ ۱/۷ - ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۸۳ ۳ ۳ ۳-۲- تراکم‌پذیری رسوبات پدیده تراکم رسوبات» پدیده زمانی است و رسوبات به مرور زمان در اثر وزن خودشان و یا وزن ناشی از رسوب‌گذاری‌های جدید متراکم می‌شوند. از آن‌جا که خلل و فرج ذرات درشت‌دانه به اندازه کافی بزرگ می‌باشد که آب منفذی به راحتی خارج گردد. عمل تراکم در این رسوبات به وجود نمی‌آید و وزن مخصوص رسوبات درشت دانه نسبت به زمان تغییر نمی‌کند. نتیجه حجم زیادی از آب در درون خلل و فرج کوچک تشکیل شده ذخیره می‌گردد. با قرار گرفتن لایه‌های جدید رسوب بر روی رسوبات قبلی و ایجاد فشار اضافی» پل‌های ایجاد شده از بین رفته و باعث فشردگی بیش‌تر ذرات می‌گردد. چون لایه رسوبی جدید به صورت لایه غیرقابل نفوذ عمل کرده و اجازه فرار آب‌های منفذی لایه پایین را در جهت عمودی نمی‌دهد. از طرفی نفوذپذیری بسیار بکشد. در اثر تراکم» وزن مخصوص رسوبات لایه‌های پایین بیش‌تر از لایه‌های بالایی است. توزیع طولی وزن مخصوص در مخزن به این صورت است که در محل دلتا مقدار آن زیاد و با نزدیک شدن به سمت سد مقدار آن کاهش می‌یابد. به‌طور کلی دو حالت در تراکم‌پذیری رسوب حائز اهمیت است. حالت اول وزن مخصوص متراکم شده رسوب در انتهای دوره زمانی و حالت دوم متوسط وزن مخصوص متراکم شده در طول دوره زمانی. برای حالت اول روش لین و کلزر و برای حالت دوم روش میلر را می‌توان به‌کار برد. ۳ ۳ ۳-۲- روش لین و کلزر بر اساس این روش مقدار وزن مخصوص ظاهری رسوبات در زمان ۲ پس از ترسیب برابر خواهد بود با [۸۵]: (۳۴-۴) 1 + وت که ۶ وزن مخصوص ظاهری رسوبات پس از ۲ سال» و7 وزن مخصوص ظاهری رسوبات اولیه و 3 نیز ضریبی است که به نوع رس و شرایط مخزن بستگی دارد و از جدول (۸-۴) قابل استخراج است. جدول ۴ ۸- مقادیر ضریب 7 (بر حسب *۳8/1) [۸۵] که 0 ۳ ۳ ۳-۲- روش میلر (۳۵-۴) 1 -] سل 04339 + لاخ -] که در آن ,1 متوسط وزن مخصوص ظاهری پس از 1 سال» 7۷0 وزن مخصوص ظاهری اولیه و 13 ضریبی است که از جدول -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها برای تعیین وزن مخصوص ظاهری اولیه ابتدا باید شرایط مخزن را تعیین کرد. در این روش مخازن به چهار دسته تقسیم‌بندی شده‌اند. - مخازنی که تغییرات سطح آب در آن زیاد نیست و رسوبات همیشه مستغرق هستند. - مخازنی که تغییرات سطح آب زیاد و ممکن است مواقعی تخلیه می‌شوند. - مخازنی که معمولا خالی هستند. - رسوبات واقع در بستر رودخانه سپس درصد رس» لای و ماسه در بافت خاک (رسوب) مشخص گردد. آنگاه مقدار وزن مخصوص ظاهری اولیه نمونه رسوب از رابطه‌ی زیر به دست می‌آید: (۳۶-۴) ۳۴ و۷00 +۷0 7 و1 که در آن 7 وزن مخصوص ظاهری مواد ترسیب شده برحسب (*68/13) 7 درصد موجود در بافت خاک و اندیس‌های 2 و 13 و 5 به ترتیب مربوط به رس, لای و ماسه می‌باشد. 1/۰ و «0/ و :۷ نیز وزن مخصوص ظاهری اولیه رس, لای و ماسه می‌باشد که از جدول (4-۴) قابل استخراج است. جدول ۹-۴- مقادیر اولیه وزن مخصوص ظاهری اولیه رسوبات (*1۳8/17) [۱۰۱] ۴ ۳ ۵-۲- روش کامورا رابطه دیگری نیز برای محاسبه وزن مخصوص ظاهری رسوبات توسط کامورا ارایه شده است که عبارتند از: (۳۷-۴) 125-704۱ عم که در آن ۰ < وزن مخصوص ظاهری نهایی (پس از تحکیم کامل) برحسب پوند بر فوت مکعب و (ءل اندازه متوسط ذرات بر ۳۴ ۳ ۶-۲- رابطه توانی (۳۸-۴) 7/01 < ول (۳۹-۴) :: انش 0 1/0 در این رابطه ./ وزن مخصوص ظاهری رسوب پس از 1 سال و 0/ وزن مخصوص ظاهری اولیه و لا نیز ضریبی است که از -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۸۵ ۳-۴ ۲- برآورد عمر مفید سد عمر مفید سدء مدت زمانی است که مخزن سد کاربرد دارد. عمر مفید سد بیش‌تر مربوط به از دست رفتن حجم مفید مخزن به دلیل نهشته‌شدن رسوب است تا به مسایل سازه‌ای. استراند (۱۹۸۷) تاکید دارد که درصدی از حجم تمام مخازن سدهای احداث شده بر روی رودخانه‌های طبیعی در اثر ورود رسوب پر می‌شود و موضوع مهم در زمان طراحی و برنامه‌ریزی سد این است که بتوان مدت زمانی که مخزن سد چندان از رسوب پر خواهد شد تا نتوان از آن بهره‌برداری مفید کردء را پیش‌بینی نمود. با توجه به مطالبی که در این بخش ارایه شد می‌توان سه مرحله رسوب‌گذاری را در طول عمر مفید مخزن بیان کرد که عبارتند از: - مرحله یک: رسوب‌گذاری مداوم " احدات سد باعث تغییر شرایط جریان از جریان رودخانه‌ای به جریان درون مخزن می‌گردد. این تغییر شرایط جریان همراه است با حالی که رسوبات ریزدانه توسط جریان‌های چگال ممکن است تا نزدیک بدنه سد هم منتقل شوند. رسوبات ریزدانه که به درون در موقعیت‌های خاصی از مخزن تعادلی بین رسوب‌گذاری مداوم و فرسایش به وجود می‌آید که باعث کاهش درصد نهشته شدن رسوب نسبت به مرحله یک می‌گردد. این شرایط وقتی به وجود می‌آید که تراز رسوب به تراز لبه تاج سد رسیده باشد در چنین حالتی جریان رودخانه‌ای در بستر مخزن به وجود خواهد آمد به طوری‌که کانال اصلی در مخزن شکل می‌گیرد که تراز کف آن در محل تاج با تراز لبه تاج یکی خواهد بود. در چنین شرایطی رسوب ورودی در زمان‌های سیلابی در مسیل کانال اصلی نهشته شده به طوری که تراز منطقه سیل‌گیر به تدریج بیش‌تر از تراز لبه تاج سرریز خواهد شد. مشابه الگوی فوق یعنی تشکیل کانال اصلی و مسیل‌ها در زمان رسوب‌زدایی مخازن سدها نیز به وجود می‌آید. در این شرایط تراز کف کانال اصلی با تراز لبه دریچه‌های تحتانی یکسان می‌شود. البته در زمانی که سطح آب مخزن بالا است (مخزن پر) کانال اصلی و مسیل‌ها کاملا مستغرق شده و رسوب‌گذاری مجددا - مرحله ۳: بیلان کامل رسوب" این مرحله وقتی است که میزان رسوب ورودی با رسوب خروجی برابر باشد. در این مرحله دلتا به بدنه سد رسیده است و عملا جریان رودخانه‌ای در مخزن برقرار می‌گردد. در این مرحله راندمان تله‌اندازی صفر می‌باشد. با توجه به مراحل فوق به نظر می‌رسد که مرحله دو پایان عمر مفید سد باشد. از آنجا که بیش‌تر سدها در سال‌های اخیر احداث شده‌اند. بنابراین عمدتا در مرحله یک رسوب‌گذاری قرار دارند و یا به عبارتی هنوز عمر مفید آن‌ها تمام نشده است. در رابطه با عمر مفید مخزن تا کنون چندین تعریف آرایه شده است که عبارتند از: ۱ - 0011۵۷۶ ۹۵011611۲8 2- ۳10000181 8 3- [| ٩۵0116606 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۶ راهنمای مطالعات ر سو بگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سدها ۹ عمر طرح" عبارت است از دوره‌ای که برای برنامه‌ریزی مخزن درنظر گرفته شده است. برنامه‌ریزی و مطالعات اقتصادی معمولا بر پایه مدت زمانی است که از ۵۰ سال تجاوز نمی‌کند در حالی که در زمان مطالعات ححجمی معادل رسوب صد ساله در نظر می‌گیرند. ۹ عمر پروژه" در حقیقت دوره ای است که در آن مدت مخزن بتواند با توجه به اهداف اولیه ساخت آن عملکرد مناسبی داشته باشد. چنان‌چه مخزن سد پس از مدتی و در اثر زهشته‌شدن رسوبات نتواند اهداف اولیه را تامین کند. در آن صورت عمر پروژه به اتمام رسیده است. هر چند که بهره‌برداری از سد برای آهداف دیگری ممکن است ادامه یابد. ٩‏ عمر اقتصادی " دوره‌ای است که مزایای اقتصادی بهره‌برداری از سد بیش‌تر از هزینه‌های آن باشد. ٩‏ عمر مفید" دوره‌ای است که در آن مدت مخزن سد مطابق اهداف اولیه و اهداف اصلاح شده مورد بهره‌برداری قرار گیرد. بهره‌برداری مخزن پس از دوره عمر مفید مخزن اقتصادی نیست ولی به دلایل مختلفی چون اجتماعی, سیاسی,» زیست‌محیطی و یا مسایل دیگر از آن بهره‌برداری می‌گردد. معمولا سدها در پایان عمر مفید یا رها می‌شوند و یا این که تخریب می‌گردند. رسوب‌گذاری در مخزن سد را می‌توان به وسیله تعریف «نیمه عمر مخزن»" هم بیان کرد. نیمه عمر مخزن عبارت است مدت زمانی که لازم است تا ۵۰ حجم اولیه مخزن پر از رسوب شده باشد. توضیح این که نیمه عمر مخزن برابر نصف زمانی که مخزن پر از رسوب می‌شود نمی‌باشد زیرا راندمان تله‌اندازی ثابت نبوده و باگذشت زمان کاهش می‌یاید. از این رو مفموم نیمه عمر نشانگر واقعی‌تری از عمر مخزن سد می‌باشد تا مدت زمانی که لازم است که کل حجم مخزن پر از رسوب گردد. طول عمر مفید سد را نیز می‌توان معادل مدت زمانی که ۸۰ حجم اولیه مخزن پر از رسوب شود تعریف کرد. در آن صورت می‌توان با داشتن داده‌های رسوب و جریان ورودی و خصوصیات رسوب مدت زمان فوق را پیش‌بینی کرد. با توجه به این که این مدت زمان تابعی از رسوب وارد شده» وزن واحد حجم رسوب نهشته شده و هم‌چنین راندمان تله‌اندازی مخزن یعنی درصدی از رسوب وارده به مخزن که نهشته می‌شوند. می‌باشد.ء بنابراین پیش‌بینی دقیق عمر مفید سد پس از جمع‌آوری داده‌های صحرایی مورد نیاز امکان‌پذیر است. در برآورد درصد حجم از دست رفته مخزن در هر سال می‌توان از رابطه‌ی (۲۰-۴) استفاده کرد. بدین ترتیب که با داشتن حجم اولیه مخزن در ابتدای هر سال (:)) و محاسبه درصد حجم از دست رفته از رابطه (۲۰-۴) می‌توان زمانی را که مثلا ۵۰:/ و یا ۸۰/ حجم اولیه مخزن پر از رسوب می‌شود محاسبه کرد که همان عمر مفید سد می‌باشد. از آنجا که معمولا 04 به صورت وزنی محاسبه می‌شود. لازم است ابتدا مقدار آن به صورت حجمی تبدیل گردد. برای این منظور مقدار وزنی رسوبات کل را باید به وزن مخصوص ظاهری رسوبات نهشته شده تقسیم کرد. وزن مخصوص ظاهری را می‌توان از یکی از روابط ارایه شده در قسمت ۲-۲-۴ تعیین کرد. هم‌چنین راندمان تله‌اندازی را نیز می‌توان از روابطی که در قسمت ۱-۲-۴ ارایه شده است برآورد کرد. نکته‌ی دیگری که اهمیت دارد این است که حتی اگر 6 یا وزن رسوبات سالانه ورودی به مخزن در طول عمر مخزن سد ثابت باشدء رابطه (۲۰-۴) یک رابطه زمانی است زیرا متغیرهای ضریب تله‌اندازی» وزن مخصوص ظاهری مواد رسوبی مخزن و حجم مخزن نسبت به زمان تغییر می‌کنند. زا صوزده(1 -۱ ۵از1 امهزه ۳۲ -2 زا ۳۵0۳0۵ -3 ۳ عاونا -4 زا وزومل ۱۵۱۱ -5 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - الگوی رسو بگذاری در مخازن سدها و برآورد عمر مفید سد ۸۷ بنابراین اگر ‏ درصد حجم از دست رفته در هر سال باشدء مدت زمانی که مثلا ۸۸۰/ مخزن سد پر از رسوب شود برابر است با: (۳۰-۴) نگورو ۳ 0 که در آَن ,۲ حجم اولیه مخزن پس از احداث سد و 7 عمر مفید سد است. با قرار دادن .0 از رابطه (۴۰-۴) می‌توان نوشت: ۲۶۵ ] شگوو ‏ گنگون - ۲ ۳ 0 0 کی ] چون تغییرات ) نسبت به زمان و هم‌چنین , ] نسبت به زمان به صورت معادلات جبری پیوسته مشخص نمی‌باشند. از این رو معادله فوق را می‌توان به صورت عددی و با روش ذوزنقه‌ای محاسبه کرد. روش دیگر هم این است که حجم اولیه مخزن به۱ (مثلا ده) قسمت تقسیم شود و فرض گردد که در مدت زمانی که حجم هر قسمت پر می‌شود.ء مقادیر ححم مخزن, راندمان تله‌اندازی و 1 )۴۱-۴( وزن مخصوص رسوب از ابتدای آن دوره تا انتهای آن دوره ثابت در نظر گرفته می‌شود. ۴-۳-۴ برآورد حجم مخزن پس از بهره‌برداری مقدار طول عمر مفید سد را می‌توان از طریق محاسبه میزان حجم باقیمانده مخزن پس از 1 سال بهره‌برداری نیز برآورد کرد. معادلاتی که برای این منظور ارایه شده است در جدول (۱۰-۴) ارایه شده‌اند. در این جدول :۷ حجم مخزن پس از ] سال بهره‌برداری» ۲۰ حجم اولیه مخزن(*1) 205 حجم سالانه رسوب ورودی (177) 1 سال بهره‌برداری» ۷۷/0 حجم نهایی رسوب ترسیب شده (۱۷۷:41771 حجم رسوب پس از 1 سال (4)1771 7+0 راندمان اولیه تله‌اندازی, ]7 راندمان تله‌اندازی در زمان 1 و 1 شاخص مربوط به مخزن که بین صفر و ۰/۹۵ متغیر است و مطابق آنجه که در قسمت ۴-۱-۳-۴ جدول ۴- ۱۰ روش‌های تجربی برآورد حجم مخزن پس از بهره‌برداری [۱۶۱] ((1930) ا0[+ ٩۱۵۲۵۹ )۱95(:3 ۵۵11۵10۹ )1960(( (1979) 1۱۱۵۳۱ ۷۵ظ 1۹۱۵۵ ۲ ۳۲- تخصیص بخشی از حجم مخزن به عنوان حجم مرده در طراحی سد و مخزن» بخشی از حجم مخزن به عنوان حجم مرده منظور می‌گردد. این حجم برابر است با میزان حجم رسوب ورودی به مخزن در یک دوره پنجاه ساله. معمولا دریچه‌های عمقی بالاتر از تراز مربوط به حجم مرده قرار می‌گیرند. علاوه بر منظور کردن حجم مرده» در طراحی سدها ظرفیت مخزن به احجام مختلفی تخصیص می‌یاید. شکل(۲۰-۴) این تقسیم‌بندی را نشان |- 1020 806 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها می‌دهد. مطابق این تقسیم‌بندی بخشی از ظرفیت مخزن که در حدفاصل تراز حجم مرده و تراز عادی سطح آب" قرار دارد را حجم زنده " گویند. بخشی از این حجم که بالای تراز دریچه‌های عمقی قرار دارد. ظرفیت فعال " و باقیمانده ظرفیت غیرفعال " می‌باشد. منظور از غیرفعال یعنی حجم آب ذخیره شده در این بخش را نمی‌توان رها کرد مگر در شرایط خاص نظیر عملیات رسوب‌زدایی. ترازهای بالاتر از تراز عادی آب و تا تراز حداکثر سیل" به ظرفیت نگهداری سیل و یا منطقه تسکین سیل " معروف است. این بخش از مخزن تنها در زمان‌های سیلابی و به منظور تسکین سیل ورودی مورد استفاده قرار می‌گیرد. حداکثر رقوم ذخیره فعال حداکثر تراز کتترل سیلاب حداکثر تراز صد ( تراز تاج صد ) حداقل تراز بهره برداری مخزن شکل ۲۰-۴ تقسیم‌بندی ظرفیت مخزن به احجام مختلف 1- 310۳۳ ۵| ۷۵۱۵۳۴ 6 2- ]1۷6 806 86 انا -3 4- 113011۷6 86 5- ۱1۵7113۱ ۷۷۵16۲ 12۷۵| 6- ۳1۵00 ۲۵۲۵:110 )11000 018110( -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۵ مدل‌های فیز؛ ؛ یکی و رباضی در مخازن سدها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۹ ۵- ۱- کلیات در این فصل دو روش متفاوت برای مطالعه وضعیت رسوب در مخازن سد مورد بحث قرار می‌گیرند. ابتدا درخصوص مدل‌های فیزیکی و کاربرد آنها مطالبی ارایه و سپس مدل‌های ریاضی معرفی و در انتها در مورد داده‌های مورد نیاز و نحوه واسنجی و اجرای مدل‌ها و کاربرد آزها مطالبی ارایه شده است. ۵- ۲- کاربرد مدل فیزیکی در مطالعات رسوب‌گذاری مخازن مدل فیزیکی » نمونه کوچک شبیه‌سازی شده از آنچه که قرار است در آینده ساخته شود می‌باشد و نسبتی را که با آن نمونه اصل کوچک می‌شود را مقیاس مدل می‌گویند. مدل فیزیکی باید طوری ساخته شود تا رفتار جریان و رسوب در آن شبیه رفتار نمونه اصلی باشد. مدل‌های فیزیکی به‌طور کلی به چهار دسته تقسیم می‌شوند که عبارتند از: - مدل‌های فیزیکی غیرکج " با بستر صلب" و منظور مدلی است که مقیاس در سه بعد یکسان باشد و بستر آن از مصالح - مدل‌های فیزیکی غیرکج با بستر متحرک و منظور مدلی است که مقیاس در سه بعد یکسان باشد و بستر آن از مصالح - مدل‌های فیزیکی کج با بستر صلب و منظور مدلی است که مقیاس در جهت افقی و عمودی یکسان نمی‌باشد و بستر - مدل‌های فیزیکی کج با بستر متحرک و منظور مدلی است که مقیاس در جهت افقی و عمودی یکسان نمی‌باشد و بستر آن از مصالح آبرفتی قابل فرسایش تشکیل شده باشد. مدل‌های فیزیکی باید از نظر هندسی " و دینامیکی " مشابه نمونه اصل باشند. تشابه هندسی یعنی این که تمام ابعاد به یک نسبت که همان مقیاس باشد کوچک شوند. ضمن این که کلیه نیروهای موثر بر حرکت جریان و رسوب در مدل فیزیکی به یک نسبت کوچک شده باشند. البته معمولا نمی‌توان یک مدل فیزیکی کامل که کلیه شرایط فوق را ارضا کندء ساخت. زیرا نمی‌توان همه نیروها را به طور یکسان کوچک کرد از این رو در مدل فیزیکی سعی می‌شود که نیروهایی را که بیش‌تر موثر هستند به یک نسبت کوچک فیزیکی و در مقایسه با نیروهای کوچک شده ممکن است بر شرایط جریان تاثیرگذارند که ضروری است تا کنترل‌های لازم اعمال حرکت جریان و رسوب می‌باشد. از این رو در مطالعات مدل فیزیکی رودخانه‌ها سعی می‌شود که نسبت نیروی اینرسی به نیروی ثقل یا همان عدد فرود در مدل و اصل یکی باشد. مسلما در این حالت نیروهای دیگر چون لزجت و کشش سطحی که در اصل, اثر 28 ۳۷۹2 -| ۵۵۵1 0151۳60 ۱۵ -2 ۷ ۹18210] -3 ۹۵ ۷10۷۵۱2 -4 ۵۵۵1 11510660 -5 6- 606011361۳16 [1۷ 7- 12۷۵16 (۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ناچیزی بر شرایط جریان دارنده ممکن است در مدل و در مقایسه با نیروی ثقل آنقدر بزرگ باشند که شرایط جریان را تحت تاثیر قرار دهند. در این مطالعات برای کنترل معمولا از معیار عدد رینولدزء عدد رینولدز مرزی و عدد وبر استفاده می‌شود. به‌طوری که این مقادیر در مدل نباید از مقدار مشخصی کوچک‌تر شوند. برخی از مدل‌های رودخانه‌ای را معمولا" به صورت کج شبیه‌سازی می‌کنند بدین معنی که مقیاس عمودی را کم‌تر از مقیاس افقی می‌گیرند تا این که از نظر طولی بشوان در فضای آزمایشگاه آن‌را پیاده و از نظر عمقی نیز بتوان متغیرهایی چون عمق جریان را اندازه‌گیری کرد. در مدل‌های فیزیکی رودخانه‌ای تعیین مقدار مناسب زبری بسیار اهمیت دارد و ضروری است تا با انجام واسنجی در مدلء مقدار آن بهینه گردد. مدل‌های رودخانه‌ای با بستر زنده (متحرک) کمی پیچیده تر از مدل‌های فیزکی با بستر صلب می‌باشند چرا که زبری در حین حرکت جریان ممکن است به خاطر تشکیل فرم بسترء تغییر کند. مسلما به منظور بررسی مسایلی که دارای شرایط مرزی پیچیده می‌باشد همچون جریان در رودخانه‌های مئاندری و یا مخازن سدها مدل‌های فیزیکی بسیار مفید می‌باشند. در مدل فیزیکی به راحتی می‌توان رفتار سه‌بعدی جریان و رسوب را مشاهده و ندازهگیری کرد کاری که در مدل ریاضی در حال حاضر تقریبا غیرممکن است. از طرفی هزینه بالاء طولانی بودن زمان ساخت مدل و طولانی بودن زمان اجرای گزینه‌های مختلف و یا وقت گیر بودن مطالعه تاثیر متغیرها بر عملکرد پدیده در دست مطالعه از جمله مضرات مدل‌های فیزیکی می‌باشد. مدل فیزیکی معمولا از نمونه‌ی اصل (مخزن خاصی) و در یک آزمایشگاه خاصی ساخته می‌شود و نمی‌توان از آن برای بررسی نمونه اصل دیگری استفاده کرد. ضمن این‌که امکان انتقال آن به آزمایشگاه دیگر نیز ممکن نیست. از این رو چنان‌چه برای بررسی مساله خاصی امکان مطالعه آن پدیده هم با مدل ریاضی و هم با مدل فیزیکی وجود داشته باشد. بهتر است از مدل ریاضی استفاده شود. در مطالعه رسوب‌گذاری در مخازن سدهاء مدل فیزیکی علاوه بر هزینه بر بودن و نیاز به فضای نسبتا قابل توجه.ء امکان شبیه‌سازی رسوبات به خصوص رسوبات چسبنده با دقت قابل قبولی وجود ندارد. از این رو مطالعات انجام شده با مدل فیزیکی بسیار اندک بوده است و بیش‌تر مطالعات انجام شده معطوف به مطالعه رسوب‌زدایی از مخزن سد بوده است. در این مطالعات هدف بررسی الگو و میزان رسوب‌گذاری و یا بررسی تاثیر متغیرهای مختلف بر راندمان رسوب‌زدایی مخزن می‌باشد. به‌طور مثال می‌توان به نمونه‌ای از مدل فیزیکی با مقیاس ۱:۵۰ اشاره کرد که در کشور چین احداث شده است و هدف آن مطالعه تاثیر دریجه تحتانی به قطر ۸ متر بر میزان رسوبات خروجی می‌باشد. در مطالعه این مسایل معمولا بخشی از طول مخزن و نزدیک به سد هم‌چنین خود سد و سازه‌های خروجی به صورت غیرکج و با یک مقیاس مدل می‌شوند. بدنه مخزن معمولا صلب است و بستر آن پوشیده از رسوبات شبیه‌سازی شده اصل می‌باشد. در این مطالعات می‌توان اثر قطر دریچه‌های تحتانی» موقعیت این دریچه‌هاء میزان ارتفاع آب مخزن روی دریچه و بده دریچه‌ها را بر میزان رسوبات تخلیه شده بررسی کرد. گسترش ایجاد کانال ایجاد شده در کف مخزن را نیز می‌توان به متغیرهای مختلف هیدرولیکی و هندسه دریچه مرتبط کرد. علاوه بر این می‌توان تاثیر کانال‌های تصنعی ایجاد شده در بستر کانال را در میزان انتقال رسوب محاسبه کرد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۹۳ ۳-۵- مدل‌های ریاضی " با پیدایش رایانه‌ها و راهکارهای جدید برای حل معادلات دیفرانسیل جزیی حرکت آب و رسوبات» مدل‌های ریاضی متعدد با فرضیات ساده‌کننده و درجه‌های مختلف دقت به منظور شبیه‌سازی روند رسوب‌گذاری در مخزن سدها به‌وجود آمده‌اند. به دلیل دشواری عملیات اندازه‌گیری مستقیم رسوبات نهشته شده در مخازن و بالا بودن هزینه‌های آنء و هم‌چنین عدم کارایی روش‌های تجربی برای کلیه سدهاء مدل‌های ریاضی و رایانه‌ای به‌عنوان ابزارهایی بسیار مفید و کارآمد مورد توجه و استفاده قرار گرفته‌اند. برنامه‌های رایانه‌ای را می‌توان بر اساس موارد زیر طبقه‌بندی نمود. - متغیرهای محاسبه شده در مدل - ابعاد محاسبات - ویژگی روش‌های عددی به کار رفته شده در مدل بسیاری از برنامه‌های کامپیوتری برای یک کاربرد ویژه نوشته شده‌اند. اما امروزه تعداد زیادی برنامه‌های پیشرفته وجود دارد به طوری که قادر به تحلیل مسایل مختلفی می‌باشند. مدل شبیه‌سازی روند حرکت رسوبات در مخزن بر پایه معادلات آندازه حرکت و پیوستگی جریان» معادله پیوستگی رسوب و معادله انتقال رسوب تهیه می‌شود. یک مدل مناسب باید بتواند تمام پدیده‌های موثر در انتقال, توزیع» نهشته‌شدن و آب‌شستگی و جریانات غلیظ را در مخزن سد در نظر گرفته و شبیه‌سازی نماید. رسوب‌گذاری در مخازن یک پدیده حجمی و سه‌بعدی می‌باشد و اجرای مدل برای دوره‌های زمانی طولانی در حد عمر مفید سدها با توجه به میزان پیشرفت علوم هیدرولیک محاسباتی و توسعه رایانه‌هاء بسیار وقت‌گیر بوده و مقرون به صرفه نخواهد بود. به منظور کاربردی کردن مدل‌هاء محققین با در نظر گفتن فرضیات ساده‌کننده, روش‌هایی را در جهت حل معادلات دیفرانسیل جزیی حرکت و پیوستگی آب و رسوب ارایه نموده‌اند. فرضیات اعمال شده در این روش‌ها از جهاتی شبیه به هم می‌باشند. اهم این فرضیات و ساده‌سازی‌ها به شرح زیر است: الف- اهمیت بیش‌تر طول نسبت به دو بعد دیگر و یا به عبارتی فرض انتقال جریان و رسوب در یک بعد. از آن‌جا که طول در مسیر رودخانه چندین برابر بزرگ‌تر از عرض و عمق است» تقریب یک‌بعدی جریان قابل توجیه خواهد بود. ب- اختلاف زیاد تغییرات تراز سطح آب و بستر رودخانه یا مخزن و یا به عبارتی فرض می‌شود که تغییرات تراز سطح آب که معادلات جریان آب و انتقال رسوب را ممکن می‌سازد. ج- ثابت فرض کردن بده جریان و صرف‌نظر از عوامل اینرسی در معادلات حرکت در حل مسایل. معادلات یک‌بعدی جریان آب به شکل معادلات معروف سنت - ونانت در نظر گرفته می‌شوند. چون تغییرات بده رودخانه نسبت به زمان آرام است لذا عبارات مربوط به اینرسی معادله اندازه حرکت خیلی کوجچک‌تر از دیگر عبارت‌ها می‌باشد. 5ا6 0 ۲۵۳۵۵ بکا 0 اهنا ۱/۵ -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۴ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها د- دانش ناقص انتقال رسوبات. استفاده از روابط تجربی انتقال رسوبات, علیرغم عدم انطباق شرایط برقراری معادلات مذکور با شرایط حاکم در مخزن. ه- به‌دلیل وضعیت هندسی بسیار نامنظم مجرای رودخانه‌های طبیعی, فقط روش‌های عددی قابل توجیه بوده و محاسبات باید مرحله به مرحله از بازه‌ای به بازه دیگر دنبال شوند. بنابراین ضمن اعمال فرضیات ساده کننده فوق‌الذ کرء به ازاء یک سری بده‌های ثابت و معلومء نیم رخ سطح آب از پایین‌دست به طرف بالادست مخزن با استفاده از روش‌های گام‌به‌گام انجام می‌گیرد. محاسبات انتقال و رسوب‌گذاری یا فرسایش نیز از طرف بالا دست بطرف پایین‌دست مخزن, بازه به بازه با استفاده از فرمول‌های متداول در هیدرولیک رسوب انجام می‌پذیرد. رسوب ورودی از بازه‌ای به بازه دیگر به حالت تعادل در آمده و سرانجام به تغییر شکل بستر رودخانه منجر می‌گردد. در سال‌های آخیرء توسعه برنامه‌های چند بعدی قابل توجه می‌باشد. این برنامه‌ها اغلب دارای زیربرنامه‌هایی می‌باشند که فرآیندهای متفاوتی مانند محاسبات مربوط به کیفیت آبء انتقال رسوب و نیم رخ سطح آب را محاسبه می‌نمایند. مدل‌های چند بعدی ممکن است به‌صورت: دوبعدی متوسط‌گیری شده در عمق, دوبعدی متوسط‌گیری شده در سطح (این مدل‌ها اغلب برای آهداف تحقیقاتی استفاده می‌شوند)» سه‌بعدی با فرض فشار هیدرواستاتیک 9 کاملا سه‌بعدی آرایه شوند. ۳-۵- مدل‌های شبه دوبعدی در برخی از مدل‌ها با استفاده از روش‌های خاصی, مدل‌های یک‌بعدی را به مدل‌های شبه دوبعدی تبدیل می‌نمایند. مدل‌های یک‌بعدی واقعی, جابجایی جانبی متغیرهای هیدرولیک و رسوب را شبیه‌سازی نمی‌نمایند. برای تبدیل مدل‌های یک‌بعدی به مدل‌های شبه دوبعدی دو روش کلی وجود دارد که در ادامه مطرح شده است. ۳-۵ ۱- نوارهای جریان نوارهای جریان» کانال را به نوارهای طولی با عرض یکنواخت یا غیریکنواخت تقسیم می‌نمایند. بسیاری از این نوع مدل‌ها نوار مرکزی را به عنوان کانال اصلی و نوارهای طرفین را به عنوان پهنه سیلگیر در نظر می‌گیرند. جابجایی آب و رسوب بین نوارها بر اساس فرمول دیفیوژن انجام می‌شود. ۳-۵ ۲- لوله‌های جریان لوله‌های جریان لوله‌های فرضی می‌باشند که دیواره آن‌ها توسط خطوط جریان تعیین می‌شود. منطقه مورد مطالعه به لوله‌های جریان با بده برابر تقسیم می‌شود. آب و رسوب از مرز لوله جریان نمی‌تواند عبور نماید. توزیع غلظت رسوب در هر مقطع لوله جریان یکنواخت فرض می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۹۵ به‌طور کلی برای شبیه‌سازی حرکت جریان و رسوب در رودخانه و مخازن سدها بر اساس حل همزمان و یا غیرهمزمان معادلات پیوستگی جریان» ممنتم جریان و پیوستگی رسوب. به دو روش تقسیم می‌شود. که عبارتند از: مدل‌های جفت و مدل‌های غیر جفت. در مدل‌های غیر جفت به منظور ساده‌سازی در برنامه‌نویسی فرض بر این است که تغییرات زمانی مرفولوژی رودخانه یا مخزن در دوره زمانی محاسبات هیدرولیکی ناچیز می‌باشد. از این رو ابتدا محاسبات هیدرولیکی برای یک دوره زمانی مشخص محاسبه و سپس مقیاس زمانی جریان سطحی با مقیاس زمانی تغییرات بستر کاملا متفاوت است. از این رو برای شرایطی که تغییرات ناگهانی رسوب از بالادست وجود نداشته باشد می‌توان از مدل‌های غیر جفت استفاده کرد. لین " نیز نشان داده است که اگر تغییرات ناگهانی جریان از بالادست وجود داشته باشد نمی‌توان از مدل‌های غیر جفت استفاده کرد چرا که مدل‌های غیر جفت نمی‌تواند به‌طور دقیتق شرایط مرزی و یا اولیه را شبیه‌سازی کند. کاو و همکاران " نیز با مقایسه مدل‌های جفت و غیر جفت تاکید کرده است که برای شبیه‌سازی جریان و رسوب در رودخانه‌ها و مخازن در شرایط آورد رسوب زیاد باید از مدل جفت استفاده کرد. با توجه به پیچیدگی مدل‌های جفت و با در نظر گرفتن این‌که آورد رسوب تنها در زمان‌های بسیار کوتاهی از سال ممکن است خیلی بالا باشد. لذا بیش‌تر مدل‌های ریاضی موجود از مدل‌های غیر جفت استفاده می‌کنند. ۵ ۶- معادلات حاکم معادللات اساسی مورد استفاده در مدل‌های ریاضی را می‌توان به صورت زیر خلاصه نمود: در مدل‌های یک‌بعدی معادلات سنت ونانت " به صورت زیر می‌باشد. 0 . 0۸ ۱-۵ مت (۱-۵) ۹1 ۳ 0 هر (2)00۹/۸ , ۵0 (۲-۵) 0 - لب + مهی دعشتد روک 0 07 0 معادله پیوستگی رسوب را می‌توان به‌صورت زیر نوشت: 0 | 0۸ (۲۳۵) ۲-5 اد 7 (0-ل)) 01 و و با در نظر گرفتن - 7 خواهیم داشت: : 0 1 7 (۴-۵) عللا - او هت 0 0(۷/۲ 0 01 م0 -| 11۵۵۱۵ -2 (1965,73 )16۷۳165 -3 (19867) 0 -4 (2002) 21 ۵1 م۶۵ -5 5 )۷۵۵۱ 531 -6 -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۶ راهنمای مطالعات ر سو بگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سدها 0 تخلخل, «2: تراز کف» 0:5. میزان بده رسوبی جانبی در واحد طول و "۷۷ عرض متوسط جریان می‌باشد. در مدل‌های دوبعدی معادلات را می‌توان به صورت زیر نوشت: (0ل[])۵ و0 6٩ , ۶)۳( , 2)( ۵-۵ اس (۵-۵) رو 0 2 ۳ 2 2 2۹ ۹ 2 چم (۶-۵) ,۵ < ۷" رگا اه رگ کی رل رگن و۹ 0 0 0 ام 0 0۷ 07 0 0۲۷ 0 05 0 0 5 (۷-۵) تا کی ات م2 ۹ کی اگم 2+ ۷1 کی کی بر ۹ 09 7 .08 »7 07 07 07 0 ٩‏ تراز سطح آب»۷,[آ سرعت در جهت لاک یگ یرگ : لزجت ادی» ۷۱ ,,[]: سرعت در ورودی جانبی یا خروجی در جهت از,*< در جریان‌های سه‌بعدی معادلات ناویر استوکس برای مایع غیرقابل فشردگی با یک چگالی ثابت برای جریان آشفته به صورت زیر می‌باشد: _ 1 بتاه . بتام 00 09 02 در رابطه فوق لا سرعت جریان» : فشار و زز۵: دلتای کرونکر (درصورتی که ز < 1 مقدار آن ۱ و درصورتی که ز + ز باشد مقدار آن صفر می‌باشد). ترم اول سمت چپ ترم گذرا و ترم دوم ترم جابه‌جایی می‌باشد. ترم اول و دوم در سمت راست معادله به ترتیب ترم فشار و تنش رینولدزی می‌باشد. این ترم توسط مدل‌های آشفتگی با معلوم بودن مولفه‌های نوسانی یا اغتشاشی سرعت تعیین می‌گردد. در مدل‌ها اغلب برای محاسبات مربوط به انتقال بار رسوب معلق و انتشار آلودگی از معادله انتقال- پخش استفاده می‌شود. شکل کلی معادله به صورت زیر می‌باشد. ۹۱ ۳۹( 9 0 ۳۹( 0 0 0620 0 )٩-۵(‏ ۱ دا وی ی 2 278 1 0 0: 02 0 معادله انتقال پخش در حالت سه‌بعدی به‌صورت زیر می‌باشد: (۱۰-۵) ومد 0 6 0 را 0 0۷۴ 0۷۵ عبا0 06 .۰ 0 + 0 +0 - ۷۵۲ ۷۱۱ + سس موس ۱ 02 07 ی ی تا 1 3 5 1 در معادله فوق ترم (۱) مربوط به تاثیر محلی, ترم (۲) انتشار بوسیله جابه‌جایی, ترم (۳) تاثیر تلاطم و یا انتشار در اثر پخشیدگی و ترم (۴) مربوط به منبع, میزان کاهش یا افزایش آلاینده و میزان تغییر شکل نهایی آلاینده است. ترم‌هایی از قبیل ۷۲۵۲ نشان‌دهنده شار جرمی مربوط به نوسانات تلاطم جریان می‌باشند. ,0 00) و 0۸) منبع ورودی و خروجی, میزان کاهش یا افزایش و میزان تغییر -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۹۷ معادله انتقال - پخش در حالت دوبعدی در نظر گرفته شده که آن را می‌توان به صورت زیر نوشت: 0 0 00۷ آالنآ0عه آ[ع0 ی ودرگ ده 0 رال اب رم + ره +0 ] 17 - ِ ,110 + شام که در رابطه فوق پی,2]» بی,0]» و2 ویر( به ترتیب» ضریب انتشار طولی و ضریب دیفیوژن مربوط به تلاطم در جهات * و از است. ۵: میزان غلظت متوسط آلاینده می‌باشد. [] و ۲۷ سرعت متوسط در جهات * و ۷ می‌باشند. معادله انتقال پخش در حالت یک بعدی را می‌توان به صورت زیر نوشت: (۱۲-۵) و نت و و و 1 که در این رابطه, ج: غلظت رسوبات معلق در مقطع» []: سرعت جریان» 1]: ارتفاع سطح آب و ,1: ضریب پخشیدگی طولی» (-) و ر) به ترتیب غلظت منبع تغدیه و ورودی جانبی می‌باشد. در این رابطه ترم (۱): عبارت است از: تاثیر محلی» (۲): انتشار به وسیله جابجایی» (۳): انتشار به وسیله پخشیدگی, (۴): میزان فرسایش و یا رسوب‌گذاری خالص در واحد سطح بستر (زمان /غلظت) و (۵): مقدار آلاینده و یا رسوب ورودی و یا خروجی جانبی (زمان /غلظت) می‌باشد. ۵ ۷- روش‌های حل معادلات بهترین روش برای معادلات دیفرانسیل جزیی که با شرایط مرزی معین تعریف می‌شودء به‌دست آوردن حل تحلیلی آنهاست» ولی گاهی اوقات تحلیل مسایل در شکل بی‌قاعده و نامنظم با شرایط مرزی مختلف و ناحیه‌هایی با مشخصات متفاوت و یا غیرخطی بسیار مشکل و یا غیر ممکن می‌گردد. بنابراین باید در صورت بروز چنین مشکلاتی روش‌های تحلیل محاسباتی را برای به‌دست آوردن حل تقریبی معادلات دیفرانسیل جزیی به‌کار گرفت. بعضی از روش‌های عددی برای حل مسایل پیوسته عبارتند از: - روش تفاضل‌های محدود" - روش اجزاء محدود" - روش حجم محدود" روش‌های ریاضی رسوب‌گذاری مخازن بر پایه سه تئوری معروف یعنی تئوری جت» تشوری پخشیدگی و تئوری انتقال رسوب استوار هستند. از تئوری جت می‌توان برای ذدرات درشت که در مصب رودخانه‌ها و مخازن ته‌نشین می‌شوند. استفاده نمود. از این تئوری اخیرا جهت مدل نمودن رسوب‌شویی مخازن نیز استفاده شده است. برعکس از تئوری پخشیدگی برای مدل نمودن درات خیلی ریز استفاده می‌گردد. روش‌های ریاضی مبتنی بر تئوری جت و پخشیدگی محدودیت‌های عمده‌ای را دارا هستند. لذا بیش‌تر مدل‌ها و روش‌های ارایه شده بر اساس تئوری انتقال رسوب که دارای قابلیت‌های بهتری برای شبیه‌سازی فرآیند رسوب‌گذاری بوده» استوار می‌باشند. در ادامه تعدادی از مدل‌های ریاضی که در سال‌های قبل به‌وجود آمده‌اند ارایه می‌شوند. 0 00 110۲۵زل 6ازصزظ -۱ ۵16۵40 ۳۳۵۱۵ -2 40 ۷۵1۳۱۵ ۳11۵ -3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۵- ۸- انواع مدل‌های ریاضی موجود مدل‌های مختلف ارایه شده بر پایه تئوری انتقال رسوبء از لحاظ قابلیت شبیه‌سازی جریان آب و رسوب به صورت تک‌بعدی با چندبعدی و روش‌های حل در نظر گرفته شده در آن‌ها و شرایط مرزی و هم‌چنین در نظر گرفتن پدیده‌هایی همانند تشکیل لایه ۸-۵ ۱- روش بانهام - کارتر و ساترلند این محققان در سال ۱۹۶۸ روش تئوری جت را برای تخمین دلتای ته‌نشین شده در مصب یک رودخانه که به دریا ریخته می‌شود.ء ارایه دادند. آنها از تئوری چهش جت‌ها برای ته‌نشینی رسوبات استفاده کردند. بدین منظور رودخانه را به شکل یک کانال مستطیلی با جریان آزاد فرض کردند و موقعیت آن با یک جت افقی! جریان که از یک روزنه خارج می‌گرددء مقایسه شد. این سیستم همان‌طور که در شکل (۱-۵) نشان داده شده استء به سه بخش تقسیم‌شده است و توزیع سرعت در هر یک از این سه بخش با توجه به تفاوت معادلات حاکم در این بخش‌هاء براورد شده‌اند. شبکه‌بندی دهانه رودخانه مسیر حرکت ذره رسوبی شکل ۲-۵ - نحوه شبکه‌بندی و حرکت ذرات در روش بالهکام - کار تر و ساتراند |- ۷/۵ 41 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۹۹ آن‌ها برای محاسبه میزان نهشته‌شدن رسویات» مصب رودخانه را به چندین سلول عمودی مطابق با شکل (۲-۵) تقسیم‌بندی کردند. برای تمامی رسوباتی که از یک سلول واقع در شبکه‌بندی مصب رودخانه عبور می‌کنند. فرض می‌شود که همان مسیری را طی می‌کنند که دره واقع در سلول مرکزی با مختصات 0 < « طی می‌کند. این مدل را می‌توان در جایی که رودخانه با یک بازشدگی ناگهانی به مخزن متصل می‌شود. مورد استفاده قرار داد. هم‌چنین این مدل را می‌توان برای زمانی که درات درشت‌دانه زیاد می‌باشندء مورد استفاده قرار داد ولی بالعکس وقتی که درصد قابل توجهی از ذرات» ریزدانه باشندء این مدل به هیچ وجه به‌کار گرفته نمی‌شود. لازم به ذکر است که تا به حال هیچ گزارشی مبنی بر استفاده از این مدل بمنظور برآورد ته‌نشینی رسوبات در مخازن واقعی منتشر نشده است. ۸-۵ ۲- روش چانگ و ریچارد این دو نفر در سال ۱۹۷۱ مدلی را به منظور تعیین حساسیت «روش خطوط مشخصه»" ارایه دادند. سه معادله‌ی اساسی که جریان غیردایمی در کانال‌های رسوبی را توصیف می‌کنند عبارتند از: معادله پیوستگی جریان» معادله پیوستگی رسوب و معادله‌ی مدل مذکور تنها برای یک مخزن فرضی مورد استفاده قرار گرفته است و تاکنون هیچ گزارشی مبنی بر استفاده از این مدل در مخازن واقعی ارایه نشده است. ۸-۵ ۳- روش یوسل و گراف این دو محقق در سال ۱۹۷۳ یک مدل رایانه‌ای را برای شبیه‌سازی فرآیند رسوب‌گذاری در یک مخزن مستطیلی با عرض واحد ارایه نمودند. این مدل ابتدا با محاسبه پروفیل سطح آب به روش گام به گام استاندارد و سپس با روندیابی رسوبات از بالادست. این پدیده را شبیه‌سازی می‌نماید. در این مدل از سه معادله بار کف شامل: شوکلیچ (۱۹۵۰)» میر - پیتر و مولر (۱۹۴۸) و اینشتین (۱۹۴۲) استفاده شده است. این مدل بیش‌تر برای مقایسه سه معادله بار بستر فوق الذکر ارایه گردیده و گزارشی از کاربرد این مدل در مخازن واقعی آرایه نشده است. ۴-۸-۵- روش آسادا آسادا مدلی را برای رودخانه‌های کوهستانی و مخازن ارایه داد که اساس آن مدل معادله خودش در انتقال رسوب بود. طرز عمل این مدل شبیه به روش‌های قبل می‌باشد. بدین ترتیب که ابتدا پروفیل‌های برگشت آب برای شیب اولیه بستر بوسیله‌ی معادلات دایمی و غیریکنواخت محاسبه می‌شوند. آنگاه میزان تغییر شکل کف در یک محدوده‌ی زمانی با استفاده از معادله‌ی حمل رسوب و معادله‌ی پیوستگی رسوب محاسبه می‌گردد. در نزهایت منحنی‌های دانه‌بندی مواد کف پس از مدت زمانی در هر بازه طولی» بر اساس تفاوت بده‌های رسوب برای هر اندازه ذره و میزان اندازه‌ی ذره‌ای که در لایه‌ی زیر سطحی توزیع می‌شود. محاسبه می‌گردد. این روند را برای هر مدت زمان دلخواه بمنظور محاسبه‌ی تغییر ارتفاع کف می‌توان تکرار کرد. او این مدل را برای مخزن شینگو بر روی رودخانه اگانو در ژاپن مورد استفاده قرار دادء که نتایج پیش‌بینی شده» به مقادیر اندازه‌گیری شده‌ی ارتفاعات کف بستر بسیار نزدیک ]- 0۵۳۵016151165 105 -------- صفحهٔ بعد -------- یا راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها بود. در شکل (۳-۵) نتایج مربوط به محاسبه پروفیل کف نشان داده شده است. مشکل اصلی در استفاده از این مدل, منحصر به فرد بودن معادله‌ی انتقال رسوب استفاده شده برای رودخانه‌های کوهستانی» در این مدل است. این معادله دارای ضرایب تحجربی می‌باشد که باید برای هر اندازه ذره بر اساس اطلاعات مربوط به رسوبات ته‌نشین شده در یک مخزن و با تغییرات کف رودخانه تعیین شوند. در این مدل هم‌چنین فرایند مربوط به درات چسبنده در نظر گرفته نمی‌شود. پروفمل محاسته شده )0 *- 0/(3 پروفیل واقعی ‏ ه شکل ۳-۵- مقایسه نیم رخ بستر محاسبه شده و مشاهده شده [۶۰] ۵-۸-۵ مدل سگره! این مدل در سال ۱۹۷۳ توسط کونج و پردرو آرایه شده است. در این مدل از معادلات شبه ماندگار و یک‌بعدی استفاده گردیده که معادلات جریان آب و رسوب را به صورت همزمان به کمک روش چهارنقطه‌ای صریح حل می‌نماید. در این مدل پدیده روسازی بستر ۸-۵ *- روش مریل مریل در سال ۱۹۷۴ به منظور برآورد میزان ته‌نشینی رسوبات در مخازن از تئوری پخشیدگی استفاده کرد. او این فرآیند را به‌وسیله‌ی معادله‌ی دوبعدی پخشیدگی مدل کرد. به منظور حل معادله پخشیدگی بوسیله‌ی روش تفاضل‌های محدود.ء مخزن به یک سری سلوله‌ای دوبعدی تقسیم می‌شود. آن‌گاه آنقدر تکرار می‌شود که راندمان تله‌اندازی در هر مرحله با مرحله قبل برایر گردد. در این زمان فرض می‌شود که تمام رسوبات معلق مساله مهم در این مدل این است که مقادیر مربوط به ضرایب پخشیدگی نامعلوم می‌باشندء درحالی که این ضرایب در جواب‌های خروجی مدل بسیار تاثیر می‌گذارند. به هر حال در مورد ذرات درشت (ماسه و سیلت درشت) به‌طور مشهود پخشیدگی وجود ندارد و نمی‌توان از معادله پخشیدگی استفاده کرد. ۱- 1 2- ۵/1۵۲[[ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها )۱۰ مقادیر ضرایب پخشیدگی که در این مدل مورد استفاده قرار می‌گیرند در تمام قسمت‌ها یکسان می‌باشند. در این روش» تحکیم درات در نظر گرفته نمی‌شود و هم‌چنین فرض می‌شود که ارتفاع سد برای یک دوره‌ی طولانی (حداقل ۱۰ سال) ثابت باشد. ۷-۸-۵- مدل ۲1۳-6 اداره مهندسی ارتش آمریکا یک مدل رایانه‌ای بنام 1۳-6 را در نسخه‌های مختلف (نسخه ۱ در سال ۱۹۷۷ و نسخه ۴/۱ در سال ۱۹۹۳) برای شبیه‌سازی رسوب‌گذاری و فرسایش در رودخانه‌ها و مخازن آرایه داده است. این مدل یک مدل, ریاضی یک‌بعدی می‌باشد و از محبوبیت نسبتا زیادی بین محققان برخوردار است و به منظور پیش‌بینی حمل رسوبات مورد استفاده قرار می‌گیرد. گفتنی است که آخرین نسخه‌های این مدل قابلیت مدل کردن تمامی ذرات از جمله ماسه» سیلت و رس را دارد. در نسخه اخیرء ذرات درشت تا اندازه ۲/۴۸ میلی‌متر را در محاسبات انتقال رسوب دخالت می‌دهد. در مدل ۲1۳-6 جریان آب و رسوب در دو فاز مختلف روندیابی می‌شوند. ابتدا جریان آب از پایین‌دست به سمت بالادست. با استفاده از روش گام‌به‌گام استاندارد روندیابی می‌گردد و آنگاه فرآیندهای مربوط به رسوب از بالادست به سمت پایین‌دست در پنج مرحله زیر صورت می‌پذیرد: - محاسبه ظرفیت حمل رسوبات غیرچسبنده با استفاده از فرمول‌های مختلف برای شرایط طبیعی مقطع. - تعیین بده رسوب واقعی با در نظر گرفتن تصحیحاتی برای قابلیت دسترسی به هر ذره بر اساس محاسبات مربوط به لایه فعال و زیرسطحی و هم‌چنین وجود درات رس و تاثیرات روسازی بستر. - حل معادله پیوستگی برای رسوب با بده رسوب بالادست. - به‌کار بردن یک سری مراحل مشابه برای فرآیندهای مربوط به رسویات چسبنده به وسیله استفاده از معادله کرون (۱۹۶۲) برای ته‌نشینی و معادله پاردنایدز (۱۹۶۵) برای فرسایش و سپس محاسبه شدت ته‌نشینی و یا فرسایش رسوبات - محاسبه تغییرات کف بر اساس کل رسوبات انباشته شده و یا برداشته شده» حجم واحد وزن رسوبات و هندسه مقطع. نهشته شدن و یا رسوب‌برداری به‌طور یکنواخت در بخش فعال عرض کانالء توزیع می‌شود. لازم به دکر است که این بخش بوسیله کاربر مشخص می‌شود. در این راستا یک عمق تعادلی با تر کیب معادلات مانینگ» یکی از اشکال معادله استریکلر و معادله بار بستر اینشتین تعریف می‌شود. عمق تعادلی طبق تعریف برای اندازه ذره خاص» عمقی است که در بده واحدء هیچ ذره‌ای با آن انداز» در بستر منتقل نشود. مشکلات مربوط به استفاده از این مدل عبارتند از: - این مدل به منظور پیش‌بینی توزیع رسوبات در رودخانه‌ها و مخازن کوچک که می‌توان از اثرات پدیده‌ی جریانات غلیظ در آزها صرف‌نظر کردء مورد استفاده قرار می‌گیرد. - کاربر باید بستر فعال را در هر سطح مقطع مشخص کند. با توجه به این که الگوی ته‌نشینی و فرسایش نسبت به این متغیر حساسیت زیادی دارند و با توجه به این که تعیین دقیق این بخش خیلی مشکل می‌باشد. احتمال بروز خطا در نتایج برنامه وجود دارد. مدل مذکور در تعدادی از سدهای ایران از جمله سد دزء سد شهید عباس‌پور و سد کرخه در استان خوزستان در حد پایان‌نامه‌های دانشجویی به‌کار گرفته است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۸-۵ ۸- مدل لوپز" این مدل در سال ۱۹۷۸ توسط لوپز ارایه گردید که در آن از تئوری جت و تئوری انتقال رسوب به‌طور همزمان استفاده شده است. در این مدل مخزن به سه ناحیه مجزای رودخانه» منطقه انتقالی و مخزن تقسیم شده است |[۹۴]. جریان در بخش رودخانه به‌صورت یک‌بعدی در نظر گرفته شده و در منطقه انتقالی یعنی محل اتصال رودخانه به مخزن سد. از تئوری پخشیدگی جت دوبعدی مستغرق استفاده می‌شود. جریان در قسمت مخزن به چند کانال فرضی تقسیم می‌گردد که جریان در هر یک از این کانال‌ها یک‌بعدی می‌باشد. برای شبیه‌سازی رودخانه - مخزن, از معادلات هیدرودینامیکی جریان‌های غیردایمی متغیر تدریجی در کانال‌های باز شامل معادله پیوستگی جریان» معادله ممنتم و معادله پیوستگی رسوب استفاده می‌شود. معادللات کمکی که در حل معادلات فوق در این روش مورد استفاده قرار گرفته شده» شامل موارد زیر است: - معادله مانینگ برای تعیین شیب خط انرژی. - یک تابع انتقال رسوب که در آن بده رسوبات (,0)) به شکل توانی از سرعت متوسط (۱) محاسبه می‌شود. "1۷ < ,0 که مقادیر 1و 1 ضرایبی هستند که از طریق کالیبراسیون تعیین می‌شوند. مرزهای فیزیکی مدل شامل مقطع بالادست رودخانه و مقطع پایین‌دست مخزن می‌باشند که در مرز بالادست از بده آب - بده رسوب و در مرز پایین‌دست از تراز آب و یا بده‌های خروجی استفاده می‌گردد. سیستم معادلات جریان و رسوب به‌صورت مجزا حل می‌شوند. بدین طریق که ابتدای به ازاء یک کف ثابت برای رودخانه و مخزن, معادلات ممنتم و پیوستگی با استفاده از مدل ضمنی چهارنقطه‌ای پرایسمن حل شده و از آن‌جا مقادیر بده و تراز آب به دست می‌آید. سپس با فرض تراز ثابت و تقسیم بده در زیرکانال‌ها و یا به عبارتی دیگر با به‌کار بردن مدل رودخانه‌ای مرکب. بده و سرعت در زیرکانال‌های هر مقطع تعیین شده و در صورت نیاز, تصحیح جت نیز بر سرعت‌های هر زیر کانال انجام می‌پذیرد. پس از مشخص شدن بده در تمامی زیر کانال‌ها معادله پیوستگی رسوب به شکل صریح حل می‌گردد و میزان رسوب‌گذاری و ترازهای جدید برای کف به‌دست می‌آید. از معایب این مدل, عدم لحاظ جریانات غلیظ و در نظر گرفتن فرآیند رسوب‌گذاری مربوط به ذرات چسینده می‌باشد. از طرفی در مدل نیاز به تعداد زیادی ضرایب و پارامتر می‌باشد که این امر باعث مشکل شدن کالیبراسیون مدل می‌شود. در ایران از این مدل برای بررسی روند رسوب‌گذاری در مخازن سدهای کارده و سفیدرود استفاده شده است. ۹-۸-۵ مدل 115 مدل ۷۷۸111۳0۳0110 1185 توسط بتس و وایت در ایستگاه تحقیقاتی هیدرولیک والینگفورد انگلستان در سال ۱۹۷۹ ارایه شده است. مدل ارایه شده یک‌بعدی بوده و از معادلات انتقال رسوب ایکرز - وایت و انگلوند - هانسن در آن استفاده شده است که معادلات جریان آب و رسوب را به‌صورت جداگانه با استفاده از روش صریح حل می‌نماید. در این مدل اثر روسازی بستر لحاظ گردیده ا ‏ :ما -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۱۳ - روش حداقل توان جریان " روش حداقل توان جریان بر اساس نظریه حداقل توان واحد جریان توسط یانگ (۱۹۷۱) ارایه شد. این نظریه بر اساس اصول اساسی ترمودینامیک ارایه گردیده است. در بیش‌تر آبراهه‌های طبیعی و مخازن» فرم عمومی‌تری از نظریه حداقل مقدار توان جریان به کار می‌رود» که طبق معادله زیر تعریف می‌شود: (۱۳-۵) 41 00115 > 111111111 ۷5-۶ ...0.5 که در روابطه اخیر ‏ و ۷ به ترتیب سرعت و بده جریان آب» 05) توان جریان و ۷5 توان واحد جریان نامیده می‌شوند. طبق نظر چانگ (۱۹۸۲) و آناندل (۱۹۸۷) هنگامی‌ که توان جریان به سمت حداقل مقدار خود میل می‌کند.ء رابطه‌ای بین مساحت مقطع عرضی جریان و محیط خیس شده مقطع به‌وجود می‌آید. این رابطه را می‌توان به منظور بیان مقدار مواد رسوبی نهشته شده در مخزن به‌کار برد. آناندل بر اساس این روش» تحقیقات و آزمایش‌هایی را بر روی ۱۱ سد در آفریقای جنوبی انجام داده است. هم‌چنین تحقیقاتی بمنظور بهینه‌سازی مخزن سد سانمنشیا واقع بر رودخانه زرد در کشور چین و تعادل بین جریان رسوب ورودی به مخزن و خروجی از آن با استفاده از این روش صورت گرفته است. این روش هر چند که مبنای تئوری داشته» اما بدلیل سادگی و عدم در نظر گرفتن متغیرهای مربوط به درات رسوبات درشت‌دانه و ریزدانه و جریانات غلیظ به روش‌های تحربی شباهت زیادی دارد. ۰-۸-۵ مدل فلوویال " این مدل بمنظور روندیابی جریان آب و رسوب در رودخانه‌ها توسط جچانگ در سال ۱۹۸۲-۸۸ آرایه شده است. این مدل قادر است فرسایش دیواره‌های رودخانه را لحاظ کند. در این مدل از معادلات غیرماندگار جریان آب استفاده شده است و بجای قانون بقا ممنتم از قانون بقا انرژی استفاده شده است. این مدل دارای پنج جزء اصلی می‌باشد.ء که عبارتند از: - روندیابی جریان آب - روندیابی رسوب - محاسبه تغییرات در عرض کانال - محاسبه تغییرات در پروفیل کف کانال - محاسبه تغییرات در هندسه کانال در اثر وجود خم در این مدل از گرادیان آنرژی و متوسط جریان در انحناء که باعث ایجاد یک جریان ثانویه در انحناء کانال می‌شود. استفاده شده است. روندیابی رسوب در این مدل چهار مرحله دارد: - محاسبات ظرفیت حمل رسوب با فرمول‌های بار معلق انجام می‌شود. - تعیین بده رسوب واقعی - شرایط بالادست برای جریان ورودی ٩1۳6۵3 ۳‏ ۱1۱۱۱۵ -۱ ۳11 -2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱*۳۴ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها - حل عددی معادله پیوستگی برای رسوب این چهار مرحله در هر گام زمانی آرزیابی می‌شوند و تغییرات محاسبه شده در مساحت هر سطح مقطع برای مشخص کردن میزان تغییرات در وضعیت کانال مورد استفاده قرار می‌گیرد. هم‌چنین تغییرات در عرض نیز محاسبه خواهد شد. مدل مذکور قادر نیست که فرآیند مربوط به رسوبات چسبنده و جریان غلیظ را شبیه‌سازی نماید. ۱-۸-۵ مدل کاریچار رائول و همکارانش (۱۹۸۹) با شبیه‌سازی جریان غیردایمی و حرکت رسوبات در رودخانه‌های رسوبی با بستر متحرک مدل مذکور را ارایه دادند. در آنء معادلات اساسی جریان غیردایمی با استفاده از تکنیک تفاضل‌های محدود به روش صریح حل شده‌اند. در این مدل از دو معادله بار کف میر- پیتر و مولر و معادله بل وساترلند استفاده شده است. در این مدل از یک مفموم ویژه برای لایه فعال و پدیده روسازی استفاده شده است. از نواقص این مدل عدم لحاظ بار معلق و رسوبات چسبنده و پدیده جریانات غلیظء در برآورد و انتقال رسوبات می‌باشد که این امر باعث محدودیت کاربرد مدل فقط برای مخازن کوچک می‌باشد. ۱۳۲۳-۸-۵ مدل چاریما این مدل توسط هالی و همکارانش در سال ۱۹۹۰ برای شبیه‌سازی جریان غیردایمی و حرکت رسوبات در شبکه کانال‌های مرکب با بستر متحرک آرایه شده است. معادلات جریان غیرماندگار و حرکت رسوبات به کمک تکنیک عددی تفاضل محدود به روش پرایسمن حل شدند. در این مدل چهار رابطه برای پیش‌بینی بار کل رسوبات موجود می‌باشد. هم‌چنین روندیابی هیدرولیکی و فرآیند روسازی بستر نیز در نظر گرفته شده است. مدل مذکور در سه رودخانه آمریکا مورد استفاده قرار گرفته و نتایج رضایت‌بخشی را مطابق داده‌های اندازه‌گیری شده آرایه داده است. در این مدل نیز از فرآیند رسوبات چسبنده و اثرات جریان‌های غلیظ صرف‌نظر شده است. ۱۳-۸-۵- مدل ۱10۳02 این مدل که یک مدل دوبعدی می‌باشد توسط اسپاسوجویک و هالی (۱۹۹۰) برای شبیه‌سازی بسترهای متحرک ارایه شده است. در این مدل از معادلات حجم کنترل برای جریان سیال» انتقال رسوب و تغییر شکل کف بستر استفاده شده است. چندین راه حل عددی برای حل این معادلات, استفاده شده است. این مدل برای شبیه‌سازی یک دوره‌ی ۸ روزه برای مخزن کرالویل واقع در رودخانه ایوا نزدیک شهر ایوا اجرا شده است. نتایج خروجی مدل آرایه شده‌اندء اما هیجگونه گزارشی مبنی بر مقایسه نتایج خروجی مدل و داده‌های اندازه‌گیری شده آرایه نشده است. فرضیات متعددی برای حل معادللات استفاده شده در ۷10]1]:12 در نظر گرفته شده‌اند. مدل مذکور برای آبراهه‌های کم عمق قابل اجرا می‌باشد. در حال حاضر به منظور تعمیم و تکمیل روش‌های به‌کار برده شده» کار بر روی این مدل ادامه دارد [۱۳۳]. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۱۵ ۱۳۸-۵ مدل ]۲۲۹ کوریا و همکارانش (۱۹۹۲) این مدل را که یک مدل یک‌بعدی برای رودخانه‌ها است آرایه دادند. در این مدل, از معادلات کنترل برای توازن جرم و ممنتم مخلوط آب و رسوب تحت شرایط جریان غیرماندگار در رودخانه‌های طبیعی» برای مقاطع نامنظم استفاده شد. این معادلات در یک‌بعد با استفاده از روش چهارنقطه‌ای خطی پرایسمن با در نظر گرفتن فاکتورهای وزنی برای مختصات فضایی و زمان حل شده‌اند. معادلات بار کف ایکرز - وایت (۱۹۷۳)» برونلی (۱۹۸۳)» فان راین (۱۹۸۴) گراف (۱۹۷۱)» شوکلیچ (۱۹۳۴)» اسهارت و جاگی (۱۹۸۳) میر - پیتر و مولر (۱۹۸۴) در این مدل مورد استفاده قرار گرفته‌اند و هم‌چنین فرآیند روسازی بستر نیز شبیه‌سازی شده است. این مدل در یک مخزن فرعی برای نشان دادن کارایی آن تست شده است. گفتنی است که مدل مذکور قادر به دخالت دادن فرآیند رسوبات چسبنده و جریان‌های غلیظ نمی‌باشد. ۱۵۸-۵ مدل 1۴۳0 مدل دیو توسط قمشی (۱۹۹۵) در دانشگاه ولنگونگ استرالیا ارایه گردیده است. این مدل فرآیند رسوب‌گذاری در مخازن سدها را در یک بعد شبیه‌سازی می‌نماید. این مدل بمنظور وارد نمودن اثر جریانات غلیظ بر رسوب‌گذاری طولانی‌مدت مخازن بزرگ طراحی شده است. علاوه بر این» مدل دپو می‌تواند برای تحلیل یک‌بعدی مجاری روباز مورد استفاده قرار گیرد. هم‌چنین این مدل قادر است به صورت یک ابزار برای بررسی چگونگی تشکیل و حرکت جریانات غلیظ در کف مخازن سدها مورد استفاده قرار گیرد و می‌تواند نمایی از وضعیت رسوب‌گذاری ناشی از این جریانات را نشان دهد. این مدل مخصوصا برای پیش‌بینی وضعیت رسوب‌گذاری در مخازن سدهای بزرگ با بار رسوبات معلق ورودی زیاد توصیه می‌شود. در این مدل جریان آب ورودی و جریانات غلیظ به‌صورت زیر بحرآنی و در حالت پایدار در نظر گرفته شده که به‌طور کلی با وضعیت جریان در مخازن سدهای بزرگ مطایقت دارد [ ۶۰ ۱۶۸-۵ مدل 10۷0۲ نسخه اول این مدل توسط سیموئز (۱۹۹۹) در موسسه 15131] آمریکا چهت شبیه‌سازی جریانات غلیظ در مخازن سدها و از جمله مزایای این مدل می‌توان به موارد زیر اشاره نمود. - استفاده از چهار روش مختلف جهت محاسبه عمق غوطه‌وری جریان غلیظ. - تشخیص نوع جریان غلیظ از نوع روگذرء میان‌گذر یا زیرگذر و انجام محاسبات در مورد هر کدام. از معایب این مدل نیز می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: - عدم توانایی آن در مدل نمودن جریان در حالت غیرماندگار. - عدم امکان مدل نمودن جریانات غلیظ ناشی از مواد معلق یا جامد نامحلول. - محدودیت مدل در شبیه‌سازی هندسی مخزن یا دریاچه. - مهم‌ترین محدودیت این مدل عدم امکان بررسی تاثیر جریانات غلیظ بر روند رسوب‌گذاری می‌باشد. این مدل بیش‌تر برای تشخیص نوع جریان غلیظ و بررسی شرایط وقوع این جریان تهیه شده است و امکان کاربرد عملی آن بدلیل عدم امکان شبیه‌سازی رسوب‌گذاری ذرات درشت‌دانه در مخزن و محدودیت‌های زئومتری» میسر نمی‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۰۶ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۷۸-۵ مدل ۲111-۹71۸1۹5 این مدل توسط آلبرت مولیناس (۲۰۰۰) برای اداره حمل و نقل بزرگراه‌های فدرال آمریکا (۳۲1۷۷۸) ارایه گردید. مدل 1311-58 شرایط جریان و فرآیند رسوب‌گذاری در مخازن و تغییرات ژئومتری رودخانه را به صورت شبه دوبعدی شبیه‌سازی می‌نماید. در این مدل از مفهوم لوله‌های جریان و تقسیم رودخانه به چندین لوله جریان استفاده شده است که روندیابی رسوبات در هر لوله جریان به‌طور جداگانه انجام می‌گیرد. این مدل قادر است سرشاخه‌های رودخانه را در بالادست مخزن به همراه هیدروگراف ورودی جریان و رسوب سرشاخه‌ها در نظر بگیرد و اثرات رسوبی و تغییرات سطح آب ناشی از وجود سرشاخه‌ها را بررسی نماید. مدل از سه قسمت مهم و کاربردی تشکیل شده است که با فعال کردن هر قسمت در برنامه می‌توان از قابلیت‌های برنامه در حل مسایل مهندسی رودخانه استفاده کرد. برای شبیه‌سازی تغییرات بستر رودخانه در رودخانه‌هایی که به داده‌های هیدرولیکی و رسوب محدود می‌شوند از مدل لوله‌ای جریان با عرض ثابت استفاده می‌شود. این مدل ظرفیت حمل رسوبات را براساس محدوده‌های دسته بندی شده مواد بستر که توسط کاربر تعریف شده‌اند محاسبه می‌کند. در نتیجه ذرات با اندازه‌های مختلف قادر به انتقال با میزان حمل متفاوتی می‌باشند. از داده‌های مهم مورد نیاز برای اجرای مدل مذکور دانه‌بندی مواد بستر می‌باشد [۱۴۸]. ۸-۵ ۱۸- مدل 11 ۱11۳۴۲۳ نرم‌افزار 11 ۸/11۳۳ یک سیستم عددی یک‌بعدی (( 11) است که در انستیتو هیدورلیک دانمارک در سال ۱۹۹۲ طراحی شد. این هیدرودینامیک» پخش و انتشار و سایر فرایندهای کیفیت آب است و در رودخانه, کانال‌هاء آب راه‌ها و خورها کاربرد دارد [۴۱ و ۴۰]. برنامه 11 :]۸/1116 برنامه توسعه یافته 11 /115۷۹51۳:۸آ(] است که یک مدل هیدرولیکی بود که درسیستم‌های رایانه‌ای 6 ۱۷/1210 کارایی داشت اما برخلاف 11 ۷51۳۸۸ 1115(] سیستم |1۱ 3/116۳ با هدف کاربردی برای کامپیوترهای ۲۲ طراحی شده است. علاوه بر آن سیستم مذکور دارای توانایی‌های مرتب‌سازی و مدل‌سازی گسترده است و در زمینه‌های کیفیت آب و حمل رسوب کارایی بالایی دارد. هیدرودینامیک رودخانه در ۸۸]1:11 به سه روش شبیه‌سازی می‌شود: روش موج کینماتیک» روش موج انتشار و روش هیدرودینامیک کامل. معادللات مورد استفاده این گونه شبیه‌سازی‌هاء معادللات سنت و نانت می‌باشد. نرم‌افزار ۸/1116۳:11 از سه بخش اصلی تشکیل شده است: - مدل‌سازی جریان رودخانه - مدل‌سازی هیدرولوژیکی بارش - رواناب در مدل جریان رودخانه ۴ مدل فرعی وجود دارد که عبارتند از: - مدل هیدرودینامیک -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۱۷ - مدل انتقال رسوب چنان‌چه مورد نیاز باشد می‌توان مدل‌های مدکور را به یکدیگر وصل کرد تا مدلی جامعتر ساخته شود. مدل هیدرودینامیکی در واقع عنصر زیربنایی تمام سیستم مذکور است و پایه‌ای برای سایر برنامه‌ها نظیر پخش و انتشارء کیفیت آب و حمل رسوبات به شمار می‌رود. مدل هیدوردینامیک 11 ۸/11۳۳ قادر به به‌وجود آوردن شرایط جریان یک‌بعدی در رودخانه‌ها و خورها می‌باشد. این مدل توانایی شبیه‌سازی جریان‌های ماند گار و غیرماندگار را دارد. این مدل به گونه‌ای نوشته شده است که توانایی در نظر گرفتن سازه‌های هیدرولیکی جریان و آبراهه‌های فرعی را دارد. مدل هیدرودینامیک براساس روش تفاضل محدود و معادللات یک‌بعدی سنت و نانت خروجی مدل هیدرودینامیک یک سری ارتفاع سطح آب و بده آن و سرعت در طول رودخانه است. * توصیف سرایط جریان مدل هیدرودینامیک جریان دینامیکی را براساس معادلات یک بعدی سنت و نانت توصیف می‌نماید. این معادلات در واقع توصیف ریاضی بقا جرم و مومنتم در حالت جریان یک بعدی در رودخانه و کانال‌های آب است. معادلات سنت و نانت به‌کار رفته در مدل مذکور فرضیات زیر را در نظر می‌گیرند: - شیب کف کانال ناچیز است به‌طوری که عمق کانال عمود بر کف کانال اندازه‌گیری می‌شود. - جریان زیر بحرانی است. - بستر کانال پایدار است و رقوم آن با زمان تغییر نمی‌کند. ۱۹۸-۵ مدل 5۳02۱۷۷۳۹ مدل 5۳122۷۷/15 در سال‌های ۱۹۷۲-۲۰۰۰ توسعه داده شده است. مدل 5112۱۷۷/15 بازنوشته مدل ]511111 می‌باشد. کدهای اولیه توسط دکتر رانجان آریا سورای برای دریافت درجه دکتری از دانشگاه دیویس کالیفرنیا در سال ۱۹۷۴ نوشته شد. 5 قابل استفاده برای رسوبات بستر رس یا ماسه می‌باشد. این مدل را می‌توان برای مکان‌هایی که سرعت جریان به‌صورت دوبعدی می‌باشد. استفاده کرد. این مدل برای مطالعات رسوب‌گذاری و آب‌شستگی مفید می‌باشد. در این مدل رسوبات به دو دسته تقسیم می‌شوند: رسوبات غیرچسبنده و رسوبات چسبنده. یکی از محدودیت‌های این مدل شبیه‌سازی رسوبات چسبنده و غیرچسبنده به‌صورت جداگانه می‌باشد. یعنی مدل باید دو بار اجرا گردد. سرعت سقوط, تنش برشی برای فرسایش» ثابت میزان فرسایش و تنش برشی بحرانی برای رسوب‌گذاری باید برای مدل تعریف گردد. مدل قادر به محاسبه تراز سطح آب و سرعت‌ها نمی‌باشد بلکه این اطلاعات باید توسط یک برنامه دیگر محاسبه گردد. برای محاسبات هیدرودینامیکی می‌توان از برنامه 11۸۸/2۷/۳۹ استفاده نمود. معادلات اساسی که به‌صورت المان محدود -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها فرمول‌بندی شده‌اند شامل: معادله پخشیدگی, محاسبه تنش برشی بسترء ترم تغذیه/تخلیه بستر و لایه‌بندی بستر می‌باشد. سایر محدودیت‌های این مدل را می‌توان شامل: الف- ثابت در نظر گرفتن لزجت مایع برای دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد که باعث می‌شود تا مقادیر غلظت رسوب در دماهای بیش‌تر را بیش از حد براورد و در دماهای کم‌ترء کم‌تر از حد براورد نماید. ج- تنها از یک معادله انتقال رسوب آیکرز و وایت برای بار کل رسوب استفاده می‌کند. ۳۰۸-۵ مدل ۲۳71۳10 از سال ۱۹۹۸ یک مدل عددی یک‌بعدی جدید برای انتقال رسوب در شبکه‌های آبراهه در 3106118 توسعه داده شد که جایگزین دو مدل ]1۷۷۸۱/۲۳1 و17۳:۸۸/5 گردید. مدل جدید (1۳11]ل))) نام‌گذاری شد که مدل‌های موج دیفیوزیو و دینامیک را در بر دارد و معادللات سنت ونانت را به‌صورت کامل حل می‌کند. 0)) یک مدل هیدرودینامیک و انتقال رسوب در شبکه‌های آبراهه می‌باشد. ۲617۳17 شامل جنبه‌های متفاوتی از مدل‌سازی سیستم حوضه آبریز می‌باشد اما تأکید آن مدل‌سازی فرآیندهای فیزیکی آبراهه‌ها مانند هیدرولیک جریان» رسوب‌گذاری و فرسایش جریان و آنالیز پایداری شیب‌های جانبی آبراهه‌ها می‌باشد. مدل ۳۳11۳11 در مرکز ملی محاسبات مهندسی و علوم هیدرولیکی (۲102171) دانشگاه می‌سی‌سی‌پی توسعه داده شده است. در یک پروژه آزمایشی 20۳ و 7/1105 یک سیستم سازه‌های کنترل شامل سازه‌های شیب‌شکن کوتاه و بلند. فعالیت‌های مربوط به پایداری شیب‌های جانبی, خاکریزهاء سازه‌های کنترل سیلاب و سازه‌های لوله‌ای نصب نمودند تا فرسایش آبراهه و حوضه آبریز را کاهش دهند و جریان رسوب و بده - اشل را اندازه‌گیری این مدل با روش انتقال غیرمتعادل, حل همزمان معادللات رسوب و جریان» انتقال رسوبات غیریکنواخت. تغییر بستر و مرتب شدگی بستر هماهنگ می‌باشد. چندین ویژگی جدید به مدل افزوده شده است تا مدل را برای دامنه وسیعی از مسایل مهندسی عملی ۲۲0 انتقال رسوبات غیریکنواخت در رودخانه‌ها و آبراهه‌ها را با استفاده از مدل انتقال غیریکنواخت محاسبه می‌نماید. این مدل, رسوب‌گذاری و فرسایش را همزمان با تغییرات ژئومتری مقاطع عرضی آبراهه‌هاء اندازه مواد بستر (شامل مرتب‌شدگی و تسلیح بستر) و فرسایش کناره‌ها و فرآیند عریض‌شدگی محاسبه می‌نماید. 2111510 چندین گزینه برای محاسبات فرآیشدهای مربوط به رسوب ایجاد می‌نماید. به عنوان مثال میزان انتقال رسوبات با استفاده از چهار فرمول (5۳1(111۸, ایکر وایت اصلاح شده انگلوند هانسن اصلاح شده و فرمول وو و همکاران) قابل محاسبه می‌باشد. متغیرهای دیگر مانند تخلخل مواد بسترء دامنه اندازه بار شسته و ضخامت لایه ترکیب‌شده به خوبی توسط فرمول‌های متفاوتی قابل محاسبه می‌باشد. وجود این گزینه‌های چندگانه به کاربر اجازه می‌دهد تا فرمول‌های مناسب را انتخاب نماید تا مدل برای دامنه وسیعی از مکان‌ها قابل استفاده گردد. مدل (1۳1]1آن)) جریان غیرماندگار را در شبکه‌های آبراهه با استفاده از مدل موج دیفیوزیو و دینامیک شبیه‌سازی می‌نماید. در این فرآیند مدل قادر می‌باشد ویژگی‌های جداگانه‌ای برای آبراهه اصلی و پهنه سیل‌گیر در نظر بگیرد. این مدل هم‌چنین تاثیر سازه‌های هیدرولیکی شامل آب‌گذرء -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۱*۹ قدرت بالای (1۳1]1]ل)-) در روندیابی انتقال رسوب باعث می‌شود این مدل برای مطالعات بلندمدت و کوتاه‌مدت قابل استفاده گردد. بخش هیدرودینامیک دقیق و جامع می‌باشد و برای مطالعات جریان غیرماندگار در یک بازه متنوع» از شبیه‌سازی یک آبراهه منفرد و یک سیل تا شبکه کانال‌های پیجیده با هزاران هیدروگراف قابل استفاده می‌باشد. این برنامه از سامانه مربوطه" قابل ذخیره می‌باشد. به مدل‌های پیشرفته 211۳21 و (11۳31-)-) نیز که به صورت دوبعدی و سه‌بعدی آرایه شده‌اند از همین سامانه می‌توان دسترسی ۸-۵- ۳۱ مدل (۲1].0۱۷-31 (۳]0۷۷-31 یک مدل سه‌بعدی می‌باشد که در شرکت 51010 ۳10۷۷ توسعه داده شده است. (31-/۳].0۷۷ یک مدل اختلاف محدود غیر هیدرواستاتیکی می‌باشد که معادلات ناویراستوکس سه‌بعدی و پیوستگی را به‌صورت همزمان حل می‌نماید. (۳].0۱۷۷-31 برای کاربردهای متفاوت هیدرولیکی شامل موج‌های بریده شده» جریان اطراف استوانه‌های عمودی و جریان اطراف لوله‌های افقی و... مورد استفاده قرار می‌گیرد. مدل گزینه‌ای برای انتخاب روش محاسبه توربولانس شامل دو گزینه 1-2 و روش 5تاا در اختیار کاربر قرار می‌دهد. (0۱۷-31.]] از روش حجم جریان برای رهگیری سطح مشترک مایع -مایع و مایع - هوا استفاده می‌نماید. روش ]۳۸۷/0 جریان اطراف موانع غیرمستطیلی که در شبکه مستطیلی قرار دارند را حل می‌نماید. در این نرم‌افزار معادلات حاکم بر سیال با استفاده از تقریبات تفاضل (یا حجم) محدود حل می‌شود. هم‌چنین محیط جریان به شبکه‌ای با سلوله‌ای مستطیلی ثابت تقسیم شده که برای هر سلول مقادیر میانگین کمیت‌های وابسته وجود دارد. به جز سرعت که در مرکز وجوه سلول در نظر گرفته می‌شود.ء همه متغیرها در مرکز سلول قرار دارند. بخش آبشستگی 31-/۳1].0۷۷ از بقا جرم و معادله انتقال - پخش استفاده می‌نماید تا انتقال رسوب را پیش‌بینی نماید. برای اطلاع بیش‌تر درخصوص مشخصات این مدل می‌توان به سامانه مربوطه " مراجعه کرد [۵۶]. ۳۳۲۳-۸-۵ مدل ]5511۷1 برنامه /5511۸ در سال‌های ۱۹۹۰-۹۱ نوشته شده است. 5511 برای حل سه‌بعدی معادلات کانوکشن - دیفیوژن» به منظور روندیابی محاسبات رسوب نوشته شده است. این مدل رسوبات ریزدانه را که در مسایل مربوط به توربین‌ها دارای اهمیت می‌باشند به خوبی شبیه‌سازی می‌نماید. هم‌چنین برتری دیگر این مدل نسبت به دیگر مدل‌ها توانایی آن برای شبیه‌سازی مشکلاتی مانند پر شدن مخازن و آبراهه‌ها می‌باشد. نسخه‌های مختلف /55118 از سال ۱۹۹۳ بر روی اینترنت قرار داده شده‌اند. نسخه‌های ابتدایی تحت05(], 710[11] و 05/2 می‌باشد. در سال ۱۹۹۲ 55118 تحت ویندوز نوشته شد. در سال ۲۰۰۱ نسخه‌ی تحت ویندوز /55110 توسط زیربرنامه‌های آلا(] نوشته شد که حاوی الگوریتم‌هایی برای انتقال رسوب و مقاومت جریان در برابر گیاهان می‌باشد. /5511۸ مختصر شده جمله «شبیه‌سازی رسوب در آبگیرها همراه با گزینه چند بلوکه» می‌باشد. این برنامه برای مهندسی رسوب» هیدرولیک, محیط زیست و رودخانه نوشته شده است. در ابتدا این برنامه برای شبیه‌سازی انتقال رسوب در کانال و رودخانه نوشته شده» سپس استفاده از این برنامه برای موضوعات دیگر مهندسی هیدرولیک مانند مدل‌سازی سرریزء افت ارتفاع در تونل‌هاء روابط بده- اشل در رودخانه‌هاء جریانات غلیظ و... توسعه داده شده است. اصلی‌ترین ویژگی 5511۸ در مقایسه با دیگر برنامه‌های محاسبه دینامیک سا امسر سح کم مهس ۱ رد.0 1103 /5 012۳۵/200 که ای ما5 ۷01۱/۵ -2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها سیال (۳]0-))» توانایی مدل‌سازی انتقال رسوب در بستر متحرک همراه با ژئومتری پیچیده می‌باشد. این برنامه فرآیند روسازی,» بار بسترء بار معلق» فرم بستر و تاثیر بسترهای شیبدار را در نظر می‌گیرد. /55118 سال‌ها برای مطالعات زیستگاه‌ها در رودخانه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. در سال‌های اخیر مدل‌سازی جلبک به عنوان قسمتی از مهندسی کیفیت آب مورد استفاده قرار گرفته است. در جریان آشفته معادلات ناویراستوکس برای تعیین سرعت جریان در یک ژئومتری سه‌بعدی حل می‌شوند. مدل 1۳-۵ برای محاسبه تنش برشی آشفته مورد استفاده قرار می‌گیرد. کیفیت آب با استفاده از معادله کانوکشن - دیفیوژن برای هر یک از متغیرهای کیفیت آب انجام می‌شود. /55118 انتقال رسوب را بر اساس بازه‌های اندازه ذرات محاسبه می‌نماید. توزیع غلظت رسوبات در راستای عمودی بر اساس فرمول هانتر - راس محاسبه می‌گردد. انتقال رسوب معمولا به دو بخش بار معلق و بار بستر تقسیم می‌گردد. بار معلق توسط معادله کانوکشن - دیفیوژن محاسبه می‌گردد. برای محاسبه بار بستر از فرمول فان راین استفاده می‌گردد. اطلاعات ورودی مدل در دو فایل اصلی 1۳81۲2 و 2011701 قرار می‌گیرد. در فایل 1۳81۲2 اطلاعات مربوط به شبکه‌بندی و بده آب و در فایل کنترل دیگر متغیرها به مدل معرفی می‌گردند. متغیرهایی مانند سرعت جریان» تنش برشی و عمق آبء درصد تله‌اندازی و توزیع اندازه درات رسوب در فایل 1ع000 نوشته می‌شود. هم‌چنین مدل قادر است سرعت و پروفیل محاسبه شده را با مقادیر برداشت‌شده مقایسه نماید. قابلیت‌های گرافیکی مدل عبارتند از: ترسیم خطوط کنتورء پروفیل طولی» پروفیل مقاطع, نقشه سه‌بعدی و مقایسه پروفیل و نقشه محاسبه‌شده با مقادیر برداشت‌شده. این برنامه قابل برداشت به صورت رایگان از سامانه مربوط" قابل برداشت می باشد. ۲۳۸-۵ مدل 057۸۹3 3 مدل انتقال رسوب عمومی برای شبیه‌سازی رودخانه‌های رسوبی, آخرین نسخه سری مدل‌های عددی برای شبیه‌سازی جریان آب و انتقال رسوب در رودخانه‌های رسوبی می‌باشد که در گروه هیدرولیک رودخانه و رسوب مرکز +75131] (اداره احیا ایالات متحده) ایحاد شده است. این نرم‌افزار توسط یانگ " و سیموز ا نگارش شده است. این نسخه» بهتر از مدل‌های 2.0 0091275 و 2.1 کهادن0 (یانگ و همکاران» ۱۹۹۸؛ یانگ و سیموزء ۲۰۰۰) می‌باشد. این مدل با وجود یک بعدی بودن» قادر به شبیه‌سازی شبه دوبمدی جریان و شبیه‌سازی شبه سه‌بعدی تغییرات هندسه آبراهه می‌باشد. محاسبات فراآب در این مدل, با استفاده از روش گام به گام استاندارد و بر اساس معادلات انرژی و مومنتم انجام می‌شود. مدل‌های ‎)7٩12۲5‏ دارای توانایی‌هایی به شرح زیر می‌باشند: - متغیرهای هیدرولیکی را برای کانال‌های باز چه با مرزهای ثابت و چه با مرزهای متحرک محاسبه می‌کند. - پروفیل سطح آب را در رژیم‌های جریان زیربحرانی» فوق بحرانی و ترکیبی از این دوء یعنی ترکیب جریان‌های زیربحرانی و فوق بحرانی محاسبه می‌کند. - متغیرهای هیدرولیکی و رسوب را در جهت‌های طولی و عرضی شبیه‌سازی و پیش‌بینی می‌کند. - تغییرات پروفیل کانال‌های رسوبی و هندسه مقطع را چه عرض کانال ثابت باشد یا متغیر» شبیه‌سازی و پیش‌بینی می‌کند. - شرایط خاصی نظیر مانند پایداری کناره‌های کانال و محدودیت‌های فرسایش را بتواند ایجاد کند. اه اک رس و 0 13۷۳ ما۸ ۵۳ اعو ا۳ممصه 3 ملگ هام0 -2 8 0 ۲۱۳ -3 1.165 ۳۲۵۵۵۵۵00 -4 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنذجم- کاربرد مدل‌های فیز یکی و ریاضی در مخازن سدها )۱ 5 نسخه 3.0 بر پایه ‎)0٩1۵7۵‏ نسخه 2.1 ایجاد شده است و دارای چهار قسمت اصلی می‌باشد. قسمت اول از هر دو معادله صرف‌نظر از این که کانال یکی باشد یا از چند کانال جداشده با جزایر کوچک تشکیل شده باشدء استفاده کند. اگرچه هیچ جریانی نمی‌تواند از مرزهای لوله‌های جریان عبور کند» شیب جانبی بستر و جریان‌های ثانویه در ۸۱53 051) محاسبه می‌شود که باعث تبادل رسوب بین لوله‌های جریان خواهد شد. موقعیت و عرض هر لوله جریان ممکن است در هر گام از محاسبات تغییر کند. فرسایش یا ته‌نشینی محاسبه شده در هر لوله جریان تغییرات هندسه کانال را در جهت قائم (یا جانبی) به ما می‌دهد. ابتدا - بده کل عبوری در کانال به طور مساوی بین لوله‌های جریان تقسیم می‌شود. - مرزهای لوله‌های جریان عبارتند از مرزهای کانال و دیوارهای قائم فرضی بین آنها. - بده در طول هر لوله جریان ثابت است (یعنی هیچ آبی از مرزهای لوله جریان عبور نمی‌کند). سورتینگ و آرمورینگ بستر در هر لوله جریان بر اساس روشی که به وسیله بنت (136۳۵11) و نردین (۸10۲۵1) در سال ۱۹۹۷ : ۱ - روش دوبوی (۱۸۷۹) 1 ۲ - روش میر - پیتر و مولر (۱۹۴۸) : ۳ - روش لارسن (۱۹۵۸) و ۵ - روش توفالتی " (۱۹۶۹) - روش انگلاند و هانسن " (۱۹۷۲) : ۷ - روش ایکرز و وایت (۱۹۷۳) - روش تجدیدنظر شده ایکرز و وایت (۱۹۹۰) - روش انتقال شن (۱۹۸۴) و ماسه (۱۹۷۳) یانگ : ۸ - روش پارکر (۱۹۹۰) - روش تصحیح شده یانگ برای غلظت‌های بالای بار شستشو (۱۹۹۶) 5 -| 7۲ 20 1۵۵۲-۳۵۱۵۲ -2 7 -3 0 - 4 [70[1 -5 0 ل 2 ۳۱۵۵1۵ -6 ۵ 30 دممملن۸ -7 ۳۵۲ -8 -------- صفحهٔ بعد -------- ۲۳( راهنمای مطالعات ر سو بگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سدها - روش آشیدا و میچیو" (۱۹۷۲) - روش دانشگاه سینقوا" (171۳15,1985) - روش‌های کرون " (۱۹۶۲) و کرون و آریاتورای " (۱۹۷۶) برای رسوبات چسبنده بعضی از توانایی‌های بالقوه و یا خصوصیات 087۸1353 به شرح زیر است: - 087۸83 می‌تواند برای محاسبات سطح آب با یا بدون انتقال رسوب به کار رود. - 057۸153 می‌تواند برای محاسبات سطح آب در حین تبدیل جریان فوق بحرانی به زیربحرانی که شامل پرش - 0051۸53 می‌تواند تغییرات طولی و جانبی شرایط جریان و رسوب را در حالت شبه دوبعدی بر پایه مفهوم لوله‌های در هر دو جهت قایم و جانبی تغییرات تراز بستر می‌تواند شبیه‌سازی شود. - الگوریتم سورتینگ و آرمورینگ بستر بر پایه درصد دانه‌های رسوب می‌باشد و می‌تواند یک شبیه‌سازی واقع گرایانه از فرآیند آرمورینگ بستر را فراهم کند. - 0051۸۱53 می‌تواند تغییرات هندسه کانال را همزمان در جهت عرض و عمق بر پایه حداقل توان کل جریان شبیه‌سازی کند. - گزینه پایداری کناره‌های کانال اجازه شبیه‌سازی تغییرات هندسه کانال را بر پایه زاویه پاسخ مواد کناره کانال و قانون پیوستگی به ما می‌دهد. در طول هر گام زمانی که بده ثابت در نظر گرفته می‌شود.ء معادلات جریان دایمی برای محاسبات فراآب حل می‌شود. وقنی که رژیم جریان عوض نمی‌شود.ء 3.0 0518۳5 معادله آنرژی را بر اساس روش گام به گام استاندارد حل می‌کند و در جایی که جریان از زیربحرانی به فوق بحرانی یا بالعکس تبدیل می‌شود. از معادله اندازه حرکت استفاده می‌کند. 0٩12۲5 0‏ برای اکثر محاسبات پروفیل سطح آب. از معادله انرژی استفاده می‌کند. برای بازه‌هایی که در آنها رژیم جریان تغییر می‌کند. مثلا در پرش هیدرولیکی» از معادله مومنتم استفاده می‌شود. روندیایی رسوب به طور مستقل در طول هر لوله جریان با فرض این‌که هیچ تبادل جرمی در عرض لوله‌های جریان وجود ندارد انجام می‌شود. محاسبات روندیایی رسوب با استفاده از معادله پیوستگی رسوب انجام می‌شود. 0 0512۲5 میزان انتقال رسوب را برای هر گروه اندازه محاسبه می‌کند. در نتیجهء ذرات با اندازه‌های متفاوت دارای نرخ انتقال متفاوتی خواهد بود. بسته به متغیرهای هیدرولیکی» توزیع رسوب ورودی و ترکیب مواد بستر» بعضی از درات انتقال می‌یابند و بعضی دیگر ممکن است ته‌نشین شوند یا این که بدون حرکت در بستر باقی بمانند. 3.0 751275) ظرفیت حمل را برای هر جزء اندازه موجود در بستر محاسبه می‌کند. متعاقبا فرآیندهای متفاوتی ممکن است اتفاق بیفتد. به‌عنوان مثالء ممکن است کلیه ذرات ریز فرسایش یابند و یک لایه از ذرات درشت باقی بماند که اصطلاحا مسلح گفته می‌شود. این لایه مسلح, از فرسایش مواد زیرین جلوگیری می‌کند و مقدار رسوبات موجود برای انتقال, به میزان رسوب ورودی به بازه محدود می‌شود. با این وجودء شرایط هیدرولیکی آینده از |- ۸۱۵۵ 20 ۱1101۵ 2-۵ 6 -د3 4- ۸۲۱۵11۵۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۱۳ قبیل افزایش سرعت جریان ممکن است ظرفیت حمل جریان را افزایش دهد که در نتیجه باعث شکستن لایه مسلح شده و فرآیند فرسایش در بازه از سر گرفته شود. در 3.0 00۹12۲5 انتقال سیلت و رس جدا از مصالح غیرچسبنده محاسبه می‌شود. وقوع فرسایش یا رسوب‌گذاری توسط مقدار تنش برشی بستر» 5» کنترل می‌شود. وقتی که م7 کوچک‌تر از تنش برشی بحرانی بستر برای رسوب‌گذاری» وی 7» باشد ته‌نشینی رس و سیلت اتفاق می‌افتد. در این حالت روش ۳۵۲۱۱۵ مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرف دیگرء وقتی که ,2 بزرگ‌تر از تنش برشی بحرانی بستر برای فرسایش ذره‌ای » بی7» می‌شود فرسایش سیلت و رس اتفاق می‌افتد. در این حالت» دو فرآیند توسط 3.0 0512۳9 مدل می‌شود: فرسایش دره‌ای و فرسایش توده‌ای". فرسایش ذره‌ای همان‌طوری که گفته شد.ء زمانی اتفاق می‌افتد که م7 < م5. فرسایش توده ای نیز زمانی اتفاق می‌افتد که مج بزرگ‌تر از تنش برشی بحرانی بستر برای فرسایش توده‌ای, ,7 شود. در رودخانه‌های متعادل معمولا این فرض قابل قبول است که بده بار بستر با ظرفیت حمل رسوب جریان برابر است. با این وجود. شرایطی وجود دارد که اثرات تاخیر مکانی یا زمانی مهم است. به‌عنوان مثال» فرآیندهای رسوب‌گذاری مخزن و ته‌نشینی رسوب در دهانه رودها فرآیندهای نامتعادل هستند. در این مدل می‌توان حالت انتقال رسوب غیر متعادل را به نرم‌افزار معرفی کرد. 0 00512۲85 می‌تواند علاوه بر تغییرات عمودی بسترء تغییرات عرض آبراهه را نیز محاسبه کند. تئوری اصلی برای تعیین تنظیمات عرض؛ بر اساس تئوری حداقل نرخ مصرف انرژی و حالت خاص این تئوری» یعنی تئوری قدرت جریان حداقل می‌باشد. تئوری حداقل نرخ مصرف انرژی بیان می‌کند که وقتی یک سیستم بسته» با مصرف انرژی به تعادل دینامیکی می‌رسد. نرخ مصرف انرژی آن باید به مقدار حداقل برسد. نشان داده شده است وقتی که فرسایش وجود داشته باشد.» تنظیم آبراهه می‌تواند با عمیق‌تر شدن و یا با عریض‌تر شدن مقطع عرضی انجام شود. هم عریض‌تر شدن و هم عمیق‌تر شدن آبراهه می‌تواند قدرت جریان کل برای بازه را کاهش دهد؛ اما 3.0 751275) تنظیمی را انتخاب می‌کند که باعث حداقل شدن قدرت جریان کل برای بازه می‌شود. از طرف دیگرء اگر به وسیله محاسبات روندیابی رسوبء» رسوب‌گذاری پیش‌بینی شود پس یا بستر بالاتر می‌آید یا سطح مقطع کم‌عرض‌تر می‌شود. از این دوء انتخابی که باعث حداقل شدن قدرت جریان کل برای بازه می‌شود مورد نظر است. ۳۳۸-۵ مدل 1۸5 مدل 7۸135-2 یک مدل دوبعدی است که قادر است تا شرایط هیدرولیکی, رسوب و آلودگی را در رودخانه‌هاء مخازن و خورها شبیه‌سازی کند. این مدل دارای سه برنامه می‌باشد که عبارتند از 1318/1۸-2 برای تعیین شرایط هیدرولیکی در دوبعدی» 1017ت1 57 برای انتقال رسوب و 11۱1۸-4[ برای شبیه‌سازی کیفی. در مدل ۸1۸-2[ معادلات ناویراستوکس در دو بعد و با روش المان‌های محدود حل می‌شود. مقدار ضریب اصطکاک با استفاده از معادله مانینگ و ضرایب لزجت ادی نیز برای تعیین خصوصیات جریان‌های درهم به‌ کار رفته است. این مدل به صورت خودکار المان‌های خشک (بدون آب) را تشخیص داده و شبکه را منطبق با آن اصلاح می‌کند. برنامه 57171017 نیز معادلات انتقال - پخشیدگی را برای بررسی انتقال رسوب حل می‌کند. این برنامه قادر است تا هم رسوبات چسبنده و هم رسوبات غیرچسینده را بر آورد نماید. برای تخمین میزان فرسایش و ترسیب رسوبات چسبنده از معادلات |- ۳۵۳1166 ۳ 2- ۱1855 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۴ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها تجربی بهره گرفته است. این برنامه رسوبات ندهشته شده ر به صورت لایه‌لابیه محاسبه و در هر گره تاده‌لایه متفاوت. از نظر خصوصیات رسوب و ضخامت» می‌تواند در نظر گیرد. برنامه 11۱/1۸-4 نیز برای شبیه‌سازی متغییرهای کیفی اب که از معادله انتقال - پخشیدگی و در دو بعد استفاد می‌کند. برای اطلاع بیش‌تر به سامانه مربوط" مراجعه شود. ۲۵-۸-۵۵ مدل 01:30 ۲۶-۸۵ مدل 115077120 نرم‌افزار 152717۸/1210] با استفاده از روش المان‌های محدود برای شبیه‌سازی دو بمدی جریان آب سطحی (رودخانه‌ها و دریچه‌ها) انتقال رسوبات و آلودگی طراحی شده است. مدل از دو بخش»ء یکی برای شبیه‌سازی هیدرودینامیک جریان (با نام 0 و دیگری برای شبیه‌سازی انتقال رسوب و آلودگی (با نام 5210)) تشکیل شده است. مدل 119۳771/20 قادر به شبیه‌سازی نرخ رسوب‌گذاری یا آبشستگی رسوب در دوره‌های کوتاه مدت (کم‌تر از یک سال) و بلندامدت و انتقال آلودگی نیز می‌باشد. 0 معادلات سنت ونانت را برای مولفه‌های سرعت متوسط افقی حل می‌کند. در این معادلات اثرات کف» تنش‌های برشی سطحی و داخلی در نظر گرفته می‌شود. (521-) معادلات انتقفال - انتشار را برای توزیع غلظت عمودی رسوبات معلق, آلودگی‌های محلول و غیر محلول حل می‌کند و فرآیندهای پخش, تراکم» فرسایش و رسوب‌گذاری را شبیه‌سازی می‌کند. (15)1۱21] تحلیل برنامه را در دو حالت غیرجفت و نیمه‌جفت انجام می‌دهد. در سیستم غیر جفت (۷]1[1021 ۲1 به صورت جدا از مدل ۲5210 اجرا می‌شود. اما در حالت نیمه‌جفت 11۷1010210 و 5210 به‌صورت پشت سر هم اجرا می‌شوند. در ابتدا مدل 0 محاسبات مربوط به جریان را در گام‌های زمانی مشخص انجام می‌دهد سپس مشخصات جریان پیش‌بینی شده در مدل (2521 به‌کار می‌رود تا انتقال رسوبات و آلودگی در طول همان زمان محاسبه شود. پس از اجرای (521) مدل هیدرودینامیک دوباره اجرا می‌شود تا مشخصات جریان را برای بستر جدید به‌دست آورد. همان‌طور که توضیح داده شد روش‌های ریاضی بسیاری برای پیش‌بینی نحوه‌ی رسوب‌گذاری در رودخانه‌ها و مخازن ارایه شده است. با توجه به تئوری هر مدل, فرضیات معادلات و شرایط جریان و دقت هر روش متفاوت می‌باشد. باید توجه داشت که مبنای رودخانه‌ها و مخازن ته‌نشین می‌شوند. کاربرد دارد. این مدل قابلیت در نظر گرفتن ذرات رسوبی کوچک و حتی محاسبه میزان انتقال 10 ع2<50112۳ک 205 0 کح 1/6( ۹۵۲62 ۵://[۰۵۳۵6۰ ۳ -۱ |11 1ع106 .1150112۳6 1ع11110://0 -2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۱۵ روش‌هایی که اساس آنها تئوری انتقال رسوب می‌باشد از اطمینان بیش‌تری برای شبیه‌سازی فرآیند رسوب‌گذاری برخوردار می‌باشند و این بدان علت می‌باشد که در دو دهه اخیر تحقیقات با ارزش زیادی برای توسعه و تکمیل این نوع از روش‌های ریاضی ۵- ۱۰- داده‌های مورد نیاز مدل‌های ریاضی برای حل معادلات ریاضی حاکم بر جریان و رسوب در رودخانه‌ها و مخازن سدهاء باید شرایط مرزی مدل مشخص شوند. این داده‌های ورودی بیش‌تر باشد نتایج حاصل از مدل نیز دقیق‌تر خواهد بود. در این بخش داده‌های مورد نیاز در چهار قسمت شامل داده‌های هیدرولوژی,» داده‌های هندسی, داده‌های هیدرولیکی و داده‌های رسوب آرایه می‌گردد. ۱۰-۵ ۱- داده‌های هیدرولوزی در بیش‌تر مدل‌های ریاضی, آبنگار جریان ورودی در مرز بالادست نیاز می‌باشد. معمولا آبنگار به کلاس‌های مختلف تقسیم‌بندی می‌شود و برای هر بده فرض می‌شود که در یک مدت زمان مشخص, ثابت است. از آن‌جا که رسوب بیش‌تر تابع بده‌های زیاد می‌باشد. این مدت زمان را در بده‌های کم‌تر طولانی انتخاب می‌کنند. شکل (۴-۵) هیدروگراف واقعی و هیدروگراف ساخته‌شده برای اجرای مدل ریاضی را نشان می‌دهد. آبنگار ورودی ممکن است برای بده‌های با دوره بازگشت‌های مختلف ساخته و سپس استفاده شود. در شبیه‌سازی هیدرولیک جریان در جریان‌های ماندگار تنها از یک بده استفاده می‌شود که همان بده سیل با دوره بازگشت مشخص می‌باشد. ۳-۱-۵ داده‌های هندسی داده‌های هندسی.؛ وضعیت توپوگرافی بستر, سواحل و مسیل رودخانه و مخزن ر مشخحص می‌کند. داده‌های هندسی مورد نیاز مدل‌های دو و سه‌بعدی به صورت سری مختصات نقاط در سه بعد ۲ از و 7 و در موقعیت‌های خاصی می‌باشند. بدی‌می است وضعیت توپوگرافی بین موقعیت‌هایی که مختصات آنها اندازه گیری نشده استء با روش‌های درون‌یابی تعیین خواهند شد. برای این منظور در -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ راهنمای مطالعات ر سو بگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سدها این خصوص می‌توان از روش‌های درون‌یابی ساده خطی تا روش‌های درون‌یابی پیچیده نظیر کریجینگ استفاده کرد. برای رودخانه‌ها بهتر است از روش‌های خاصی استفاده شود تا وضعیت توپوگرافی تولید شده منطبق بر خصوصیات فیزیکی خطوط جریان در مدل‌های یک‌بعدی, معمولا" شرایط هندسی رودخانه تنها با وارد کردن مقاطع عرضی رودخانه در موقعیت‌های خاصی تعریف می‌شود. هر مقطع عرضی با یک خط عمود بر خط جریان به‌عنوان خط مبنا مشخص خواهد شد. این خط با یک سری نقاط در دو طرف خط تعریف می‌شود. فاصله عرضی نقاط و تراز نقاط نسبت به سطح مبنا این خط اطلاعاتی در رابطه با شکل مقطع در موقعیت کانال‌های فرعی را نشان می‌دهد و باید در بالاترین تراز ممکن برداشت شوند. فاصله بین مقاطع عرضی در طول خطوط جریان و در دو طرف و مرکز خط مبنا باید برداشت گردند. در شرایط بده لبریزء» فاصله مرکز دو خط را می‌توان در طول خطالقعر رودخانه برداشست کرد که البته در شرایط سیلابی طول آن تغییر خواهد کرد. مقاطع عرضی از مهم‌ترین داده‌های هندسی رودخانه و مخازن هستند و دقت نتایج به اطلاعات جمع‌آوری شده از مقاطع عرضی بستگی دارد. مقاطع عرضی باید آن چنان انتخاب شوند که شرایط هیدرولیکی به‌طور کامل شبیه‌سازی گردد. هر چه فاصله بین مقاطع عرضی کوتاه‌تر باشدء نیاز به درون‌یابی کم‌تر و هندسه مدل به واقعیت نزدیکتر خواهد بود ولی از طرفی برداشت آنها پرهزینه و زمان اجرای مدل نیز طولانی‌تر می‌شود. ساموئل معیارهای زیر را برای انتخاب موقعیت مقاطع عرضی آرایه نموده است: - تمام موقعیت‌های کلیدی که نیاز به اطلاعات خروجی مدل در آن موقعیت‌ها می‌باشند. - موقعیت‌هایی که در آن سازه‌های بزرگ یا نقاط کنترل قرار دارند. - در اولین تخمین, فاصله بین مقاطع عرضی حدود ۲۰ برابر عرض بالای مقطع عرضی انتخاب شوند. - حداکثر فاصله بین مقاطع عرضی نباید از نسبت دو دهم عمق به شیب سطح آب (,0.20/5) تجاوز کند. - برای مدل‌های غیرماندگار» حداکثر فاصله بین مقاطع عرضی ۲/30 است که آ برابر طول موج‌های مهم اتفاق افتاده است. - حداقل فاصله بین مقاطع عرضی برابر است با: (۱۴-۵) ( 5 - 85)/ ۵2-۶ 01۳1 ] که در آن 7 تراز سطح آبء (2 108) 1071 یعنی عدد صحیح (پس از حذف اعشار) است که از محاسبه (2) 108 به‌دست می‌آید. به‌طور مثال 7-112 باشد در آن صورت 2 < (7 108) 1877 می‌باشد. 5 میزان نسبی خطای اندازه‌گیری شیب می‌باشد. ۲ ۳ نسبت مساحت بین دو سطح مقطع عرضی متوالی بهتر است بین .تا باشد. به‌طور کلی انتخاب موقعیت مقاطع عرضی و برداشت آنها باید با دقت کافی انجام گیرد تا همان‌طور که قبلا هم گفته شد وضعیت توپوگرافی به‌وجود آمده بتواند شرایط هیدرولیکی را شبیه‌سازی نماید. بدیهی است مکان‌هایی که از نظر هیدرولیکی هیچ تاثیری روی شرایط هیدرولیکی ندارند. باید حذف شوند. به‌طور مثال شکل (۵-۵) مقاطع عرضی برداشت شده سد باکارا در کشور 8 -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها ۷ لایه غیرقابل فرسایش نظیر سنگ مادر و یا لایه رس‌سخت هم نیز مشخص گردد. رقوم این لایه به عنوان حد مرزی فرسایش با ۳-۱-۵ داده‌های هیدرولیکی بیش‌تر مدل‌های ریاضی ابتدا شرایط هیدرولیکی جریان را در طول مخزن محاسبه می‌کنند. از این رو داشتن شرایط مرزی پایین‌دست مورد نیاز است. درصورتی که برای شبیه‌سازی جریان‌های فوق بحرانی هم مقدار اشل و هم بده در بالادست باید معلوم معلوم» بردارهای سرعت در آن مقطع به صورت تصنعی طوری ساخته شوند که رابطه توزیع قائم لگاریتمی سرعت برقرار باشد. شکل ۵-۵- مقاطع عرضی برداشت شده سد با کارا در کشور هندوستان بدین‌ترتیب که ابتدا مقطع عرضی را به مقاطع کوچک‌تر تقسیم و برای هر مقطع کوچک درصدی از بده را به آن اختصاص و از تقسیم بده بر مساحت آن زیرمقطع سرعت متوسط آُن زیرمقطع به‌دست می‌آید که سپس با به‌کار بردن توزیع لگاریتمی قائم سرعت. بردارهای سرعت در نقاط مشخص از مقطع به‌دست می‌آیند. در مرز پایین‌دست مقدار اشل یا تراز سطح آب برای بده مورد نظر باید مشخص باشد. بهتر است که رابطه بده - اشل در مرز پایین‌دست وارد گردد. چنان‌چه این رابطه موجود نباشد می‌توان در رودخانه‌های آبرفتی و با استفاده از روش‌های برآورد منحنی بده - اشل نظیر روش انیشتین - براون [رجوع شود به فصل ۵ کتاب هیدرولیک رسوب دکتر شفاعی بجستان] استفاده کرد. در مخازن سدهاء مقدار تراز سطح آب پایین‌دست یا همان اشل در محل سد معلوم است البته چون این مقدار به شرایط بهره‌برداری از مخزن سد بستگی دارد در رودخانه‌های جزر و مدی از تغییرات زمانی اشل استفاده می‌شود. از جمله متغیرهای دیگری که نیاز می‌باشد ضریب زبری مانینگ یا ضریب شزی است که انتخاب مقدار قابل قبول آن بستگی به شرایط توپوگرافی» وضعیت پوشش گیاهی و پستی و بلندی‌های بستر دارد و انتخاب مقدار مناسبی برای آن نیاز به تجربه -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها کافی دارد. مقدار ضریب زبری را باید برای هر بازه‌ای از رودخانه یا مخزن تعریف کرد. مقدار ضریب زبری را نیز می‌توان با آزمون و خطا به‌دست آورد. بدین ترتیب که ابتدا مدل با پپش‌فرض مقادیری برای زبری اجرا می‌گردد و سپس اجرای مدل با تغییر زبری آنقدر تکرار می‌شود تا این که تراز سطح آب در مقطع خاصی از رودخانه برابر تراز سطح آب معلوم باشد. برای این عمل لازم است تا تراز سطح آب در مقطعی و برای یک بده مشخصی قبلا اندازه‌گیری شده باشد. رابطه بده - اشل سرریز خروجی نیز لازم است. محاسبات هیدرولیکی معمولا تا مقطعی در فاصله دور دست ادامه دارد که مرز بالادست خواهد بود. مرز بالادست مقطعی است پایدار که تحت شرایط مختلف جریان تغییر نخواهد کرد (نه رسوب‌گذاری و نه فرسایش اتفاق می‌افتد.). ۳-۱۰۵ داده‌های رسوب اطلاعات دیگری که مدل‌های ریاضی رسوب نیاز دارند» خصوصیات رسوب بستر و معلق به‌خصوص دانه‌بندی و وزن مخصوص اولیه می‌باشد. ضریب شکل درات و زاویه ایستایی نیز از متغیرهایی است که بهتر است قبلا اندازه‌گیری و به مدل وارد شود. معمولا در برنامه مدل‌های ریاضی تعداد زیادی از روابط تجربی برآورد میزان رسوب کل وجود دارد که کاربر می‌تواند یکی از آن‌ها را انتخاب کند. نتایج به دست آمده بر اساس یک ممعادله انتقال رسوب با نتایج حاصل از کاربرد معادله انتقال رسوب دیگری متفاوت می‌باشد و حتی ممکن است مقدار حجم رسوب نهشته شده را تا دو برابر و یا بیش‌تر هم محاسبه کند. از این رو بهتر است ابتدا با توجه به داده‌های اندازه‌گیری شده رسوب در ایستگاه آب‌سنجی» مناسب‌ترین رابطه انتقال رسوب مشخص شود. حتی در چنین شرایطی باز هم نقشه‌برداری مخزن می‌باشد. البته این وقتی کاربرد دارد که از مخزن سد پس از مدتی بهره‌برداری» نقشه‌برداری به عمل آمده باشد و با مقایسه با نقشه‌برداری‌های اولیه قبل از احداث سدء حجم رسوب‌گذاری یا وزن رسوب‌گذاری مشخص شده باشد. چنان‌چه این اطلاعات موجود باشدء مدل ریاضی را می‌توان با معادلات انتقال رسوب متفاوت اجرا و وزن رسوب محاسبه شده توسط مدل رابا مقدار اندازه‌گیری شده مقایسه کرد و معادله‌ای را انتخاب کرد که اختلاف مقادیر محاسبه شده و اندازه‌گیری شده کمینه باشد. بیش‌تر مدل‌های ریاضی به کاربر این اجازه را می‌دهند که علاوه بر معادلات انتقال رسوب استانداردی که در مدل قرار دارد. معادله بده - سنجه رسوب را نیز وارد کنند. برای مخازن جدید که اطلاعات نقشه‌برداری پس از بهره‌برداری وجود ندارد. انتخاب مناسب معادله انتقال رسوب باید بر اساس قضاوت کارشناس و یا مقایسه با دیگر مخازن مشابه باشد و توصیه می‌گردد که از معادله بده- سنجه رسوب استفاده شود و یا این که قبلا معادلات گوناگون انتقال رسوب با معادله بده - سنجه رسوب مقایسه و بهترین معادله انتخاب و در مدل از آن استفاده می‌شود. ۵-۱-۵ واسنجی ء دقت‌سنجی آ و حساسیت‌سنجی "مدل‌های ریاضی معادلات به کار رفته در مدل‌های ریاضی دارای ضرایب متعددی هستند که انتخاب ناصحیح آنها ممکن است منجر به جواب‌های دور از واقعیت گردد. یکی از روش‌هایی که به انتخاب مناسب ضرایب می‌تواند کمک کند واسنجی مدل از نظر هیدرولیکی است. از این رو بهتر است ابتدا مدل به صورت بستر صلب (بدون انتقال رسوب) و با وارد کردن تدریجی مقاطع عرضی اجرا گردد. پس از )۱-۲ هس2۳ کاداه۸۳ 5005111۵ -3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها 2 تکمیل داده‌های هندسی رودخانه و مخزن» مدل با شرایط بده کم بده لبریزء و بده‌های سیلابی اجرا و واسنجی می‌گردد. روش واسنحی نیز به همان ترتیبی است که در قسمت قبلی اشاره شد. پس از این مرحله مدل به صورت بستر متحرک در نظر گرفته شود. توجه شود که ضرایب زبری که در مقاطع مختلف با بازه‌های مختلف به دست آمده تنها برای شرایط هیدرولیکی مناسب است. چرا که پس از منظور نمودن آنتقال رسوب» زبری ممکن است تغییر کند. پس از واسنجی هیدرولیکی مدل, بخش انتقال رسوب مدل اجرا می‌گردد. در این مرحله انتخاب معادله انتقال رسوب مناسب جز کار واسنجی مدل خواهد بود. از این رو اطلاعات هیدروگرافی مخزن می‌تواند به عنوان مبنا کار واسنجی قرار گیرد. بدین ترتیب که مقدار حجم اندازه‌گیری رسوب نهشته شده با مقدار محاسبه شده از مدل مقایسه می‌شود. روش دقیق‌تر این است که پروفیل طولی تالوگ یا خط القعر مخزن را که قبلا اندازه‌گیری شده است با آنجه که مدل پیش‌بینی کرده است مقایسه کرد. مسلما نمی‌توان انتظار داشت که این دو پروفیل بر هم منطبق باشند ولی می‌توان با اجرای مدل با معادلات متفاوت انتقال رسوب. معادله‌ای را که سطح محصور بین این دو منحنی کمینه باشد به عنوان مناسبترین معادله انتخاب کرد. چنان‌چه از مخزن سد موجود در چند دوره هیدروگرافی صورت گرفته باشدء می‌توان داده‌های آبنگاری یک دوره را برای واسنجی مدل انتقال رسوب استفاده کرد و سپس مدل را با این شرایط اجرا و میزان دقت پیش‌بینی مدل را با داده‌های آبنگاری دوره دیگر بررسی کرد. این عمل را دقت‌سنجی مدل می‌گویند و کاربر از میزان خطای مدل مطلع خواهد شد. حتی اگر تنها داده‌های یک دوره آبنگاری پس از بهره‌برداری از مخزن در اختیار باشند می‌توان بخشی از داده‌ها را از واسنجی مدل حذف و به منظور دقت سنجی مدل استفاده کرد. بدیهی است عمل واسنجی و دقت‌سنجی بر اساس توانایی‌های مدل باید انجام گیرد. به طور مثال بیش‌تر مدل‌ها تنها رسوب ورودی از رودخانه اصلی را در نظر می‌گیرند در حالی که ممکن است رسوبات از شاخه‌های فرعی و یا ریزش‌های توده‌ای سواحل و یا حتی از رودخانه اصلی ولی در جریان یک طوفان عظیمی که ثبت نشده باشد وارد مخزن شده باشند. پس از واسنجی و دقت‌سنجی مدل, ضروری است که مدل نسبت به مقادیر ورودی و یا مقادیر پیش‌فرض مدل‌هاء حساسیت‌سنجی به‌عمل آید. به‌طور مثال می‌توان حساسیت مدل را نسبت به مقادیر ضریب زبری» ضریب پخشیدگی طولی» ضریب پخشیدگی عرضی, اندازه مش‌هاء درجه حرارت آب و نظایر آن انجام داد. برای این منظور معمولا مقادیر ضرایب تغییر داده می‌شوند و نتایج مدل, مثلا عمق آب و یا میزان انتقال رسوب و یا عمق فرسایش و یا رسوب‌گذاری» با نتایج مدل ولی بدون تغییر ضریب مقایسه می‌گردد. به‌طور مثال در یک مدل با پنج برابر کردن ضریب عرضی پخشیدگی» مقدار غلظت رسوب تنها پنج صدم درصد تغییر کرد که نشان می‌دهد ننایج در این مساله خاص به مقادیر ضریب پخش عرضی حساس نمی‌باشد. البته پیجیدگی مساله و ساده‌انگاری مدل‌ها نباید باعث گردد که از توانایی‌های مدل‌های ریاضی غافل بود. مدل‌های ریاضی می‌توانند وضعیت رسوب‌گذاری آتی را درصورتی که شرایط بهره‌برداری ثابت بماند پیش‌بینی و کاربر را از مشکلاتی که ممکن است در آینده اتفاق افتده حتی با تقریب» آگاه سازند. در چنین شرایطی کاربر می‌تواند شرایط بهره‌برداری از مخزن و حوضه را تغییر و نتایج را با مدل ریاضی بررسی نماید و در جهت اصلاح شرایط بهره‌برداری از حوضه و مخزن اقدام نماید. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۶-۱-۵ میزان اهمیت داده‌های ورودی مدل‌های ریاضی از معادلات تجربی متعددی استفاده می‌کنند که این معادلات به بعضی از داده‌ها و ضرایب بسیار حساس می‌باشند به طوری که در صورت اشتباه در هر یک از این داده‌هاء نتایج ممکن است خیلی تغییر کند. از طرفی این روابط نیاز به یک سری داده‌هایی دارند که ممکن است اندازه‌گیری نشده باشند و در نتیجه کاربر ممکن است مقادیر استانداردی را که در منابع اشاره شده‌اند اختیار کند. از این رو نیاز است تا بررسی شود که حساسیت مدل به این مقادیر جقدر می‌باشد. جدول (۱-۵) به عنوان مبنا می‌تواند استفاده شود. مطابق این جدول زبری» هیدروگراف ورودی» رسوب ورودی» مقاطع عرضی, نوع معادله انتقال رسوب و معادله مقاومت در مقابل جریان از اهمیت زیادی برخوردار هستند. از این رو این اطلاعات باید با دقت تهیه و وارد مدل شوند. ۵ ۱۱- کاربرد مدل‌های ریاضی از مهم‌ترین کاربردهای مدل ریاضی, اجرای گزینه‌های مختلف و مقایسه آن گزینه‌ها با شرایط پایه است. شرایط پایه در حقیقت شبیه‌سازی شرایطی است که هنوز هیچ اقدامی در آن مکان صورت نگرفته است. به‌طور مثال درمورد سدهای مخزنی شرایط پایه رودخانه‌ای است که هنوز سدی در آن احداث نشده باشد. در چنین شرایطی میزان رسوب‌گذاری و فرسایش حاصل از نتایج مدل ناجیز است. زیرا رودخانه قبل از احداث سد در شرایط رژیم یا تعادل بوده است. شرایط پایه دیگری که می‌توان در نظر گرفت سد مخزنی است که جدیدالاحداث می‌باشد. دراین صورت مدل را ابتدا تنها برای شبیه‌سازی هیدرولیکی اجرا و واسنحی می‌شود. پس از آن نوبت به اجرای مدل برای گزینه‌های مختلف می‌رسد. در مورد مثال اولی می‌توان سد را اضافه و مدل را بر اساس منحنی فرمان سد اجرا نمود. در رابطه با مثال دوم می‌توان علاوه بر منحنی فرمان داده‌های ورودی و خروجی را تغییر و شرایط جدید ۵- ۱۳- نکاتی در خصوص شبیه‌سازی عددی جریان آب و رسوب در مخازن سدها مکانیزم غالب انتقال رسوب غیرچسبنده و چسبنده در مخزن سد به ترتیب پدیده‌های فرارفت" و پخش" می‌باشد. در مناطق بالادستی مخازن معمولا پدیده غالب فرارفت و در مناطق مرکزی مخزن به پایین دست بیش‌تر پدیده پخش می‌باشد که در اثر آن رسوبات چسبنده تا نردیک سد نیز حمل می‌شوند. لذا بهتر است در مناطق بالادستی از مدل‌هایی استفاده شود که بر مبنای معادلات فرارفت استوار بوده و در مناطق مرکزی از مدل‌های مبتنی بر حل معادلات بر مبنای پدیده پخشیدگی استفاده شود. در قسمت‌های بالاا دستی جریان رودخانه‌ای حاکم بوده ولی در مناطق مرکزی به پایین دست جریان مخزنی است. از این رو برای شبیه‌سازی دقیقتر مناسب خواهد بود تا در بالاا دست از مدل‌های یک‌بعدی و در مناطق پایین دست از مدل‌های سه بعدی استفاده شود. مزریت مدل‌های سه بعدی این است که همزمان قادر به شبیه‌سازی انتقال رسوب به صورت فرارفت-پخش می‌باشند. از معایب این مدل‌ها در حال حاضر این است که باید بر مبنای داده‌های یک‌بعدی واسنجی شوند و ضرورت دارد تا با توجه به توسعه سریع این مدل‌هاء بهره‌برداران سدها به فکر تهیه داده‌های سه‌بعدی نیز باشند. | 2-0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- کاربرد مدل‌های فیزیکی و ریاضی در مخازن سدها )۱۳ جدول ۱-۵- میزان تاثیر هر یک از داده‌ها در مدل‌های ریاضی [۱۰۳] نوع داده < زربری تم - آبنگار ورودی تم < رسوب ورودی نج - درجه حرارت آب ۱ - شیب (سطح آب. بستر) ۳ - مقاطع عرضی ۳ ند - ضخامت لایه بستر فعال » - متغیرهای مربوط به اجرای مدل - زمان محاسبات » ۸ - تعداد لوله‌های جریان (در مدل‌های شبه‌دوبعدی) » - تعداد تکرار ۰ - نوع معادله تعیین زبری د در خصوص رسوب مخازن سدها اصلاحاتی را که می‌توان انجام دادء بیش‌تر در داده‌های ورودی و خروجی و منحنی فرمان سد داده‌های خروجی غالبا بده خروجی از دریچه‌های تحتانی و یا عبور سیلاب از سرریز می‌باشد. می‌توان گزینه‌های متفاوتی را اجرا نمود و تاثیر هر گزینه (منظور بده‌های خروجی) را بر رسوب‌گذاری بررسی نمود. حتی می‌توان مدل ریاضی رسوب مخزن را با مدل بهینه‌سازی» ترکیب و بهترین گزینه را برای این که حجم رسوبات ته‌نشین‌شده در مخزن به حداقل برسد به‌دست اورد. ۵ ۱۳- توصیه‌های کلی برای اجرای مدل ریاضی - مرز بالادست در دورترین موقعیت ممکن و جایی که رسوب‌گذاری یا فرسایش ندارد» انتخاب شود. - از پایدار بودن مدل باید مطمئن بود. - نگرانی از بابت این که مدل در مرز پایین‌دست. رسوب‌گذاری یا فرسایش زیادی را نشان دهد. نداشته باشیدء مگر این که -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها - به کارایی کلی مدل توجه شود. - شرایط مرزی و توزیع دانه‌بندی رسوبات ورودی کنترل شود. - عمق و دانه‌بندی مواد بستر مخزن در مدل استفاده شود و با اصل مقایسه گردد. - در زمان‌های مختلف. توزیع دانه‌بندی رسوب حاصل از مدل باید رسم شود. زیرا معمولاا دانه‌بندی با رسوب ورودی تغییر می‌کند. درصورت لزوم دانه‌بندی رسوب ورودی را تغییر دهید و اگر هنوز این مساله وجود دارد. داده‌های صحرایی را - چنان‌چه میزان انتقال رسوب مدل بسیار بیش‌تر از «اصل» است» در آن صورتء بهتر است از وجود «لایه‌ی محافظ» در - چنان‌چه نتایج مدل نرخ رسوب‌گذاری را بسیار زیاد و نرخ فرسایش را بسیار کم نشان می‌دهد. بهتر است تراز بالای - در صورتی که از هیچکدام از روش‌های فوق نتیجه نگرفتید. بهتر است میزان رسوب ورودی را در محدوده‌ی داده‌های - تغییرات فرسایش و رسوب‌گذاری باید کم باشد. - قبل از این که الگوی رسوب بررسی شودء بهتر است شرایط هیدرولیکی بررسی گردد تا مطمئن شوید زبری مناسب - مدل ریاضی بهتر است در ابتدا با جریان ماندگار و بده دو ساله اجرا شود. - مدل ریاضی ابتدا بر روی بستر صلب بدون در نظر گرفتن حرکت بار بستر اجرا شود. - مدل ابتدا با بده ثابت دوساله اجرا شود. زیرا معمولا بده رودخانه در حالت تعادل حدود بده دوساله است (و یا بده رژیم). در - نتایج مدل بررسی شوند و مطمئن شوید نیم‌رخ سطح آب» سرعت. عمق جریان» عرض و شیب نیم‌رخ به‌دست آمده, قابل - در صورتی که عمق جریان محاسبه شده بیش‌تر از رقوم سواحل شد.ء یعنی لبریز شدن جریان» بررسی کنید آیا در رودخانه - بهتر است شرایط بستر صلب با حداکثر بده هم اجرا شود. تراز سطح آب» توزیع جریان در رودخانه و یا لبریز شدن و سرعت جریان از جمله متغیرهایی است که با اجرای این بده باید بررسی و کنترل شوند. ۱۳۴۳-۵- مطالعات انجام شده در آیران در سال‌های اخیر مطالعات متعددی در خصوص کاربرد مدل‌های ریاضی در مخازن سدهای ایران انجام شده است. بخش عمده این مطالعات صرفا در غالب پایان‌نامه‌های دانشجویی بوده است و تعدادی از مطالعات توسط متخصصین و با حمایت مالی دانشگاه‌هاء -------- صفحهٔ بعد -------- سازمان‌های تحقیقاتی؛ وزارت یرو و ی م‌هندسین مشاور انجام شده است. در این قسمت از راهنما چکیده آن مطالعاتی که تاکنون انجام و نتایج آزهادر محلات و با کنفرانس‌های ایران برای عموم گزارش شده است. آرایه می‌گردد. مورد مطالعه قرار داد. در این مدل مخزن سد به صورت یک مجموعه کانال مدل گردید و از یک معادله‌ی توانی سرعت برای برآورد رسوبات استفاده شد. توانایی‌های مدل با استفاده از داده‌های سد سفیدرود مورد آرزیابی قرار گرفت. نیمرخ بستر مخزن محاسبه‌شده با نیمرخ اندازه‌گیری شده مقایسه شده و تطابق خوبی. هم برای حالت رسوب‌زدایی و هم رسوب‌گذاری؛ گزارش شده است. در این تحقیق بهره‌گیری از تئوری جت در حالت دوبعدی برای شبیه‌سازی توزیع جانبی رسوبات در مخزن سودمند تشخیص داده شده است. طالب بیدختی و معین‌تقوی در سال ۱۳۷۴ با استفاده از مدل ریاضی 6--)1۳] به مطالعه در مورد رسوبات سد درودزن اقدام نمودند. آزها نتایج حاصل را با نتایج عمق‌یابی به‌عمل آمده در سال ۱۳۶۱ از مخزن سد مقایسه نمودند. مقایسه نشان داد که متوسط خطای مدل 11۳-6 حدود ۶/۲۵ درصد بوده است و در مقایسه با روش‌های افزایش و کاهش سطح دارای خطای کم‌تری می‌باشد. پیشانی رسوب در دلتا از بدنه را پیش‌بینی نموده است. قمشی و حمادی در سال ۱۳۷۸ با بهره‌گیری از مدل 6--):1۳] ابتدا کارایی و کالیبراسیون مدل را مورد توجه قرار داده و سپس نتایج مورد نظر را استخراج نموده‌اند. تابع انتقال رسوب یانگ (۱۹۷۳) به عنوان بهترین معادله انتخاب شده است. وضعیت تغییرات حجم تجمع رسوبات در فاصله زمانی حدود ‎٩۰‏ سال از بهره‌برداری سد کارون مورد بررسی قرار گرفته و این نتیجه حاصل شده است که به‌طور متوسط سالانه ۰/۵۸ درصد از حجم اولیه مخزن کاسته می‌شود. منوچهر راد در سال (۱۳۷۸-۷۹) در ارتباط با «بررسی تجربی و عددی جریان غلیظ و کاربرد آن در رسوبزدایی مخازن سدها» بررسی و با حالت عدم هدایت آن مقایسه شده است. هدف از این تحقیق بررسی اثر عوامل متعدد در مشخصه‌های جریان چگالی دوبعدی حاوی ذرات, به صورت تجربی بوده است. علاوه بر بررسی‌های فوق» در این تحقیق یک مدل رایانه‌ای پیش‌بینی توزیع رسوب نیز آماده شد. این مدل که از نتایج حل معادلات در حالت جریان چگالی لایه‌ای و توزیع خطی دانستیه استفاده کرده» توانسته است توزیع رسوب را در جریان چگالی دوبعدی و حاوی درات ریز پیش‌بینی کند. زراتی و اطاعت(۱۳۸۰) مدل‌های 00571۸1152 , ۳]]7۷1۸.12 را در رودخانه با هم مقایسه کردند. هدف از این تحقیق شناسایی مدل‌هایی برای شبیه‌سازی این تغییرات در رودخانه‌ها بود. هر دو مدل قادر به شبیه‌سازی تغییرات تراز و هم‌چنین عرض آبراهه‌ها بوده با این که معادلات آنها یک‌بعدی می‌باشد به کمک روابط اضافی قادر به شبیه‌سازی شبه سه‌بعدی رودخانه‌ها هستند. در امتیازات و محدودیت‌های آزها مشخص گردیده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴( راهنمای مطالعات ر سوبگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سد‌ها کلاهدوزان و همکاران در سال ۱۳۸۱ با بهره‌گیری از مدل‌های عددی یک‌بعدی غیرجفت " 11۳۱/۸/۸7 و دوبسدی 51 رسوب‌گذاری در مخزن سد چم‌گردلان (ایلام) را شبیه‌سازی کردند. مدل 11۳۱/۱/۸7 توسط مرکز تحقیقات آب تهیه شده است. در این مدل معادلات سنت ونانت با استفاد از عبارت‌های ضمنی " حل می‌شود. از معادله پخش و انتقال برای شبیه‌سازی انتقال رسوب بهره گرفته شده است. مدل دو بعدی 011۷۸5۹ توسط کلاهدوزان توسعه داده شده است. در این تحقیقی معادلات حاکم بر هیدرودینامیک جریان و انتقال رسوب و تغییرات بستر در مخزن سدء توسط روش تقاضل‌های محدود در حجم کنترل حل شد. سپس فرآیندهای مربوط به یک دوره پنجاه ساله از آمار بده جریان و بده جریان - رسوب ورودی به مخزن با استفاده از مدل‌های فوق شبیه‌سازی گردید. در حالت مدل‌سازی دوبعدی, با توجه به طولانی بودن مدت اجرا و صرف زمان زیاده ابتدا دوره‌های زمانی شاخص انتخاب شده و شبیه‌سازی گردیدند. آنگاه نتایج حاصل از رسوب‌گذاری در مخزن سد.ء به کل دوره مورد مطالعه تعمیم داده شد. حذف دوره‌های کم اثر با توجه به نتایج مدل یک‌بعدی صورت گرفت. نتایج به‌دست آمده از این تحقیق نشان داد که فرضیات ساده‌کننده در مدل یک‌بعدی 11۳/1۸1۸1 باعث ایجاد خطاهای قابل توجهی در شبیه‌سازی مخزن (که شرایط دوبعدی دارد) شده است. هم‌چنین مشخص شد که مدل‌سازی طولانی مدت ریخت‌شناسی (مورفولوژزی) در مخازن را می‌توان با فرضیات مناسب عملی کرد و در این راستا می‌توان از نتایج مدل یک‌بعدی که اجرای آن نیاز به زمان زیادی ندارد برای انتخاب دوره‌های موثر رسوب‌گذاری در مخزن سد استفاده کرد. به طور کلی استفاده از مدل‌های یک‌بعدی در کنار مدل‌های دوبعدی در کاهش مدت اجرای شبیه‌سازی و سرعت در رسیدن به نتایج مناسبء مفید تشخیص داده شد. بختیاری و نیلوفر در سال ۱۳۸۱ با استفاده از تحلیل عددی دوبعدی, رسوب‌گذاری در مخزن سد بوکان (شهید کاظمی) را مورد مطالعه قرار دادند. رفتار هیدرودینامیک و رسوب مخزن در شرایط مختلف برای مدت ۵۰ روز شبیه‌سازی شده و نتایج آن بررسی شد. در این مطالعه تایید گردید که در محاسبه نیمرخ طولی بسترء نیاز به محاسبه در کل سال نمی‌باشد و فقط در نظر گرفتن فصل بارندگی کافی است. چرا که رسوب‌گذاری در مخزن عمدتا زمانی رخ می‌دهد که جریان ورودی به مخزن سیلابی باشد و این عمل تنها در فصول بارندگی امکان‌پذیر است. محمد نژاد و شمسایی در سال ۱۳۸۱ مشخصه‌های جریان غلیظ و نقش آن در رسوب‌گذاری دریاچه پشت سدها را مورد بررسی قرار دادند. جچهت حل معادلات حاکم بر جریان غلیظ یک مدل عددی توسعه داده شد و نتایج آن با مدل عددی دیگری مقایسه شد. تاثیر شاخص‌های موثر بر جریان گل‌آلود در مخزن - شامل شیب کف اندازه ذرات رسوبء غلظت و بده» مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق تایید کرد که جریان غلیظ ایجاد شده در مخزن به شاخص‌های متعددی بستگی دارد که می‌توانند میزان اختلاط, طول حمل مواد جامد و میزان رسوب‌گذاری و فرسایش بستر را تغییر دهند. هم‌چنین نحوه تاثیر عوامل مختلف بر رفتار جریان غلیظ بررسی شد. از جمله مشخص گردید که افزایش شیب کف مخزن باعث کاهش ضخامت لایه‌ی جریان غلیظ از یک سو و افزایش سرعت و غلظت آن از سوی دیگر می‌شود و حتی می‌تواند رژیم جریان را نیز تغییر دهد. هم‌چنین دیده شد که افزایش غلظت جریان ورودی به مخزن به دلیل ایجاد نیروی رانشی بیش‌تر سبب افزایش سرعت و کاهش ضخامت لایه‌ی جریان غلیظ می‌شود. 5ام0 1 2000255 ۱000118 ]۲۵۷۱۳۵۵۵۱۵ ۲۷۵۲۵ -۱ 51 ما5 800 که نا م۷۵10 1۱۵100 (اام10 اهعنعها م۵ 60000 -2 6 ۱10۳۵06( 11(۱۵ 1۱1۵1 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- صمدی بروجنی و سامانی در سال ۱۳۸۱ با استفاده از مدل عددی ۸110-11 تاثیر رسوب‌شویی سد دز بر کاهش ظرفیت مخزن سد تنظیمی دزفول را مورد ارزیابی قرار دادند. در این تحقیق, با استفاده از مدل [۲110-1 رفتار جریان و رسوب رودخانه دز در زمان انجام عملیات رسوب‌شویی سد دز شبیه‌سازی گردید تا تاثیر سد تنظیمی دزفول در تله‌اندازی رسوبات ارزیابی شود. براساس این تحقیق توصیه‌هایی برای مدیریت بهینه سد تنظیمی در مواقع رسوبشویی سد دز آرایه شد. مهرداد و همکاران در سال ۱۳۸۱ تحقیقی را بر عملکرد عملیات رسوب‌زدایی مخزن سد سفیدرود انجام دادند. آنها در ضمن این تحقیق به کارگیری روش کنارگذر (روش انحراف آب بر روی تراس رسوبی) را جهت تکمیل عملیات رسوب‌زدایی " برای سد سفیدرود مفید تشخیص دادند. این طرح شامل احداث یک بند خاکی در بالادست سد در سرشاخه ورودی رودخانه قزل‌اوزن جمت بالا آوردن سطح آب و هدایت آن توسط یک کانال فرسایشی با مقطع ذوزنقه به طول ۵ کیلومتر و با قابلیت انتقال بده حدود ۱۰۰ متر مکصب در ثانیه به پایین‌دست سد از طریق تخلیه کننده‌های سد بود. شمسایی و امامی در سال ۱۳۸۱ مدل 2 0051۸165 را با روش حداقل توان واحد جریان برای آرزیابی و پیش‌بینی نحوه توزیع رسوبات در مخازن سدها مقایسه نمودند. نتایج نشان می‌دهد که روش حداقل توان جریان به منظور تعیین تراز سوب در مجاورت سد از دقت بهتری برخوردار می‌باشد و با ارقام هیدروگرافی مطابقت بیش‌تری دارد. پشابارمی در سال ۱۳۸۲ با استفاده از روش کراندل» تراز رسوب پشت سد کارده را پس از انجام عملیات آب‌شویی برآورد کرد. نتایج مطالعه نشان داد که پس از عملیات آبشویی ۳۵ از رسوبات مخزن شسته خواهد شد. حجم رسوبات شسته شده در ۳۰ ساعت اولیه ۱۴۳۰۰۰متر مکعب و در ۳۰ ساعت دوم ۳۳۸۰۰۰ متر مکعب برآورد گردید. مدل مزبور با استفاده از نتایج یک مدل آزمایشگاهی و یک نمونه واقعی مربوط به سدی در روسیه ارزیابی شده بود. شاکری و احمدی در سال ۱۳۸۴ روش مناسب و مراحل کالیبراسیون مدل‌های ریاضی به‌صورت موردی بر روی مدل 1 0057۸15 در برآورد پیش‌بینی رسوب سد مخزنی میناب ارایه نمودند و نتایج آن نشان می‌دهد که می‌توان با این روش به تخمین مناسب رسوب مخازن دست یافت. تقدیسی و فعال در سال ۱۳۸۵ با استفاده از نرم‌افزار 5511۸ تاثیر جریان‌های گردابی بالادست سد انحرافی دز را بر کناره‌گیری و ته‌نشینی رسوبات مورد بررسی قرار داده و نتایج با عملیات میدانی مقایسه شده و حاصل از تطابق خوبی برخوردار بوده است. مرادلو و همکاران در سال ۱۳۸۵ با استفاده از مدل 3 ‎07٩1۸125‏ مدل‌سازی عددی رسوب‌گذاری در مخزن سد میل و مغان و تاثیر رسوب‌زدایی و ساماندهی بالادست بر وضعیت رسوب‌گذاری را ارایه نمودند. مطالعات نشان می‌دهد که انجام رسوب‌زدایی به صورت منقارن از نظر فرسایش موضعی بستر کانال در مجاورت دایک" هدایت بالادست تاثیر مخربی بر پایداری دایک ندارد. سپهری منش و ایزدپناه در سال ۱۳۸۵ با توجه به اهمیت کاهش حجم مخزن به عنوان مبنایی در تجزیه و تحلیل سیستم منابع آبء با استفاده از مدل 1۳2-6] حجم رسوبات ترسیبی و توزیع آن را در سد تنظیمی کرخه پیش‌بینی نمودند. زارع و شمسایی در سال ۱۳۸۵ به کمک داده‌های سد سفید رود با توجه به خصوصیات سدء تغییرات مورفولوزی مخزن را در اثر | - 8 2- 1 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ راهنمای مطالعات ر سو بگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سدها مورد نظر در دراز مدت با مدل مذکور شبیه‌سازی شده» محل‌ها و میزان رسوب‌گذاری شناسایی و روند شکل‌گیری دلتای رسوبی سیدیان و شفاعی بجستان در سال ۱۳۸۵ با استفاده از مدل 3 ‎7٩1۸125‏ روند رسوب‌گذاری سد وشمگیر در استان گلستان را مورد بررسی قرار دادند. با توجه به درصد زیاد رسوبات ریزدانه ورودی به مخزن, ابتدا متغیرهای مربوط به رسوبات چسبنده مدل را واسنجی نمودند و سپس حجم مخزن را برای سال‌های آتی بهره‌برداری پیش‌بینی کردند. صادق‌زاده و اعلمی (۱۳۸۵) به بررسی تاثیر رهاسازی رسوبات سدهای مخزنی بر مورفولوژی رودخانه پایین دست با استفاده از مدل 3.0 ‎07٩1۸1۹5‏ در رودخانه سفیدرودپرداختند. در این مطالعه تغییرات مورفولوژیک رودخانه سفیدرود تحت تاثیر عملیات شاس سال ۱۳۶۷ با استفاده از مدل مذکور شبیه‌سازی گردید و با مورفولوژی پیش‌بینی شده تئوریک در اثر رسوب‌زدایی مقایسه گردیده وفایی منش و حسینی در سال ۱۳۸۶ با استفاده از مدل 6--)1۳] رسوب‌گذاری در مخازن ذخیره‌ای و مطالعه موردی سد امیرکبیر را مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از اجرای مدل با هیدروگرافی انجام یافته در سال ۱۳۸۰ روی مخزن سد مزبور مقایسه گردید است. نتایج نشان می‌دهد که با وجود نقاط ضعف مدل به نتایج آن می‌توان اعتماد نمود. همجنین آنمها پیش‌بینی نمودند اگر روند رسوب‌گذاری در سد تغییری ننماید. طی شصت سال از بهره‌برداری سد در حدود ۱۹ حجم مخزن از رسوبات پر می‌شود. اعلمی و همکاران در سال ۱۳۸۷ با استفاده از دبی ویژه دراز مدت رسوب رودخانه در تحلیل رسوب‌گذاری مخازن سدها مورد بررسی قرار دادند و با شبیه‌سازی رسوب‌گذاری مخزن سد کارده توسط مدل 3 ‎)7٩51۸]65‏ و با مقایسه نتایج حاصل از مطالعات رسوب‌سنجی و رسوب‌شناسی مخزن سد مزبور در سال ۱۳۷۵ با نتایج مدل, به صحت‌سنجی مدل پرداختند. حسن‌زاده و فیضی (۱۳۸۷) پس از واسنجی مدل ۹12۲۹3. 0) به کمک داده‌های آبنگاری مخزن سد علویان مراغه در یک دوره‌ی ٩‏ ساله, پدیده رسوب‌گذاری را در این سد برای یک دوره ۵۰ ساله ترسیم و مورد مقایسه و ارزیابی قرار دادند. همچنین در این مطالعه عمر مفید مخزن برآورد شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۶ رسوب‌زدایی مخازن سدها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۳۹ ۶ ۱- کلیات روش‌های مدیریت رسوب در مخازن سدها به مجموعه اقداماتی اطلاق می‌گردد که با انجام آنها بتوان مخزن سد را در سال‌های بیش‌تر و در حد بهینه استفاده کرد. اهم این فعالیت‌ها به شرح زیر است: الف- روش‌های کنترل فرسایش و رسوب: - مدیریت حوضه‌های آبریز - مخازن رسوب‌گیر خارج از رودخانه ب- مدیریت رسوب در مخزن که عمدتا شامل مورد زیر است: - بهره‌برداری صحیح از مخزن ج- روش‌های هیدرولیکی تخلیه رسوب از مخزن نظیر روش‌های زیر است: - رسوب‌زدایی(شویی) هیدرولیکی - سیفون کردن - عبوردهی جریان غلیظ د- روش‌های مکانیکی تخلیه رسوب از مخزن نظیر روش‌های زیر است: - خروج رسوب توسط لایروب مکانیکی در ادامه هر کدام از روش‌های فوق مورد بررسی قرار خواهند گرفت. ۶ ۲- رسوب‌زدایی هیدرولیکی رسوب‌زدایی هیدرولیکی و یا عملیات شاس (به زبان فرانسه) به عملیاتی اطلاق می‌شود که با باز کردن تخلیه کننده‌های تحتانی (درکف یا رقوم پایین‌تر) رسوبات نهشته شده در بستر مخزن در اثر فرسایش کنده شده و به همراه جریان آب از مخزن خارج شود. در ابتدای با زکردن دریجه‌های تخلیه‌کننده تحتانی به منظور رسوب‌زدایی» رسوبات تحمم‌یافته تحت‌فشار آب از مخزن تخلیه می‌گردد ولی چنان‌چه سطح آب مخزن تا حد دریچه‌ها پایین آورده شودء رسوبات در اثر فرسایش پس‌رونده به دلیل جریان‌های رودخانه‌ای کنده شده و به بیرون هدایت می‌شوند. در این روش که از انرژی جریان آب برای تخلیه رسوبات استفاده می‌گردد می‌توان بخشی از حجم ذخیره مخزن را که در اثر انباشت رسوبات از دست رفته است احیا نمود و ظرفیت ذخیره جدیدی را ایجاد کرد. این روش از دیرباز معمول بوده است. قدیمی‌ترین روش رسوب‌زدایی در کشور اسپانیا در قرن شانزدهم میلادی تجربه شده است. بسته به این که ۳۵8 ۲1۷۵۳۵۵|۱۵ -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها رقوم سطح آب مخزن سد در زمان انجام عملیات رسوب‌زدایی چگونه باشدء دو روش متفاوت رسوب‌زدایی به‌وجود می‌اید که عبارتند از ۱ رسوب‌زدایی تحت فشار ۳-۶ ۱- رسوب‌زدایی هیدرولیکی تحت فشار در این روش رسوب‌زدایی» بخشی از رسوبات نهشته شده در داخل مخزن از طریق دریچه‌های عمقی به خارج از سد تخلیه می‌شود و سطح آب مخزن در زمان عملیات رسوب‌زدایی در تراز بالاتر از دریچه‌ها قرار دارد. در این روش رسوب‌زدایی, رسوبات نزدیک به دریچه تخلیه و پس از گذشت مدت زمان معینی یک مخروط رسوب‌شویی " به شکل یک قیف" در جلوی تخلیه‌کننده تحتانی تشکیل شده و به سمت بالادست گسترش می پابد. شکل (۱-۶) شمای کلی از چاله فرسایشی قیفی شکل را که در بالادست سد تشکیل شده نشان می‌دهد. پیشروی چاله به سمت بالادست تا زمانی ادامه دارد که مخروط تشکیل شده به تعادل برسد. مدت زمان به تعادل رسیدن آن بستگی به بده جریان آب خروجی از تخلیه کننده تحتانی» ارتفاع آب داخل مخزن و جنس رسوبات نهشته شده دارد. شیب چاله تشکیل شده در محور رودخانه بیش‌تر از شیب عرضی چاله می‌باشد. مقدار شیب به جنس مصالح رسوبی نیز بستگی دارد به‌طوری که در رسوبات چسبنده شیب بسیار تندتر از رسوبات غیرچسبنده است. مطالعات انجام شده در تعدادی از سدهای چین نشان داده است که شیب در حهت محور 2 بین چهار درصد تا یازده درصد و در جهت محور 0 بین نه تا پانزده درصد متغییر بوده است [۵۴]. تراز بالای رسوبات ۳۳ رسوبات بالا دست سد ۱-۳۳۵۵ 8 2- ۳۳۵۹۹۳۵ 58 3- ۲ |۱۵ )6 4- ۲۳۵۱ 06 5- [1 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها )۱۳ طولی در مقایسه با شیب عرضی رسوب در جهت عمود بر محور خروجی تخلیه کننده کوچک‌تر می‌باشد. دگزار (۱۹۹۵ به نقل از 1,0 با مطالعه بر روی مخازن سدهای سوئیس نشان داد شیب پایدار حفره آبشستگی برای رسوبات چسبنده به مرانب مقدار حداکثر عمق چاله ایجاد شده بیانگر میزان رسوب تخلیه‌شده می‌باشد. از این رو مطالعاتی برای پیش‌بینی این عمق انجام شده است. از جمله می‌توان به مطالعات آزمایشگاهی شن و همکاران [۱۳۱] اشاره کرد. در این مطالعه رابطه زیر ارایه شده است: 5 ی 300۳ پر ۲ 0.549 ۳ (۱-۶) ۳ الا ِ ۴ ی 0.01330 > ول 1 10 (1- وت)) ولا که در این معادله: 1 ۱ ۱+11 9 1 (۲-۶) سس |0.00000496 +1 <ه 50ا(7- ول) 150 در روابط (۱-۶) و (۲-۶) متغیرها عبارتند از: ول < حداکثر عمق چاله فرسایشی (متر) 0 ارتفاع باز شدگی دریچه‌های لجن‌کش (متر) - سرعت آستانه حرکت رسوبات (متر در ثانیه) 11 عمق آب بالای بازشدگی دریچه‌ها (متر) 4 عمق رسوب نهشته شده بالادست دریچه (متر) #8 شتاب ثقل (متر بر مجذور ثانیه) 5 < چگالی ویژه رسوبات اندازه متوسط ذرات رسوبی (متر) در روش رسوب‌زدایی تحت فشار معمولا حجم کمی از رسوبات تخلیه می‌شوند و اثر این روش در دفع رسوبات موضعی می‌باشد. معمولا در ابتدای عمل رسوب‌زدایی» رسوبات به صورت خمیری» سپس مخلوطی از رسوب و آب و در نهایت آب زلال خارج می‌شود. در آیران روش رسوب‌زدایی تحت فشار در سد دز چند بار استفاده شده است که خلاصه‌ای از این عملیات آرایه می‌گردد. ۶ ۲ ۱-۱- کاربرد روش رسوب‌زدایی تحت فشار در سد دز سد دز از جمله سدهای مهم کشور می‌باشد که متاسفانه با مشکل تجمع رسوب مواجه می‌باشد. رسوب‌گذاری بیش از ۱۵ میلیون متر مکعب در سال موجب شده است که رسوبات درشت‌دانه در ابتدای مخزن ته‌نشین شده و با تشکیل دلتا به سمت سد پیشروی کنند. به‌طوری که عملیات آبنگاری انجام شده در سال‌های مختلف نشان می‌دهد رسوب‌گذاری در مخزن سد دز موجب پیشروی دلتا به اندازه ۵۰۰-۱۰۰۰ متر در سال شده است. شکل (۲-۶) نیم‌رخ طولی رسوب‌گذاری سد دز در سال‌های مختلف را نشان می‌دهد. شکل (۲-۶) نیز تغییرات تراز بستر و قله دلتا را در زمان‌های مختلف نشان می‌دهد. رسوبات ریزدانه همراه جریان آب حمل شده و درصورتی که شرایط تشکیل جریان غلیظ در سد وجود داشته باشد به شکل جریان غلیظ خود را به بدنه سد می‌رسانند. اندازه‌گیری صحرایی انجام شده در سد دز نشان می‌دهد بیش از ۱۱ درصد رسوب ورودی به سد |- 1200083۳6. 5۰ -------- صفحهٔ بعد -------- با تشکیل جریان غلیظ خود را به بدنه سد می‌رسانند و در آن‌جا تجمع می‌یابند. این رسوبات علاوه بر این‌ که موجب کاهش ظرفیت مخزن سد می‌گردند موجب می‌شوند رقوم سطح رسوبات در نزدیکی نیروگاه افزایش یابدء لذا خطر ورود رسوبات به داخل آبگیر نیروگاه افزایش یافته که در حال حاضر رقوم رسوبات در فاصله تقریبی ۱۲ متری رقوم آبگیرهای نیروگاه قرار گرفته است [۳]. همان‌طوری که قبلا نیز دکر شد هدف از انجام رسوب‌زدایی, دفع رسوبات نهشته شده به منظور احیای حجم مخزن از دست رفته مخزن می‌باشد. رسوب‌زدایی می‌تواند به‌صورت آزاد یا تحت فشار صورت گیرد. فرآیند رسوب‌زدایی آزاد در برگیرنده فرسایش پس‌رونده در داخل کانال رودخانه در میان رسوبات نهشته شده می‌باشد. در این روش سطح آب مخزن قبل از فصل سیلاب پایین‌آورده می‌شود. در نتیجه انجام رسوب‌زدایی در مدت زمان سیلابی بودن» موجب فرسایش حجم زیادی از رسوبات و انتقال آنما می‌گردد. برای بیش‌تر موثر بودن این روش لازم است دلتای تشکیل‌شده در مخزن در نزدیکی بدنه سد باشد [۱۶۰] در سد دز دلتای تشکیل شده از بدنه سد خیلی دور می‌باشد (تقریبا ۲۷ کیلومتر)» لذا با این روش نمی‌توان رسوبات زیادی را از مخزن برطرف نمود. زمانیکه سطح آب مخزن در رقوم ۳۱۰ متر (کمینه بهره‌برداری) باشدء پدیده فرسایش پس‌رونده کمی در میان دلتا تشکیل گردد که این رسوبات مجددا در میان مخزن تحمع می‌یابند [۳]. محدودیت دیگر استفاده از رسوب‌زدایی آزاد در سد دز به خاطر شرایط خاص این سد می‌باشد. چرا که این سد.ء تنظیم فرکانس برق کشور را انجام می‌دهد. لذا امکان پایین آوردن سطح آب مخزن به منظور رسوب‌زدایی آزاد در آن وجود ندارد. علاوه بر آن محدودیت‌های دیگری مانند عدم وجود تخلیه کننده عمقی با ظرفیت کافی و هم‌چنین مسایل زیست‌محیطی مانع از انجام عملیات رسوب‌زدایی آزاد می‌شود. تنها دریچه‌های عمقی سد دزء دریچه‌های آبیاری است که شامل سه مجرا هر یک با ظرفیت ۶۵ متر مکعب بر ثانیه می‌باشد و حدود ۴۷ متر پائین‌تر از لبه آبگیر نیروگاه قرار دارد. گزینه‌های دیگر استفاده از رسوب‌زدایی تحت‌فشار و خروج رسوب توسط جریان غلیظ می‌باشد. در سد دز انجام رسوب زدائی تحت‌فشار از زمان بهره‌برداری (۱۳۴۲) تا سال ۱۳۸۲ هفت مرتبه در سال‌های ۱۲۷۲ ۱۲۷۴ ۶ ۱۳۷۷ ۱۳۷۰و ۱۳۸۲ انجام گرفته است. جدول (۱-۶) شرایط هیدرولیکی جریان در زمان بازکردن دریجه‌های آبیاری را به‌طور خلاصه نشان می‌دهد. شکل ۶ ۲- نتایج آبنگاری سد دز در سال‌های مختلف [۳] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۳۳ 30 0 ٍ 9 1۱ تا 26 1 َ 9 ۳ حل یا | مارا سا مر تا سا 887 8اه 0 50 0 2040 2030 2020 2010 2000 1990 1980 1970 19۵00 سال شکل ۶ ۳- تغییرات تراز بستر و قله دلتا نسبت به زمان در سد دز [۳] جدول ۶ ۱- شرایط هیدرولیکی جریان در زمان رسوب‌زدایی سد دز [۳] بده جریان از دریچه‌ها | بده جریان از توربین‌ها | بده جریان از سرریزها ر*ال ارور (۹00/ 1۲) (۹00/ 1۲) (۹0/ 17) تک ۳۳ 0 اس اک 0 5 0 0 سک که هه که سکس اس سک 0 0 تک اه هه سک سکس اه انا 00 0 0 5 0 5 0 0 ات سک هس مقدار حجم رسوبات تخلیه‌شده در اثر رسوب‌زدایی در سد دز در سال‌های مختلف به جز سال ۱۳۸۲ بدرستی مشخص نمی‌باشد دلیل عمده آن عدم انجام اندازه‌گیری ممتد و کامل غلظت خروجی از دریچه‌ها و یا عدم انجام عملیات آبنگاری قبل و پس از رسوب‌زدایی بوده است. در رسوب‌زدایی سال ۰۱۳۸۲ عملیات آبنگاری قبل و پس از رسوب‌زدایی برداشت گردید. رقوم سطح رسوبات قبل از انجام رسوب‌زدایی برابر با ۲۵۶ متر بوده است. رسوب‌زدایی تحت فشار در این سد موجب خروج تقریبا ۳۰۰ هزار متر مکعصب رسوب گردید. هم‌چنین گسترش طولی مخروط رسوب‌زدایی حدودا ۳۰۰ متر بوده است [۳] آبنگاری انجام شده پس از انجام رسوب‌زدایی در سد دز در سال ۱۳۸۲ نشان داد که شیب حفره آبشستگی در قسمت جلوی تخلیه کننده از سه قسمت تشکیل شده است (شکل ۴-۶). قسمت اول تا فاصله ۱۰ متری برابر با ۴۵ درصد قسمت دوم از فاصله ۱۰ متری تا ۱۰۰ متری برابر با ۱۲ درصد و قسمت سوم از فاصله بیش‌تر از ۱۰۰ متری برابر با ۶ درصد می‌باشد [۳۸]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴( راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۳۲۰ ۳۰ ۴۳ ۵۰ ۳7۰ ۷۰ ۸۰ ۹.۰ ۱۰۰ ۹۱۱۰ شکل ۴-۶- نیم رخ طولی بستر مخزن پس از عملیات رسوب‌زدایی هیدرولیکی تحت فشار سد دز در سال ۱۳۸۲ [۳] ۲-۶ ۲- رسوب‌زدایی هیدرولیکی آزاد چنان‌چه سطح آب مخزن سد در زمان عملیات رسوب‌زدایی به پایین‌ترین حد خود برسد به‌طوری‌ که جریان رودخانه‌ای در داخل مخزن سد.ء تشکیل گردد آنرا رسوب‌زدایی آزاد نامند. در رسوب‌زدایی هیدرولیکی آزاد پایین آوردن سطح آب مخزن در دو مرحله صورت می‌گیرد. در مرحله اول سطح آب مخزن به آهستگی پایین آورده می‌شود (برای مثال ۱ متر در هر روز سطح آب مخزن تا ترازدهانه ورودی نیروگاه). در مرحله دوم سطح آب مخزن خیلی سریع کاهش داده می‌شود. برای مثال در مخزن سد کاچی در کشور کاستاریکاء سطح مخزن در مرحله دوم ۴۵ متر در مدت پنج ساعت کاهش داده شد و در نهایت مرحله سوم حرکت جریان رودخانه‌ای یا سطح آزاد در مخزن برای مدت چند ساعت می‌باشد. رسوب‌زدایی آزاد راندمان بیش‌تری نسبت به رسوب‌زدایی تحت فشار دارد. شکل (۵-۶) به‌طور شماتیک نحوه عمل رسوب زدائی آزاد را نشان می‌دهد. منطلقه فرسایش و رسوب زدایی جریان رودخانه / رقوم سطح آب پس از عملیات رسوب زدایی / ۴ و ۱ چس ۹ یی ی ۰ ۰ ۰. ۳ / سا : ۰ 7 بستر اولیه مخزن_م رسوبات قبل از عملیات رسوب زدایی/ رسوبات پس از عملیات رسوب زدایی شکل ۵-۶- نحوه عمل رسوب‌زدایی آزاد |- ۲) 17 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسسمرد رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۳۵ ۶ ۳- عوامل موثر بر رسوب‌زدایی هیدرولیکی انجام عملیات رسوب‌زدایی هیدرولیکی در هر شرایطی ممکن است با موفقیت انجام نگردد. این بدان معنی است که ممکن است حجم زیادی از آب مخزن تخلیه ولی میزان رسوب خارج شده ناچیز باشدء از این رو قبل از اتخاذ تصمیم در رابطه با انجام عمل رسوب‌زدایی باید متغیرهای مهم تاثیرگذار را که حاصل تجربیات عمل رسوب‌زدایی در کشورهای مختلف می‌باشد در نظر داشت. عوامل ممعمی را که در این خصوص می‌توان نام برد در ادامه مطرح شده‌اند. ۳-۶ ۱- هیدرولوزی حوضه آبریز مخزن - الگوی رواناب در طول سال - تغییرات رواناب از سالی به سال دیگر - پراکندگی خوب ایستگاه‌های هواشناسی و هیدرومتری - ثبت داده‌های دقیق در سال‌های مختلف - حجم رواناب سالانه ورودی (1) ۳-۶ ۲- رسوب ورودی به مخزن - الگوی توزیع رسوب در شاخه‌های مختلف رودخانه - نحوه‌ی تغییرات رسوب در سال‌های مختلف - نوع رسوبات و خصوصیات فیزیکی آنها - سهم آورد رسوب توسط سیلاب‌ها - داشتن داده‌های دقیق رسوب و برآورد توزیع فصلی آنها ۳۶ ۳- ظرفیت اولیه مخزن (0) نحوه‌ی ترسیب رسوب در مخازن سدها به نسبت ۶ بستگی دارد. این نسبت در مخازن مختلف ممکن است بیش از ۰/۱ درصد تا ۲۰۰ درصد هم تغییر کند. معمولا مرز بین مخازن کوچک و بزرگ در نسبت ۶ برایر ۳۰./ قرار دارد. مخازن کوچک مخازنی هستند که در آنها این نسبت کوچک‌تر از ۳۰ می‌باشد و عمل لایروبی و تخلیه رسوب می‌تواند هر ساله و با موفقیت در آنها انجام گیرد. مخازنی که در آنها و0 > باشدء امکان تخلیه کامل در کوتاه‌مدت و پر کردن مجدد آن با بارندگی‌های بعدی وجود دارد. در این مخازن با انجام عمل رسوب‌زدایی بخش عمده‌ای از حجم از دست‌رفته را می‌توان مجددا احیا نمود. برای مخازنی که در آنها ۱30 ۷< باشد. موفقیت عمل رسوب‌زدایی بستگی به انتخاب زمان رسوب‌زدایی دارد که تعیین آن در هر منطقه‌ای متفاوت و از پیچیدگی‌های کار می‌باشد. معمولا عمل رسوب‌زدایی در این مخازن از راندمان بسیار پایینی برخوردار می‌باشد. برای مخازنی که -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۶ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها فشار و البته با راندمان کم صورت گیرد. عمل تخلیه کامل تنها هر چندین سال یک بار ممکن است انجام شود. در این مخازن بهتر است از روش خروج رسوبات ریزدانه توسط پدیده‌ی جریان‌های دانسیته استفاده شود. ۳-۳-۶ پتانسیل ترسیب رسوب (۳-۶) ت ۳۸ برای مخازنی که ۳۸ آنها بین یک تا دو درصد در سال می‌باشد. عمل رسوب‌زدایی باید هر چه سریع‌تر انجام گیرد. برای مخازنی با" برابر پنج درصد یا بیش‌ترء حتما در زمان طراحی باید تمهیداتی برای رسوب‌زدایی منظور گردیده باشد. مخازنی که دارای حجم مخزن بسیار بالایی هستند. معمولا ۳۸ آنها ناچیز بوده و نیازی به عمل رسوب‌زدایی در کوتاه‌مدت ندارند و باید از روش‌های کنترل فرسایش در سطح حوضه استفاده گردد. هم‌چنین استفاده از پدیده‌ی جریان‌های غلیظ برای خروج رسوبات ریزدانه از دریجه‌های ۳-۶ ۵- شکل حوضه از دیگر عوامل موثر در موفقیت آمیز بودن عملیات رسوب‌زدایی» شکل حوضه است. معمولا حوضه‌های ۷ شکل بسیار موفقیت ۶-۳-۶- دریچه‌های عمقی (آبیاری) موقعیت قرارگیری دریچه‌هاء شکل و ظرفیت بده آنها از جمله عوامل تاثیرگذار بر میزان رسوب‌زدایی می‌باشد. به‌طور کلی در زمان طراحی باید دریچه‌ها در پایین‌ترین تراز ممکن نصب گردند و طوری طراحی شوند که بتوانند حداقل دو برابر متوسط بده سالانه ورودی را در شرایطی که سطح آب مخزن تا ۵۰ درصد تراز عادی پایین آورده می‌شود. تخلیه کنند. البته در مخازنی که قرار است با انجام عمل رسوب‌زدایی» مخزن به‌طور کامل در زمان سیلاب تخلیه گردید. ظرفیت باید به همان میزان آورد سیلاب مورد نظر باشد و معمولا ظرفیت دریچه‌ها براساس آبنگاری‌های فصل رسوب‌زدایی طراحی می‌شوند. ظرفیت دریجه‌های عمقی عامل مهمی در موفقیت‌آمیز بودن عملیات رسوب‌زدایی دارد. تجربیات به‌عمل آمده در کشور هندوستان نشان می‌دهد که ظرفیت دریچه‌ها باید برابر دبی لبرید" رودخانه بالادست باشد [۲۱ و ۲۲| در کشور چین از رابطه زیر استفاده ۱- ۵۶۱ 586 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۳۷ 00 در رابطه فوق ,5 شیب اصلی رودخانه 5 شیب خطی که حداکثر تراز سطح آب مخزن در منتهی‌الیه بالادست را به رقوم کف دریچه متصل می‌کند. 4 دبی غالب رودخانه ورودی به مخزن «) حداکثر دبی خروجی دریچه بدون تسکین سیل در مخزن ابعاد دریچه نیز از عوامل موثر در افزایش راندمان رسوب‌زدایی می‌باشد. دریچه‌ها باید عریض باشند. ارتفاع دریچه‌ها بین ۱/۵ تا ۵ متر انتخاب گردد و عرض دریچه با توجه به ظرفیت تخلیه دریچه تعیین شود. در خصوص تاثیر بده خروجی بر راندمان رسوب‌زدایی البته اختلاف نظراتی هم وجود دارد. به‌طوری که مطالعات نشان می‌دهد که هر چند با افزایش بدهء راندمان رسوب‌زدایی افزایش می‌یابد ولی پس از مدتی مقدار راندمان به دلیل تاثیر پس‌زدگی آب کاهش می‌یابد. این بدین‌معنی است که در هر مخزنی» بده رسوب‌زدایی دارای حد بهینه‌ای می‌باشد. هم‌چنین رسوب‌زدایی زمانی که جریان ۳-۶ ۷- شرایط رودخانه پایین‌دست خروج رسوب از مخزن سد در مدت کوتاهی تنها از طریق افزایش غلظت رسوب امکان‌پذیر است که این امر تبعات منفی را در آورد. برای به حداقل رساندن این تبعات ضروری است تا زمان مناسب برای عمل رسوب‌زدایی تعیین گردد و حداکثر ظرفیت غلظت رسوب در پایین‌دست با توجه به شرایط هیدرولیکی رودخانه و گونه‌های مختلف آبزیان یا گیاهان مشخص گردد. ۶ ۳- زمان رسوب‌زدایی زمان انجام عملیات رسوب‌زدایی هم از نظر اقتصادی و هم از نظر زیست‌محیطی مهم است. تجربه کشور روسیه نشان داده است که برای مخازن کوهستانی» زمان رسوب‌زدایی قبل از سیلاب‌های سالانه است. معمولا این‌گونه مخازن سدها به علت آورد رسوب زیاد رودخانه‌های کوهستانی مجددا ترسیب در آنها صورت می‌گیردء از این رو عملیات رسوب‌زدایی هر چند سال یک بار باید انجام شود. در کشور ونزوئلاء زمان رسوب‌زدایی معمولا در فصول سیلابی انتخاب می‌شود تا تاثیر کمی روی تولید برق داشته باشد. در کشورهائی چون تایوان» الجزیره و ایران (سد سفیدرود)» عملیات رسوب‌زدایی در انتهای فصل آبیاری و قبل از شروع فصل بارندگی انجام می‌گیرد. در کشورهایی چون ژاپن فصل زمستان به منظور به حداقل رساندن اثر جریان‌های غلیظ اثر رسوبات ریزدانه بر آبزیان» بر آب آبیاری و به‌خصوص بر گردشگری به‌عنوان زمان رسوب‌زدایی انتخاب می‌شود. بهرحال آنچه که اهمیت دارد این است که عملیات رسوب‌زدایی زمانی انجام شود که در عین حالی که راندمان رسوب‌زدایی به حداکثر برسد؛ از تاثیرات منفی آن به‌خصوصی در پایین‌دست جلوگیری و ضمنا بتوان پس از مدت کوتاهی آب به اندازه‌ی کافی ذخیره نمود. توصیه می‌شود در مخازن سدهایی که ۱- 12031۵۱ 560 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها نرخ رسوب‌گذاری بالایی دارندء دوره‌ی رسوب‌زدایی کوتاه‌تر باشد چرا که طولانی کردن دوره رسوب‌زدایی و تراکم رسوبات اولا اهمیت دارد چرا که معمولا رسوبات آنها در نزدیک دریجه‌های تحتانی از نوع رسوبات چسبنده می‌باشند. بهتر است عملیات رسوب‌زدایی پس از مدت کوتاهی از احداث سد شروع گردد تا راندمان عملیات. بالا" باشد. ۶ ۵- راندمان رسوب‌زدایی هیدرولیکی تعاریف متعددی توسط محققین مختلف برای راندمان رسوب‌زدایی هیدرولیکی به‌کار برده شده است که در جدول (۲-۶) ارایه شده است. متغیرهای متعددی بر راندمان رسوب‌زدایی تاثیر دارند. به‌طور کلی راندمان رسوب‌زدایی را می‌توان افزایش داد اگر: - عمق آب در مخزن کاهش یابد. - مقدار بده رسوب‌زدایی افزایش یاید. - ابعاد دریجه آبیاری افزایش یابد. - مدت زمان رسوب‌زدایی افزایش یابد. - هر چه دره‌ی ساختگاه سد باریکتر باشد. - هر چه شیب رودخانه اصلی تندتر باشد. - هر چه طول مخزن کوتاه‌تر باشد. - هر چه مسیرمخزن در راستای جریان اصلی مستقیم‌تر باشد. - هر چه محل ترسیب رسوبات به دریچه‌های عمقی نزدیک‌تر باشند. - هر چه اندازه رسوبات ریزتر باشند. - هر چه شکل رسوبات کروی‌تر باشند. - هر چه تناوب زمان رسوب‌زدایی کوتاه‌تر باشد. 9 هر چه رسوبات نهشته شده جوان و تحکیم‌نیافته‌تر باشند. جدول ۶ ۲- تعریف های مختلف راندمان رسوب‌زدایی هیدرولیکی (1982) 01۵1 ع ۳ حجم کل آب خروجی به حجم رسوب خروجی در زمان رسوب‌زدایی 00 دهمان ۸ 7 7 ۸۱۱ ۷۷۷۷ )۱987( (0)1989 10100۱ ۷۷۷۷ وزن رسوب خروجی سالانه به وزن متوسط درازمدت سالانه ورودی وزن رسوب خروجی به وزن رسوب سالانه ورودی (1۱996) ۸1:۹۵ ۳-۷۷ وزن رسوب خروجی به وزن رسوب سالانه نهشته (1996) 5۵ 20 اه / ۷ ۷( ۳ نسبت اختلاف حجم رسوب خروجی و ورودی در زمان رسوب‌زدایی به حجم آب خروجی ۷ > حجم آب خروجی : ۷ - حجم آب ورودی (1997) 1۲۵۵ ۵۵ ۱10۵۳۱۹ 0/ :۷: ۲ - ,)۳ ) < غلظت رسوب خروجی . ۲ - غلظت رسوب ورودی ۵ > جرم مخصوص ظاهری رسوبات نهشته شده -------- صفحهٔ بعد -------- فصل شم رسوب‌زدایی مخازن سدها ۳۹ هم‌چنین می‌توان به نکات زیر توجه نمود: - برای موثر بودن رسوب‌زدایی» حرکت عمومی آب و رسوب در مخزن باید رخ دهد. - در مخازن سدهایی که هم رسوبات ریزدانه و هم رسوب درشت‌دانه وجود دارند.ء معمولا تخلیه رسوبات ریزدانه در مدت زمان کم‌تری صورت می‌گیرد درحالی که برای تخلیه رسوبات درشت دانه» به مدت زمان طولانی‌تری نیاز می‌باشد. - رسوب‌زدایی زمانی موثر است که تراز رسوبات ترسیب شده بالاتر از رقوم تخلیه‌کننده تحتانی قرار گرفته باشند. - مطالعات نشان می‌دهد که شیب تا ۰/۰۰۱ تاثیری روی راندمان رسوب‌زدایی ندارد ولی شیب‌های بیش‌تر از ۰/۰۰۱ تاثیر دارد [۱۱۴]. - در خلال رسوب‌زدایی در بستر رودخانه کانالی ایجاد می‌شود که شیب بدنه آن ممکن است از ۱/۴ درجه برای مصالح بسیار شل تا ‎٩۰‏ درجه برای مصالح بسیار ریزدانه تغییر کند. با پیش‌بینی این زاویه می‌توان راندمان رسوب‌زدایی را مشخص کرد. مسلما مقدار این زاویه به عواملی چون خصوصیات رسوب. درصد تحکیم. عمق لایه ترسیب شده و تغییرات بده در خلال رسوب‌زدایی بستگی دارد. رابطه زیر بر اساس اطلاعات اخذ شده از مخازن کشور آفریقای جنوبی توسط اتکینسون |۱۰ و ۱۱] آرایه شده است: (۵-۶) ۳ )6.30 < (0) 120 که ,۷ وزن مخصوص خشک رسوب بر حسب 101/1 است. ۶ ۶- برآورد رسوب خروجی در اثر انجام عملیات رسوب‌زدایی هیدرولیکی مطالعات متعددی در خصوص برآورد میزان رسوب خروجی در زمان رسوب‌زدایی انجام گرفته است. نتایج تعدادی از این مطالصات منجر به آرایه رابطه‌ای برای محاسبه رسوب خروجی گردیده است که به‌طور خلاصه در جداول (۲-۶) و (۳-۶) آرایه شده‌اند. رابطه (1۱983) ۸12 از جدول (۳-۶) در تعدادی از سدهای مخزنی به‌کار گرفته شده است و نشان داده شده است که مقدار رسوب خروجی اندازه گیری‌شده بیش‌تر از مقدار محاسبه شده توسط این فرمول می‌باشد. از این رو پیشنهاد شده است تا مقدار برآورد شده در ضریب سه ضرب گردد [۱۱]. کاربرد روابط رسوب‌زدایی آزاد بستگی به شرایط تالوگ و دامنه‌ها دارد و کاربرد این روابط باید متناسب با شرایط محیطی مخزن باشد.ء در غیر این صورت ممکن است جوابهای حاصله برای مخزن مورد مطالعه گمراه‌کننده باشد. لذا بهتر است این روابط صرفا به منظور تخمین اولیه استفاده گردند. ۶ ۷- معیارهای رسوب‌زدایی هیدرولیکی عمل رسوب‌زدایی پرهزینه و دارای اثرات سو زیست‌محیطی بوده, ولی در تعدادی از سدها ضروری است. برای بررسی موفقیت‌آمیز بودن عمل رسوب‌زدایی, معیارهای مختلفی ارایه شده‌اند که عبارتند از: -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها الف - معیار اندازه مخزن رسوب‌زدایی وقتی مفید است که این نسبت کم‌تر از ۰/۰۲ باشد. این مقدار توسط باسوم و روزبوم (۱۹۹۷) [۱۳] کم‌تر از ۰/۰۵ و توسط موریس و فان (۱۹۷۷) [۱۰۳] کم‌تر از ۰/۳ ذکر شده است. البته برای مخازنی با عمر مفید کم‌تر از نصف. باید این نسبت برابر یا بیش‌تر از ۵ باشد. منظور از عمر مفید. نصف مدت زمانی است که نصف ذخیره مقید مخزن پر از رسوب شود. ج- معیار بده رسوب‌زدایی مطابق این معیار» مقدار بده خروجی در زمان رسوب‌زدایی اگر بیش‌تر از دو برابر بده متوسط سالانه باشد. رسوب‌زدایی موثر است. د- معیار تعادل رسوب! در مخزن سد. بدیهی است اگر این معیار بیش تر از یک باشدء رسوب‌زدایی نقش موئری در بازیافشت ححم مخزن خواهد داشت. چنان‌چه عدد نزدیک به یک باشد می‌توان با افزایش دوره رسوب‌زدایی و یا افزایش بده خروجی به راندمان مطلوب رسید. جدول ۶ ۳- روابط مختلف برآورد میزان رسوب خروجی در رسوب زدانی آزاد براساس مطالعات میدانی ,۷ - وزن رسوب خروجی ‎۵/٩00 ((۱980) 100۵[ که 1۵ (رسوب‌زدایی ازاد) 0 - بده خروجی ۱03/800 5 - شیب بستر قبل از رسوب‌زدایی - ضریبی است که مقدار آن ۰/۰۰۳۵ می‌باشد. ۷۷. - 2 (5 10 9 - بده رسوب خروجی 011/000] - بده جریان 1۷7/600 (۱983) 2610 9 - بده جریان ۸ 1 مطالعات انجام شده در :] - برابر ۳۰۰ برای ذرات بزرگ‌تر از ۰/۱ میلی‌متر و + ۰ . : ابر۶۵۰ برای ذرات کوچک‌ر از ۰/۱ کشور چین (رسوب‌زدایی آزاد) برابر ۶۵۰ برای ذرات کوچک‌تر از ۰/۱ میلی‌متر برابر ۱۸۰ برای رسوب‌زدایی با بده کم -<- درصد حجمی رسوبات خروجی - عمق آب در گالری تخلیه رسوب (متر) (1983) ۱۷۷۵ + (کست) 0.0191 - شیب خط آنرژی گالری (رسوب‌زدایی آزاد) ۰ ۷ - سرعت در گالری (متر در ثانیه) 1] )60(< 0.578 + (ل)ر| 0.041 0 - سرعت سقوط ذرات رسوبی (متر در ثانیه) ۷ ۷- لزجت کینماتیک آب |- 5۵011۵۱ 31300 1۹۵1۱۵)5714( -------- صفحهٔ بعد -------- 15 ادامه جدول ۶ ۳- (1989) ۱۷/۵ (رسوب‌زدایی ازاد) (1989) ۱۷/۵ (رسوب‌زدایی تحت فشار) (1995) 5۳۱۷۵۹1۵1۵ ۵0 50 (975 )11۵0۵۵۵۵۹ جدول ۶ ۳- روابط م (1۱989) ۱/۵ (1991) ۷۷۶ ۵۵ 11 مطالعات انجام شده در مخزن -10] اواقع‌در کشور تایوان (رسوب‌زدایی آزاد) ٩۱۱۷:۵ )1۱990(‏ (12] (1991) ۷۷۶ ۵۵ 11 خروج رسوب از دریچه‌های لجن کش روابط مختلف برآورد میزان رسوب خروجی در رسوب زدائ فرمول 0.9 دوم ی 0 0 8266603 ( ۷5۶ )0.28318 +53 عهعما 003 ۸4 1۷‏ حع ی 17 ۷ 5۴ 7 0243 (م5 ختلف برآورد رسوب خروجی در رسوب‌زدایی هیدرولیکی از رابطه ۱ ۳ ات ث ۵ 210 1۹ 0 2106 ۹ ۲ ۱ - ست ۲ 010 254 ۹ 5 کل ما1 " ۰ 0 1 ۸ 0 0 ۸ پک 0. 1 - شاوی ۸ 0 1۸ ( نوخ م۱ ٍ رس 17 |عی لا ره : ‎٩ أ )0.56 ٩17-0.0003( ۱۴۱ وی آزاد براساس مطالعات میدانی ۵ < غلظت وزنی رسوب خروجی ‎1۳8/00٩ ۵ < سرعت آب در تونل (متر در ثانیه) 0 < سرعت سقوط ذرات 171/9060 > غلظت رسوب خروجی بر ۷ * سرعت آب در تونل (متر در ثانیه) 0 * سرعت سقوط ذرات 11/566 4 عمق آب در تونل تخلیه رسوب (متر) ۷۰ خوزن رسوب خارج شده در واحد زمان ( 1۳8/900 ) < شعاع هیدرولیکی جریان (متر) و(] > اندازه متوسط ذرات رسوبی (متر) 0 بده آب خروجی 131/800 0 حجرم واحد حجم رسوب نهشته شده * 1۳6/100 ,) * غلظت وزنی رسوب خروجی *10/ )1 < سرعت متوسط جریان (متر در ثانیه) ]< محیط خیس شده (متر) ۸ سطح مقطع جریان (متر مربع) 0 دبی جریان (مترمکعب بر ثانیه) ۲ < غلظت وزنی رسوب خروجی (۷8/87۱) < عمق جریان (۱3) > سرعت جریان (1/۹۵0) » > سرعت سقوط ذرات (17/500) ۲ < غلظت وزنی رسوب خروجی (۷8/001) < عمق جریان (۱3) > سرعت جریان (111/۹00) » > سرعت سقوط ذرات (11/۹۵۵) < سطح مقطع جریان درتونل (۱۳۹) ) * نسبت حجم رسوب به حجم آب در خروجی تونل احمتوسط سرعت جریان در زمان رسوب‌زدایی (13۷/500 > بده خروجی 1/۹۵۵ ) ۱ < عرض جریان (متر) طول کانال تخلیه رسوب (متر) > بده جریان (مترمکعب در ثانیه) -------- صفحهٔ بعد -------- اور ۱ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها جدول ۶ ۴- روابط مختلف برآورد رسوب خروجی در رسوب‌زدایی هیدرولیکی آزاد براساس مطالعات آزمایشگاهی 4 > اندازه ذرات رسوبی (۱3) < عمق جریان (1) 1110 / و (1997) - اهاه ۱۷/۵۵ ۰ ۱ 5 ۱ 3 > ضریب زبری مانینگ - 0.1 0033 و ۵ > سرعت جریان (۱۷/۹۵۵) ۷ *وزن مخصوص آب ۵ <* وزن مخصوص رسوب * ظرفیت غلظت رسوب (حجمی) 8 * شتاب ثقل (*۱1/۹۵0) (1985) ۳۵۵01۵[ ۵0 حله جات ۱۷ 0.0016۷ ِ د) < چگالی ویژه جریان آزاد 080( س0) ۷ ۱ : : > سرعت سقوط ذرات رسوب ۷ > سرعت جریان (۱1/۹۵0) موه ۱ ه- معیار ظرفیت پایدار مخزن نسبت ظرفیت پایدار مخزن به ظرفیت اولیه مخزن را معیار ظرفیت پایدار مخزن می‌گویند. در صورتی که مخزن و هم‌چنین کانال ایجادشده در اثر عمل رسوب‌زدایی در بستر مخزن به صورت دوزنقه‌ای فرض شوندء مقدار معیار ظرفیت پایدار مخزن برابر رسوب‌زدایی موفقیت‌آمیز خواهد بود. ی ۲۳ و- معیار تخلیه مخزن برابر است با نسبت عمق آب مخزن در زمان رسوب‌زدایی به عمق آب مخزن در هنگام آبگیری معمولی. این نسبت باید بیش‌تر از ۰/۷ باشد و چنان‌چه کم‌تر از ۰/۷ بوده عمل رسوب‌زدایی ناقص صورت خواهد گرفت. ز- معیار نسبت عرض رسوب‌زدایی این معیار برابر است با نسبت عرض کف کانال ایجاد شده در اثر رسوب‌زدایی به عرض کف مخزن. چنان‌چه این نسبت کم‌تر از 0 3-05 )۶-۶( که در آن: فا < عرض کانال ایجادشده در اثر رسوب‌زدایی (متر) 9 7 مقدار بده خروجی از سد. |- ‏۳۵۶ما]‎ 16۳ 620201 1۵110) 1٩( 2- 12۲۵۳ 10:۵ 11۵110) 1114( -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۳۳( تعیین عرض کانال را می‌توان از روابط کانال‌های پایدار و یا روابط نظریه رژیم که در کتب هیدرولیک رسوب ارایه شده‌اند استفاده کرد. در صورت استفاده از روش طراحی کانال پایداره طلوعی " روش زیر را برای تعیین عرض رودخانه شاهرود پس از خاتمه رسوبزدایی سد سفیدرود پیشنهاد کرده است: - داده‌های مورد نیاز عبارتند از: 0 دبی رودخانه» 5 شیب رودخانه» م0 جرم واحد حجم آب. ,0 جرم واحد حجم ذرات رسوبی» ‏ آمدت زمان از عملیات رسوب زدائی قبلی» :.] درصد ای و رس رسوبات, ۳0| شاخص خمیری رسوبات نهشته شده» 1 حد روانی رسوبات نهشته شده» ۷ لرجت سینماتیک» 10] اندازه متوسط ذرات رسوبی. - مقدار تنش برشی در آستانه حرکت رسوبات نهشته شده را می‌توان از یکی از روابط زیر که برای رسوبات سد سفیدرود توسط طلوعی ۱۳۹ و ۱۱۳۸ ارایه شده است تعیین کرد. (۷-۶) ری + 9)وم 2۹ + 1۹۶) + 1 00ق(م ی م)0.052 ح ۲ (ع۸۶) ۳ +۲۰۵)9] 4 رابطه اولی مناسب رسوبات مخلوط چسبنده و غیرچسبنده و رابطه دومی برای رسوبات نزدیک سد (چسبنده)» توصیه شده است. - حداکثر ابعاد کانال زمانی شکل می گیرد که ذرات رسوبی کانال در شرایط آستانه حرکت قرار گیرند. بنابراین می‌توان مقدار تنش برشی را برابر تنش برشی سواحل قرار داد. در این صورت: (۹-۶) ۳ مقدار تنش برشی سواحل در شرایط کانال‌های عریض حدود ۰/۷ تنش برشی بستر است. در نتیجه مقدار عمق آب در کانالی که در آستانه حرکت قرار دارد برابر است با: 5عم 07 - مقدار سرعت در این کانال را می‌توان از روابط توزیع سرعت و یا روابط حاکم بر جریان‌های یکنواخت نظیر رابطه مانینگ ۱-2 )۱۱-۶( 1 2 ۸ )۱۲۳-۶( ۷۵ هستند لذا ممکن است عرض کانال محاسبه‌شده با آنچه که مشاهده‌شده متفاوت باشد. لذا بهتر است این روابط در هر منطقه‌ای واسنجی گردد. ۱- به‌طور مثال کتاب اصول نظری و عملی هیدرولیک انتقال رسوب, از انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز تالیف شفاعی بجستان. (19869 )1010۵۱ -2 -------- صفحهٔ بعد -------- 1۴۳۴ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ح- معیار شیب بدنه کانال می‌گویند. چنان‌چه معیار (ز) در مخزنی برقرار بودء در آن صورت مقدار معیار شیب بدنه کانال باید بزرگ‌تر از ۴ باشد و چنان‌چه معیار (ز) برقرار نبودء در آن صورت مقدار معبار شیب بدنه کانال باید نزدیک به واحد باشد. به منظور ارزیابی عملیات رسوب‌زدایی هیدرولیکی و نیز به منظور تحلیل اقتصادی این عملیات» اخیرا برنامه رایانه‌ای با نام ۹-0۷ در محیط نرم‌افزار |۳۳2۵ به سفارش بانک جهانی تهیه و در دسترس عموم قرار گرفته است. داده‌های ورودی این نرم‌افزار عبارت است از: حجم اولیه مخزن»ء حجم فعلی مخزن, عرض رودخانه در محل سد. تراز نرمال سطح آب» تراز دریچه‌های تخلیه کننده» متوسط دبی سالانه رودخانه» میزان رسوب ورودی» خصوصیات رسوب مخزن» مدت عملیات رسوب‌زدایی و تناوب آن. این برنامه معیارهایی را که قبلا تعریف شدند محاسبه می‌کند. برای اطلاع بیش‌تر به منبع [۱۱۱] مراجعه شود. ۶ ۸- روش‌های کمکی برای افزایش راندمان روش رسوب‌زدایی آزاد همان‌طور که اشاره شدء روش رسوب‌زدایی آزاد باعث می‌شود تا کانال طولانی در مرکز مخزن و در جهت رودخانه اصلی ایجاد گردد و عملا رسوب آنهار فرعی به سمت مخزن تخلیه نشوند. یکی از روش‌های افزایش راندمان رسوب‌شویی و توسعه حفره فرسایش در جهت عرضی ایجاد کانال‌های عرضی در مسیر نهرهای فرعی ورودی به مخزن و اتصال آن به کانال اصلی می‌باشد. البته این عمل را تنها می‌توان در مخازن خاصی که چنین موقعیت‌هایی داشته باشد انجام داد. عمل حفر کانال‌های عرضی نیز در تراس‌های مخزن که در اثر پایین‌رفتن سطح آب مخزن خشک شده‌اند می‌توان انجام داد. عرض کانال حفر شده نیز در ابتدا کوچک و در حد چند متر می‌باشد. پس از برقراری جریان» فرسایش پس‌رونده باعث انتقال حجم زیادی از رسوب به کانال اصلی می‌گردد که ممکن است در نهایت عرض کانال فرعی به چند صد متر هم برسد. شکل (۶-ع) شمایی از احداث کانال‌های کمکی برای توسعه فرسایش‌های عرضی را نشان می‌دهد. روش دیگر احداث کانال‌های طولی موازی با کانال اصلی بستر مخزن می‌باشد. در این حالت در تراس‌های ظاهر شده مخزن سد می‌توان کانال‌های طولی احداث و در انتها محددا وارد کانال اصلی کرد. شکل (۷-۶) شمایی از احداث کانال‌های انحرافی برای گسترش فرسایش‌های طولی را نشان می‌دهد. پلان مخزن و کانال های فرعی توسعه یافته شکل ۶ ۶- کانال‌های کمکی برای توسعه فرسایش عرضی (۱) سد انحرافی, (۲) کانال انحرافی» (۳) خط القعر کانال عرضی,(۴) کانال رسوب‌زدایی اصلی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها 1۳۵ کانالهای فرعی ایجاد نسده سد انحرافی بر روی رودخانه اصلی پلان مکزن و کانال‌ها شکل ۷-۶- نمایی از کانال‌های انحرافی برای توسعه فرسایش طولی [۱۰۳] فرسایش طولی این مزیت را دارا می‌باشد که تنها با یک کانال می‌توان حجم زیادی از مواد رسوبی را فرسایش داد. طراحی و اجرای این سیستم باید طوری باشد که کانال‌های کمکی به وجود آمده موازی یکدیگر باقی بمانند و هم‌چنین در اثر تخریب کناره‌ها کانال‌های طولی تخریب نشوند. بخشی از جریان آب کانال اصلی را نیز می‌توان با احداث سدهای موقتی به سمت این کانال‌ها هدایت کرد (شکل۷-۶). جریان آب در این کانال‌ها باعث فرسایشهای پس‌رونده و انتقال حجم زیادی از رسوب خواهند شد. عمل رسوب‌زدایی یا تخلیه رسوب از مخزن توسط سیستم هیدرولیکی به منظور بازیافت بخشی از حجم مخزن انجام می‌گیرد. معمولا چنان‌چه بتوان با عمل مداوم رسوب‌زدایی ححم مخزن مفید را معادل ۵۰ درصد ححم مخزن اولیه نگه داشت. عملیات رسوب‌زدایی موفقیت‌آمیز می‌باشد. در زمان رسوب‌زدایی» ملاحظاتی باید مدنظر قرار گیرد که عبارتند از: کاهش حجم مخزن می‌تواند اثرات منفی بر تامین آب پایین‌دست و تولید انرژی بگذارد ولی این عوامل نباید مانع رسوب‌زدایی - تخلیه سریع و کامل قرارگیری آزها اجازه تخلیه سریع و کامل را ممکن است ندهند. باید دقت شود که نرخ افت سطح آب مخزن نباید هیچ‌وقت بیش‌تر از حدی باشد که ممکن است مخاطراتی را برای پایداری سطوح شیبدار (در سدهای خاکی) ایحاد کند یا باعث ریزش سواحل مخزن شوند. - ایجاد تلاطم تلاطم جریان زمان انجام عملیات رسوب‌زدایی برای به حرکت درآوردن رسوبات نهشته شده در داخل مخزن بسیار موثر می‌باشد. از این رو تخلیه سریع و پایین‌آوردن سریع سطح مخزن می‌تواند در ایجاد تلاطم موثر باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۶ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۶ ۱۰- کاربرد رسوب‌زدایی آزاد در سد سفیدرود سد سفیدرود از نوع بتنی پشت‌بنددار" می‌باشد و در نزدیکی شهرستان منجیل استان گیلان قرار دارد. این سد دارای ارتفاع ۱۰۶ که عمدتا برای تامین آب مورد نیاز ۱۸۸۰۰ هکتار اراضی باید مورد بهره‌برداری قرار گیرد. تراز و طول تاج سد ۹۶.۲۷۶ و ۴۲۵ متر مخزن سد.ء سالانه حجم زیادی از رسوب در مخزن آن نهشته می‌شود به‌طوری که درصد تلفات ححم مخزن به دلیل نهشته شدن طول دوره بهره‌برداری حدود ۸۷۹ می‌باشد. یکی از اقدامات بسیار موثر برای احیاء بخشی از ظرفیت سد در چهار دهه گذشته انجام این بخش از راهنما با توجه به محدودیت فضا چکیده‌ای از این اقدامات آرایه می‌گردد. شکل (۸-۶) نمایی از پایین دست سد سفیدرود ۹ ِ ۹ یه 1 ۹ 9 1 او ۳ ( / ی ۳۳ ۳۳ ۳ ۳ 5 سیون شکل ۶ ۸- نمایی از پایین‌دست سد سفیدرود 3 55ع۳۵ااظا -| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۳۷ ۹ ۱.۱۹۹۱۱ در ابتدا تنها رسوب‌زدایی آزاد اعمال شده است ولی در سال‌های بعد با اقدامات تکمیلی راندمان رسوب‌زدایی چندین برابر شده است. طلوعی (۱۳۶۸) اقدامات تکمیلی برای افزایش راندمان عملیات شاس در سد سفیدرود را که بر مبنای ملاحظات اقتصادی و اجرایی بودن انجام شده است را شامل انحراف رودخانه‌های کوچک وارده از حوزه میانی بر روی تراس رسوبی» حذف میاندرها در مسیر تالوگ‌ها در شاخه‌های قزل‌اوزن و شاهرود» پمپاژ آب در لایه‌های ماسه‌ای» ایجاد شوک هیدرولیکی با بستن موقت خطالقسر و رها سازی موج هیدرولیکی, کاهش ارتفاع و تثبیت فرازبند و احداث تونل در تکیه‌گاه سمت راست در تراز بستر رودخانه به‌عنوان مجرای کمکی بر روی تراس رسوبی مخزن سفیدرود عنوان می‌کند. به‌طور کلی اقدامات تکمیلی عبارتند از: - انحراف آب از رودخانه اصلی شاهرود در بالادست سد انحرافی - ساخت بند انحرافی از مصالح محلی بر روی تالوگ اصلی و خشک شده شاهرود. - ساخت کانال هدایت آب بر روی تراس رسوبی از بالا دست بند انحرافی شکل (۱۰-۶) نمایی از این اقدامات را در مخزن سد نشان می‌دهد. شکل ۶ ۱۰ نمایی از اقدامات تکمیلی در مخزن سد به منظور افزایش راندمان رسوب‌زدایی [۲۹] -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها در سد سفیدرود بوسیله بیل مکانیکی در میان رسوبات نهشته شده» کانالی به عرض بستر ۲ تا ۳ متر در طول ۴ الی ۵ کیلومتر ایحاد می‌گردد. سپس با بستن کانال رسوب‌زدایی اصلی؛ آب آن به داخل کانال ایحادشده منحرف می‌گردد. مشاهدات نشان می‌دهد وقتی آب در داخل کانال ایحادشده جریان می‌یابد عرض کانال ذوزنقه‌ای از ۲ تا ۲ متر به ۲۰۰ تا ۲۵۰ متر افزایش می‌یاید. رسوبات در این کانال‌ها در ابتدا در اثر فرسایش عمومی و البته در ادامه در اثر فرسایش پس‌رونده کنده شده و به پایین‌دست منتقل می‌شوند. در نتیحه کانال به سرعت عمیق می‌شود که این مساله باعث ناپایداری دیواره‌ها و گسترش عرضی کانال نیز می‌گردد. شکل (۱۱-۶) مخزن سد سفیدرود را نشان می‌دهد. شکل (۱۳-۶) نیز تغییرات زمانی رسوب ورودی به سد و رسوب خروجی از سد را با انجام و بدون انجام عملیات رسوب‌زدایی نشان می‌دهد. نتایج عملکرد مخزن سد سفیدرود طی ۴۰ سال بهره‌برداری بر اساس اجرای عملیات شاس (۱۳۴۲ لغایت ۱۳۸۴) به شرح زیر کل رسوبات ورودی طی ۴۰ سال بهره‌برداری ۰ میلیون تن کل رسوبات خروجی طی ۴۰ سال بهره‌برداری ۰ میلیون تن میزان رسوبات خروجی در دوره شاس ۳ میلیون تن میزان رسوبات خروجی در صورت عدم شاس ۷ میلیون تن حجم اولیه مخزن ۰ میلیون متر مکعب حجم مخزن در سال ۱۳۸۴ ۲ میلیون متر مکعب ی ۰ اک 2 ۱ پا - بسا 9 ار ۱ ۱ ۰ ‌ ۰ ۹ ی 1 ۱ 0 ۱ 0 ۱ شکل ۶ ۱۱- تصویری از فرسایش پس‌رونده در یکی از کانال‌های حفر شده در سد سفیدرود در حین عملیات رسوب‌زدایی [۳] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۳۹ + حذاآت کال ت محزن | ی سد سقد رود بد ی 1 هد ار سوت ام دور دود 2 : ی : ی فرساسی سای رونددم 2 ار ی یط + 7 اس و افزاسی راندمان * رسوب زاس و نی کفال رتاو وی اصلی بدرای منعدرهف آفرفی *ربان آت به داحا انال ایحاد شده .۰ که ۳ : : ند ها ُ 9 تدم شکل ۶ ۱۳۲ اقدامات تکمیلی رسوب‌زدایی سد سفیدرود: الف- کانال ایجاد شده در میان رسوبات نهشته شده با استفاده از بیل مکانیکی. ب - بستن کانال رسوب‌زدایی اصلی به منظور منحرف کردن جریان به داخل کانال ایجاد شده, ج- کانال عریض‌شده بعد از منحرف کردن جریان به داخل کانال ایجادشده در مخزن سفیدرود [۳]. 3000 رسوب ورودی به میلیون تن --- 2000 رسوب خروجی در دوره های عادی به میلیون تن س- 20000 : 13000 0 نب ایام ۱ ی 1 ۰ ۱ وم رسوبات خروجی در لوره سس به میلیون دنل ی یاد کیک کم یا کم ی درهم را هه هو ها ره یا لا نیا یا یوم نان نم یا یه ی 8 0 ۳0 0 00 0 0 ها و لاو سال آببی کر و ۵۶ 50 شکل ۱۳-۶ تاثیر عملیات رسوب‌زدایی در سال‌های مختلف بر احیای حجم از دست رفته سد سفیدرود [۲۹] با انجام اقدامات تکمیلی میزان رسوب خروجی از ۱۴ به ۴۴ میلیون تن در سال افزایش یافته است به‌طوریکه میزان راندمان تله‌اندازی در طول ۷ سال عملیات شاس با اقدامات تکمیلی ۹۶./- بوده است. در سد سفیدرود عملیات شاس در حدود ۱۵ روز طول می‌کشد و پس از باز شدن دریچه‌ها حدود پنج روز ۳ می‌کشد که رسوبات کنده شده به دریحه سد برسند و البته در این مدت -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها الف- فرسایش بیش از حد دریجه‌ها بدلیل غلظت بالای رسوب همراه آب. ب- امکان انسداد دریجه‌ها در خلال عملیات و ج- افزایش بیش از حد غلظت رسوب در رودخانه پایین دست. اشاره کرد. متاسفانه در کنار بازیافشت ححم قابل ملاحظه‌ای از مخزن سد. عملیات شاس در سد سفیدرود اثرات زیست محیطی مخربی داشته است که از جمله می‌توان به ترسیب رسوب در رودخانه پایین‌دست» ترسیب رسوب در کانال‌های آبیاری» ترسیب رسوب در دلتای سفیدرود. مرگ ماهیان و طوفان‌های شن ناشی از رسوبات بالادست سد در زمان تخلیه مخزن را نام برد. در این زمینه مطالعاتی برای کاهش اثرات زیست‌محیطی ضروری بنظر می‌رسد [1۱۳۱. ۶ ۱۱- سایر روش‌های رسوب‌زدایی ۱-۱۱۶ رسوب‌زدایی با استفاده از سیفون " استفاده از سیستم سیفون» از جمله روش‌های اقتصادی لایروبی مخازن سدهای کوچک و متوسط می‌باشد که امروزه در سطح گسترده‌ای استفاده می‌شود. یکی از اولین مخازنی که در آن از سیستم سیفون برای تخلیه رسوب استفاده شده است مخزن تیانجیان" در کشور چین می‌باشد. این مخزن در سال ۱۹۶۰ با حجم ذخیرهٌ ۹/۴۲۵ میلیون مترمکعب ساخته شده است. در شانزده سال اول بهره‌برداری نزدیک به ۴/۰ میلیون مترمکعب رسوب ریزدانه در این سد ذخیره شده است. از سال ۱۹۷۵ به بعد سیستم سیفون شامل لوله غوطه‌ور به طول ۲۲۹ متر و قطر ۵۵۰ میلی‌متر همان‌طور که در شکل (۱۴-۶) نشان داده شده است تعبیه گردیده است. تنما در سال‌های ۱۹۷۶ و ۱۹۷۷ مقدار ۳۲۰۰۰۰ مترمکعب رسوب با این سیستم تخلیه شده است. میزان غلظت متوسط رسوب لایروبی تقریبا برابر ۱۹۰ کیلوگرم در هر مترمکعب آب بوده است. روش سیفون ممکن است به صورت روگذر یعنی لوله انتقال از روی سد عبور کند یا به صورت زیرگذر یعنی عبور از لوله از محل دریچه‌های تحتانی باشد. شکل (۱۴-۶) این روش‌ها را به صورت نمایش طرح لایروبی سیفونی در ایران و در سد انحرافی تاریک در سال ۱۳۵۱ آزمایش شده است که به دلیل نوع خصوصیات رسوبی ۳-۱۱۶ رسوب‌زدایی با استفاده از تونل کنارگذر از جمله روش‌هایی که در تعدادی از مخازن سدها استفاده شده است. قرار دادن دهانه تونل در محل ورودی رودخانه به مخزن و احداث آن تا پایین‌دست سد می‌باشد. بدین ترتیب در زمان‌های سیلابی که رودخانه بخش عمده‌ای از رسوبات را به همراه دارد رسوب می‌تواند از این مجرا به پایین‌دست سد منتقل گردد. با این روش از تاثیر منفی عملیات رسوب‌زدایی در پایین‌دست جلوگیری می‌شود و تقریبا شرایط انتقال رسوب به شرایط قبل از احداث سد برمی‌گردد. البته موفقیت این سیستم بستگی به شرایط هیدرولیکی, هندسه مخزن, مسایل زیست‌محیطی, شرایط پایین‌دست و مسایل بهره‌برداری دارد. این سیستم در انتقال ذرات ریزدانه غیرچسبنده بسیار موثر می‌باشد. یکی دیگر از روش‌ها می‌تواند نصب لوله شکاف‌دار در بستر مخزن باشد. شکاف به صورت طولی بوده و رسوبات از این شکاف وارد لوله و نهایتا به خارج هدایت می‌شوند. 58 -1 ی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها )۱۵ واحد کنترل پستاوری چا ل ی (الف) لوله قانت ۰ یه مکنده ها هه وله اتف شک ۲ وس باس بدنه سد واحد کنترل یناور 1 ت-<۵ه- (ب) ۵ | ۱ ۱ ِ هد مکنده 1 لوله ثابت ‎٩‏ :۱ ۸ لوله انعطاف ام حونجه بایین د و » شکل ۱۳-۶ نمایش روش سیفون کردن الف- روگذر ب- زیر گذر ۳-۱۱۶ احداث کنار گذر لوله‌ای ! کنار گذر لوله‌ای روش دیگری برای خروج رسوبات نهشته شده در داخل مخزن می‌باشد. در این روش رسوبات نهشته شده در مخازن بالا دست مخزن اصلی را می‌توان از طریق لوله‌ای که از میان دریجه‌های تحتانی سد به طرف پایین‌دست سد هدایت می‌شودء تخلیه نمود. در این روش لوله به صورت دایمی قرار می‌گیرد و استفاده از آن برای خروج مواد رسوبی (حداکثر به اندازه ماسه) ات صورت نقلی مناسب است. این روس در سد اسپنسر در رودخانه نیوبرآرا استفاده سده است. برای راندمان بیش در در این روس. لوله در قسمت مکش باید قابلیت جابه‌جا شدن را داشته باشد و ضمنا برای شرایطی که امکان ورود شن وجود داشته باشد.ء برای تأمین سرعت جریان بیش‌تر نصب پمپ ضروری است. شکل (۱۵-۶) کنار گذر لوله‌ای را نشان می‌دهد. 0و [ ی ۱ ۱ ی ۶ رگم ی ۳ ۱ ۱ یا شکل ۱۵-۶ نمایش روش کنار گذر لوله‌ای [۱۰۳] 6 13۷/۵55 -۱ 5001100۴ -2 7۳ ۳:۵۳ -3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۴-۱۱۶ استفاده پمپ لایروبی ! یکی دیگر از روش‌های لایروبی استفاده از پمپ مستغرق است که توسط کابلی از بالا نگهداری می‌شود. از این روش در عمق ۰ متر مخزن لوزون " کشور سوئیس با موفقیت برای خروج رسوبات نهشته شده در محل ورودی نیروگاه استفاده شده است. از مزایای این روش این است که رسوب کم‌تر با آب مخزن مخلوط می‌شود و نیازی هم به پایین آوردن سطح آب مخزن نیست. در این سیستم از پمپ‌های مخصوصی استفاده می‌شود تا با ایجاد گرداب مکنده نظیر آنجه که در گرداب‌ها دیده می‌شودء رسوب بستر رابه سمت دهانه پمپ مکش می‌کند در نتیجه نیازی به تیغه برای کندن رسوب نمی‌باشد. این سیستم قادر است تا قطعات چوب و سنگ را نیز منتقل کند. البته از معایب این سیستم هزینه زیاد آن در مقایسه با رسوب‌زدایی هیدرولیکی می‌باشد. شکل (۱۶-۶) پمپ لایروبی را نشان می‌دهد. لوله انتقال مخلوط رسوب و آب ۹ شکل ۶ ۱۶ نمایش استفاده از پمپ لایروبی [۱۰۳] ۵-۱-۶ تخلیه بخشی از رسوب در زمان سیلاب یکی از روش‌های کاهش رسوب‌زدایی رهاسازی بخشی از جریان سیلابی می‌باشد. در این شرایط با بازکردن دریچه‌های تحتانی و یا سرریز» بخشی از جریان خارج ولی از آن‌جا که میزان جریان ورودی بیش‌تر از جریان خروجی است حجم عمده‌ای از جریان در مخزن ذخیره می‌شود که به تدریج خارج خواهد شد. لذا نمی‌توان با این روش کل رسوب ورودی همراه سیل را خارج کرد. مقدار راندمان تله اندازی در چنین حالتی برابر خواهد بود با: ۳ 1-1 )۱۳-۶( که در آن م10 به راندمان بده معروف است و مطابق مطالعات انجام شده در کشور چین» به نسبت بده خروجی و به بده ورودی :(۷) سرعت سقوط درات رسوب ورودی» حجم مخزن و عرض مخزن بستگی دارد. برای مخازن متوسط رابطه زیر را ارایه داده‌اند. (۱۴-۶) ولگ < م0 0 0۳686 56۳۵۵0 -1 7 ع6 ۳ ۳770] -2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل شم رسوب‌زدایی مخازن سدها ۳ مطابق این رابطه درصورتی که بده خروجی پنجاه درصد بده ورودی باشدء میزان رسوب تخلیه شده تا ۳۵ درصد کاهش می یابد. توجه شود که معمولا روش عبور دهی رسوب همراه با سیل در مقایسه با روش رسوب‌زدایی هیدرولیکی دارای اثرات زیانبار کم‌تری است چرا که غلظت رسوب رها شده از سد تقریبا برابر غلظت رسوب ورودی است. به‌طور کلی مقدار رسوبات تخلیه‌شونده در این روش بستگی به بده شیب» و مدت زمان سیلاب دارد [۹۵]. به‌طورکلی» روش عبوردهی رسوبات در زمان سیلاب زمانی موثر واقع می‌شود که پایین افتادن ارتفاع آب مخزن حدودا نصف ارتفاع سد بوده و ظرفیت دریجه‌ها بیش‌تر از حداقل دو برابر متوسط جریان سالانه ورودی به سد باشد [۹۵]. ۶۱۱-۶ لایروبی مکانیکی یکی دیگر از روش‌های رسوب‌زدایی مخزن سد. استفاده از روش لایروبی می‌باشد. البته این روش در مقایسه با روش رسوب‌زدایی هیدرولیکی هزینه بالایی دارد و لذا در شرایطی باید از آن استفاده شود که توجیه فنی و اقتصادی داشته باشد. از این روش می‌توان در بخش‌های مهمی از مخزن که امکان استفاده از سایر روش‌های رسوب‌زدایی نمی‌باشد نیز بهره گرفت. به‌طور کلی انتخاب روش لایروبی منوط به موارد ذیل می‌باشد: - راندمان رسوب‌زدایی هیدرولیکی بسیار پایین باشد - روش‌های کمکی دیگر برای افزایش راندمان رسوب‌زدایی نیز توجیه فنی و اقتصادی نداشته باشد (مثلا در مخازن بزرگ با جریان سیلاب‌های بسیار بزرگ) - تخلیه ناقص و یا کامل مخزن به دلیل تامین انرژی و یا نیازهای آبی پایین‌دست فراهم نباشد. - استفاده از روش‌های جایگزین امکان‌پذیر یا توجیه فنی و اقتصادی نداشته باشد. ۶-۱۱۶ 3 اقدامات قبل از عمل لایروبی مکانیکی قبل از اقدام لایروبی مواد رسوبی ضروری است تا اقدامات زیر انجام گیرد: - بررسی موقعیت و مقدار مواد رسوبی که باید تخلیه شوند. - تعیین خصوصیات شیمیایی و فیزیکی مواد رسوبی - روش‌های تخلیه مصالح رسوبی - تعیین محل تخلیه مواد رسوبی - بررسی تاثیر اجتماعی و زیست‌محیطی مواد رسوبی الف- موقعیت و میزان مواد رسوبی موقعیت و میزان مواد رسوبی از مهم‌ترین متغیرهای تاثیرگذار برای برنامه‌ریزی عملیات لایروبی می‌باشد. در مخازن سدهای کوچک ممکن است بخش عمده‌ای از مخزن سد را بتوان با لایروبی تخلیه کرد ولی در مخازن سدهای بزرگ. به دلیل حجم زیاد مواد رسوبی تنها تخلیه درصد کمی از مصالح که در موقعیت‌های خاص بحرانی نهشته شده‌اند باید مد نظر قرار گیرد. به‌طور مثال ممکن است توسعه دلتای تشکیل شده در قسمت ورودی رودخانه به مخزنء مخاطراتی را به‌وجود آورده باشد که نیازمند تخلیه بخشی از مصالح آن باشد و تخلیه این مصالح با روش‌های رسوب‌زدایی که قبلا توضیح داده شد ممکن نباشد و یا تجمع رسوب در نزدیکی‌های ورودی نیروگاه یا در محل اسکله‌های احداث شده برای تفریحات سالم مخاطراتی را در بر داشته باشد. پس از شناسایی -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها موقعیت رسوب» حجم مصالح رسوبی که باید تخلیه شوند باید برآورد شود. با به‌کاربردن نتایج آبنگاری مخزن و روش‌های محاسبه حجم رسوب که در قسمت‌های قبلی این راهنما ارایه شده می‌توان میزان رسوب نهشته شده را برآورد کرد. تعیین نرخ رسوب‌گذاری در چنین موقعیت‌هایی نیز می‌تواند کمک کند تا بر اساس آن بتواند دوره زمانی بین لایروبی‌ها را مشخص کرد. درصورتی که نرخ رسوب‌گذاری بالا و تقریبا برابر سرعت لایروبی باشد. در آن صورت نیاز به یک برنامه‌ریزی طولانی‌مدت می‌باشد. ب- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی رسوب انتخاب روش لایروبی» تعیین نوع لایروب. انتخاب محل و حجم مکانی که باید مواد رسوبی تخلیه گردد بستگی به خصوصیات فیزیکی مواد رسوبی دارد. بررسی‌های زیست‌محیطی و اجتماعی نیازمند اطلاعاتی نظیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی رسوب می‌باشد. برای تعیین خصوصیات رسوبی باید نمونه‌های رسوبی تا عمقی که باید لایروبی شوند برداشت گردند که نمونه‌برداری به خصوصیات فیزیکی رسوب که باید تعیین شوند عبارتند از دانه‌بندی» وزن مخصوص, (ظاهری و حقیقی)» زاویه ایستایی» درصد رطوبت» حدود اتربرگ» و میزان فشردگی درجا مصالح رسوبی. مقدار فشردگی مصالح رسوبی ماسه‌ای را می‌توان بر اساس آزمایش 71 و به کمک جدول (۵-۶) تعیین کرد. جدول ۶ ۵- فشردگی تقریبی رسوب ماسه‌ای بر اساس آزمایش ]5۳ سس سس سس ج- روش‌های تخلیه رسوب روش تخلیه رسوب بستگی به نوع روش لایروبی دارد. در صورت استفاده از روش‌های هیدرولیکی, مخلوط آب و رسوب را می‌توان به محل تخلیه پمپ و در آن‌جا با احداث استخرهایی با حجم مورد نیازء آب آن را در اثر عمل زهکشی خارج کرد. در روش‌های مکانیکی معمولا رسوبات لایروبی شده توسط بارج و یا لوله دهش پمپ لایروب به محل مورد نظر منتقل می‌شوند. به‌طور کلی روش‌های تخلیه رسوب عبارتند از تخلیه در فضای باز و یا تخلیه در فضاهای بسته. د- محل تخلیه رسوب موقعیت تخلیه رسوب نیز در درجه اول به موقعیت رسوب نهشته شده و روش لایروبی دارد. بدیهی است فاصله انتقال رسوبات نباید زیاد باشد چرا که این فاصله از مهم‌ترین متغیرهای فنی و اقتصادی عملیات لایروبی می‌باشد. دسترسی به مکان‌های تخلیه رسوب نیز باید از طریق خشکی فراهم باشد تا بتوان رسوبات جمع شده را به تدریج به مناطق دیگری منتقل کرد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۸۵ مواد رسوبی لایروبی‌شده از نظر اقتصادی؛ اجتماعی و ریست محیط می‌توانند آثار مشبت و منفی داشته باشند. با توجه به ۱ همیت مساله این موارد در بخش هفتم راهنما جداگانه ارایه شده است. ۶ ۶-۱۱ ۲ انتخاب نوع لایروب انتخاب لایروب به شرایط متعددی بستگی دارد که اهم آنها عبارتند از: - خصوصیات فیزیکی رسوب - مقدار رسوب که باید تخلیه شود - عمق مواد رسوبی که باید لایروبی شوند - فاصله موقعیت رسوب تا محل تخلیه - میزان آلودگی رسوبات نهشته شده - روش جمع‌آوری رسوبات تخلیه‌شده - نوع لایروبی و تجهیزاتی که در اختیار می‌باشد. به‌طور کلی لایروب‌های استفاده شده در مخازن سدها را می‌توان به دو دسته کلی لایروب‌های هیدرولیکی و لایروب‌های مکانیکی تقسیم کرد. لایروب‌های هیدرولیکی شامل پمپ سانتریفیوژز نصب‌شده بر روی لایروب به منظور مکش رسوبات و لوله‌های انتقال برای حمل رسوبات به محل مورد نظر می‌باشد. بدیهی است پمپ نمی‌تواند مواد رسوبی جامد را مکش نماید. از این رو ضروری است که رسوبات قبل از مکش توسط ابزارهای مخصوص کنده و همراه با جریان آب به بیرون حمل شوند. نوع تجهیزات برای کندن رسوبات بستگی به میزان تراکم رسوبات نهشته شده دارد. بعضی از انواع لایروب‌های هیدرولیکی که بر اساس نوع مکنده آنها طبقه بندی می‌شود عبارتند از: - لایروب مکنده تیغه‌ای " - لایروب سطل‌دار" - لایروب مکنده" - لایروب مخزنی" - لایروب خاکروبه‌ای" نوع دیگر لایروب‌هاء لایروب‌های مکانیکی هستند. در این لایروب‌ها مواد رسوبی به صورت جامد از جا کنده شده و توسط تسمه نقاله به بیرون و یا در مخزن لایروب ذخیره می‌گردد. بعضی از نواع لایروب‌های مکانیکی عبارتند از: - لایروب سطلی " - لایروب بیل مکانیکی" - لایروب قاشقی" |- 0۱۵۲ 5010 7 7۲ ماع امام‌بانا -2 3- 5۳۱ 7 4- 17۵111۵۵ 5۵۱۵ ۲1۵۵۲ 7 5- 120۹۱0۵ 7۲ 7 قمحا اعاطا -6 7- 1330۵۱ ۳ 7 ول 12(000۳ -8 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۵۶ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها - لایروب چنگک‌دار" البته برای حمل مصالح رسوبی کنده‌شده معمولا نیاز به بارج لجن‌کش نیز می‌باشد. - لایروب مکنده تیغه‌ای بیش‌ترین نوع لایروب که مورد استفاده قرار می‌گیرد لایروب مکنده هیدرولیکی است که دارای بالاترین راندمان می‌باشد. شکل شکل ۶ ۱۸ دامنه عملکرد لایروب مکنده تیغه‌ای [۱۴۴] تیغه دورانی آن قادر است که به‌طور موثر در رسوبات سفت (سخت) ماسه و رس را کنده و توسط لوله‌های طولانی آن به محل وزنی می‌باشد که بستگی به قدرت پمپ» مواد رسوبی و عمق رسوب دارد که در طراحی معمولا" ۱۳ درصد را در نظر می‌گیرند. سرعت |- 0۲۵ 67 -------- صفحهٔ بعد -------- واحد زمان که به نرخ تابعی از قطر لوله نشار از مزایای مهم لای لایروب قادر است انوا: عمل لایروبی در این : و نگهداری آن به خصو نیستند و از این رو براء عملیات لایروبی را نم نولید معروف است در این لایروب‌ها متفاوت می‌باشد. شکل (۱۹-۶) به طور تقریب نرح می‌دهد. البته این شکل ر برای طراحی اولیه می‌توان استفاده کرد جرا که نرخ واقعی تول 14 22 18 اندازه لوله دهش بر حسب اینچ روب تیغه‌ای این است که برای لایروبی مکان‌هایی که جدیدا باید لایروبی شوند مورد ؟ مصالح رسوبی حتی سنگ‌های رسوبی را لایروبی نماید و این مصالح را به فواصل نسبتا وع لایروب تقریبا ممتد می‌باشد که در نتیجه راندمان لایروبی را بالا می‌برد. محدودیت ای ص تیغه آن در محل‌هایی است که امواج سطحی زیادی دارند. بعضی از انواع لایروب‌های ی انتقال به محل‌های لایروبی نیاز به یدک‌کش می‌باشد. در رودخانه‌ها و زمانی که جریان توان در جهت بالادست ادامه داد چرا که بخش عمده‌ای از مواد کنده‌شده توسط تیغه در کلاتی را ایجاد کند. ۱۵۷ تولید را به صورت بد رسوب بستگی به اربرد دارد. این نوع طولانی منتقل کند. ن نوع لایروب» تعمیر تیفه‌ای خودکششی ثر جریان آب حمل و خانه‌هایی که در آن -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۵۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۶-۱۱۶ > لایروب مخزنی این لایروب خودکششی دارای طول ۴۰ تا ۴۶ متر (۱۳۰ تا ۱۵۰ فوت) می‌باشد. این کشتی‌ها دارای سیستم مکنده رسوبء لوله انتقال و مخزن نگهدارنده رسوب می‌باشد. این نوع لایروب‌هاء هم در اقیانوس و هم در رودخانه‌ها قابل استفاده هستند. لایروب‌های مخزن‌دار بر حسب ظرفیت مخزن نگهدارنده رسوب به صورت زیر تقسیم می‌شوند. - لایروب‌های بزرگ با ظرفیت ۴۵۸۷ مترمکعب (۶۰۰۰ یارد مکعب) یا بزرگ‌تر - لایروب‌های متوسط با ظرفیت ۱۵۲۹ تا ۴۵۸۷ متر مکعب (۲۰۰۰ تا ۶۰۰۰ یارد مکعب) - لایروب‌های کوچک با ظرفیت ۳۸۲ تا ۱۵۲۹متر مکعب (۵۰۰ تا ۲۰۰۰ یارد مکعب) سرعت زمینی این لایروب در زمان لایروبی ۳/۲ تا ۴/۸ کیلومتر در ساعت (۲ تا ۳ مایل در ساعت) می‌باشد و قادر است از عمق‌های ۳ تا ۲۴ متری (ده فوت تا ۸۰ فوت) لایروبی کند. عملیات لایروبی در صورتی که مخزن این لایروب پر شود متوقف و لایروب به محلی که باید تخلیه کند حرکت می‌کند. تخلیه مواد رسوبی مجدداً توسط پمپ صورت می گیرد. شکل (۲۰-۶) نوع شکل ۶ ۲۰ نمایش لایروب مخزن‌دار [۱۴۴] مزایای این نوع لایروب عبارت است از: - تنها نوع لایروب است که می‌تواند به‌صورت موثرء ایمن و اقتصادی در مجاری باز و متلاطم کار کند. - با نیروی خود به هر موقعیتی می‌تواند حرکت کند. - درحین کار مانع حرکت سایر کشتی‌ها یا قایق‌ها نمی‌باشد. - در حین لایروبی مسیر عمیقی را ایجاد می‌کند. - درصورتی که فاصله محل رسوب تا محل تخلیه طولانی باشد که توسط لوله نتوان انتقال داد این نوع لایروب بی‌شک اقتصادی‌ترین خواهد بود. البته خاک‌های ماسه‌ای و یا رس متراکم را نمی‌توان با این لایروب تخلیه کرد. ضمن این که درصورتی که فاصله محل تخلیه تا محل لایروب زیاد باشد.ء عملیات لایروبی متوالی ادامه نمی‌یابد و منقطع خواهد بود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل شم رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۵۹ ۶ ۳-۶-۱۱ کاربرد روش لایروبی در جهان طلوعی (۱۳۶۸) [۲۸]| در رابطه با کاربرد روش لایروبی در دنیاء مواردی را ذکر کرده است. در کشور الجزایر به منظور احیای ظرفیت مخازن کوچک از نوع لایروب مکنده تیغه‌دار با راندمان اسمی ۱:۵ (۵ متر مکعب آب برای لایروبی یک متر مکصب رسوب) و ظرفیت لایروبی ۲۴۰ هزار متر مکعب در ماه استفاده می‌شود. در صورت انسداد لوله‌های انتقال راندمان این لایروب به ۱:۹ کاهش می‌یابد. در ژاین عملیات لایروبی به منظور کاربرد رسوبات به‌عنوان مصالح ساختمانی در بعضی از مخازن سدها استفاده شده است. در کشور سوئیس نیز تخلیه رسوبات ریزدانه تجمع‌یافته در محدوده دریچه‌های آبگیر مخزن پلاک ندرا توسط عملیات لایروبی انجام و رسوبات توسط خط لوله و از روی سد به پایین‌دست منتقل گردید. در سد سفیدرود نیز مطالعات تخلیه رسوب با روش لایروبی توسط گروه مشاورین مجارستانی انجام گرفت. مطابق این مطالعات در صورت استفاده از دوازده واحد لایروب و ظرفیت ۷۰ میلیون تن در سال, در مدت ده سال بخش مهمی از حجم تخلیه می‌گردید که البته این روش بعدا توسط کارشناسان ایرانی به دلیل اقتصادی و توجیه فنی رد گردید. استفاده از سیستم لایروبی در سد دز با توجه به حجم زیاد رسوبات نهشته شده و هزینه‌بر بودن این روش توصیه نمی‌شود و ضروری است تا از روش‌های دیگر استفاده گردد. ۷-۱-۶ تخلیه رسوب ریزدانه با جریان‌های چکال ۶ 3-۷-۱۱ کلیات در فصول سیلابی که با بارش شدید باران در حوضه‌های بالادست سد توام است حوضه آبخیز دارای سطح خشک و پوشش گیاهی اندکی است و به همین دلیل حجم بسیار زیادی از رسوبات حوضه به صورت معلق همراه با رواناب ناشی از بارندگی وارد رودخانه می‌شود. جریان ورودی به مخزن دارای غلظت بالایی از مواد رسوبی بوده و با کاهش سرعت در مخزن سد. مواد معلق در کف مخزن به شکل جریان‌گلی به سمت بدنه سد جریان می‌یابد که به آن جریان غلیظ می‌گویند. این جریان حتی می‌تواند تا ۱۰۰ کیلومتر طول دریاچه سد را طی کند. شکل (۲۱-۶) این پدیده را نشان می‌دهد. بالایی قرار داشته و با سرعت زیادی می‌توانند رسوبات را منتقل کنند. شیب تند مخزن نیز باعث سرعت زیاد رسوبات می‌شود. جریان غلیظ در مخازن مختلف در بده‌های متفاوتی اتفاق می‌افتد. شیب کف مخزن» طول دریاچه سد. دانه‌بندی رسوبات ورودی و درصد مقدار رس موجود در آن از مهم‌ترین متغیرهای اثرگذار بر آستانه تشکیل و غلظت جریانات غلیظ می‌باشند. هر چه شیب کف مخزن تندتر و درصد مقدار رس موجود در دانه‌بندی رسوبات معلق بیش‌تر باشد اهمیت و میزان جریان غلیظ بیش‌تر است. جریان غلیظ به گونه‌ای از جریانات ثقلی یا چگال گفته می‌شود که افزایش چگالی آنها نسبت به سیال پیرامون» ناشی از غلظضت رسوبات معلق می‌باشد. جریانات چگالء گونه‌ای از جریانات لایه‌ای هستند که مکانیسم حرکت و انتقال آنها تحت تاثیر اختلاف نسبتا اندک در چگالی یا واحد وزن دو سیال قرار می‌گیرد. معمولا" جریان رودخانه به عنوان یک جریان چگال تلقی نمی‌شود چرا که چگالی آب چندین هزار برابر بیش‌تر از چگالی هواست اما جریان هوای سرد در پایین هوای گرم یک جریان ثقلی یا چگال می‌باشد. وجود یکی از عوامل زیر به عنوان عامل اختلاف چگالی دکر شده است که موارد اول ودوم را جریان دانسیته یا چگال و مورد سوم را جریان -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدابی مخازن سدها - اختلاف دمای دو سیال - اختلاف در غلظت مواد محلول - اختلاف در غلظت مواد معلق سد ورود رسوب از رودخانه سمسمسممس ۳۳۹ شکل ۶ ۲۱ چگونگی تشکیل جریان غلیط و حرکت آن به درون مخزن جریانات غلیظ با توجه به میزان بزرگی چگالی رسوبات معلق ورودی (به ویژه در هنگام سیلاب) نسبت به آب زلال مخزن,» به صورت توده‌ای از جریان گل در کف مخزن به سمت بدنه سد حرکت خواهد کرد. این توده گلی در نقطه تلاقی جریان رودخانه به مخزن (نقطه غوطه‌وری) به درون مخزن کشیده می‌شود. محل نقطه غوطه‌وری در نزدیک دلتا می‌باشد و این محدوده را می‌توان با بازدیدهای میدانی در هنگام سیلاب مشاهده کرد. در محل نقطه غوطه‌وری جریان غلیظ به دلیل آأشفتگی سرعت و هم‌چنین بالا بودن غلظتء بخشی از رسوبات کف مخزن را نیز به همراه خود منتقل و به درون مخزن سد هدایت می‌کند. در آنتهای مخزن» انرژی جریان غلیظ مستهلک شده و در برخورد با بدنه سدء حجم زیادی از رسوبات نهشته می‌شوند. این پدیده در شکل (۲۲-۶) نشان داده شده است. بنابراین اگر چگونگی تشکیل جریان غلیظ زمان تشکیل آن» حجم و غلظت آن و نیز سرعت حرکت و روندیابی آن در مخزن یک سد را بتوان پیش‌بینی کرد در آن صورت می‌توان از این اطلاعات برای مدیریت رسوب مخزن و انتقال جریان غلیظ از دریچه‌های تحتانی به پایین‌دست سد به نحو مناسبی استفاده کرد. بدین ترتیب بخش مهمی از رسوب ریزدانه در زمان‌های سیلابی به خارج مخزن هدایت خواهد شد. مشاهدات و اندازه‌گیری‌های جریان غلیظ در شرایط طبیعی نشان داده است که این جریان‌ها دارای غلظتی حدود ۰/۰۱ درصد تا ٩‏ درصد وزنی و ارتفاعی از چند سانتی‌متر تا ۳۰ متر می‌باشند. در ضمن سرعت‌های تا ۳ کیلومتر در ساعت برای جریان‌های غلیظی که عمق مسافتی بیش از ۱۰۰ کیلومتر را طی می‌کنند اندازه‌گیری شده است. این روش برای مخازن بزرگ که دارای ظرفیت ذخیره چندین ساله می‌باشند و هم‌چنین پایین‌آوردن رقوم سطح آب در آنها صورت نمی‌گیرد» روش مناسبی برای رسوب‌زدایی می‌باشد. از آن‌جایی که در مدت زمان تخلیه جریان غلیظ ممکن است آبگیری نیز صورت گیردء این روش بیش‌تر در مناطق خشک که کمبود آب وجود دارد به طور گسترده نیز می‌تواند مورد استفاده قرار می‌گیرد. بهترین زمان برای عبوردهی جریان غلیظء زمانی است که جریان به بدنه سد رسیده باشد. چن و ژائو فرآیند عبوردهی جریان غلیظ سد نانگین واقع در کشور چین را مورد بررسی قرار دادند. آنها اظهار داشتند که زمان دقیق باز و بسته کردن دریچه‌ها بسیار مهم می‌باشدء زیرا که هر یک از دو عامل تاخیر در باز کردن دریچه‌ها (حتی اگر خیلی ناچیز باشد) و ناکافی بودن مقدار بازشدگی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها )۱۶ آنهاء منجر به تخلیه مقدار بسیار کمی از رسوبات خواهد شد. هم‌چنین اگر دریچه‌ها خیلی زودتر از زمان مناسب باز شوند و یا این که مقدار بازشدگی آنها خیلی زیاد باشدء در آن صورت آب ذخیره شده که در مناطق خشک دارای ارزش زیادی است از دست خواهد رفت. و3۲۵ واگ وس شکل ۶- ۲۲ نمایش مناطق فرسایشی و رسوب‌گذاری در پدیده جریان غلیظ ۶ ۹۷-۱۱ ۳ مشخصات جریان غلیظ همانگونه که در شکل (۲۳-۶) نشان داده شده است. توده جریان غلیظ که روی بستر مخزن جریان می‌یاید دارای چهار منطقه - منطقه دوم ناحیه غوطه‌وری است. در این نقطه از جریان» اندازه حرکت جریان ورودی با نیروی فشاری ناشی از اختلاف چگالی جریان ورودی و آب درون مخزن به تعادل رسیده و جریان غلیظ در یکی از حالت‌های سه‌گانه (روگذر» میان‌گذر و زیرگذر) به حرکت خود ادامه می‌دهد. - منطقه سوم بدنه جریان می‌باشد که به فاصله بین نقطه غوطه‌وری و راس جریان اطلاق می‌گردد. - منطقه چهارمء مهم‌ترین قسمت جریان غلیظ است که راس جریان غلیظ نامیده شده. موه و9 سح سح ا شکل ۲۳۶ نمایش اجزاء جریان غلیظ زیرگذر جریان غلیظ توسط راس خود در درون مایع ساکن جریان می‌یابد. راس جریان دارای خصوصیات ویژه‌ای است که آن را -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها که این مساله به دلیل وجود جریانات ثانویه در راس می‌باشد. در شکل (۲۴-۶) شماتیک الگوی حرکت جریان در راس نشان داده شکل ۲۴-۶ الگوی حرکت جریانات در راس پدیده جریان غلیظ هرچند که سرعت متوسط راس جریان نسبت به بدنه, به دلیل بیش‌تر بودن ارتفاع آن» کم‌تر می‌باشد اما وجود جریان‌های گردابی در راس جریان قدرت حمل رسوب این قسمت را افزایش می‌دهد. جریان‌های گردابی یا اغتشاش ایجاد شده در راس جریان غلیظ به میزان غلظت رسوبات معلق بستگی دارد. در شکل (۲۵-۶) در قسمت ۸ موج‌های واقع در سیال سنگین‌تر و شکل 3 الگویی از حفراتء بریدگی‌ها و آشفتگی‌های به وجود آمده در اثر تماس با کف را نشان می‌دهد. شکل ۳۵-۶ انواع اغتشاش در راس جریان (۸: حالت خیزآب, 3]: حالت آشفته) ۶ ۳-۹۷-۱۱ راندمان تخلیه رسوب با استفاده از جریان غلیظ مقدار شیب مخازن سدها در سال‌های اولیه بهره‌برداری معادل شیب طولی رودخانه می‌باشد ولی بتدریج با نهشته شدن رسوبات شیب که جریان‌های چگال در مخازنی که شیب طولی آنها کم‌تر از ۰/۰۰۰۲ می‌باشد تشکیل نمی‌گردد. مشخصه‌های تخلیه کننده‌های عمقی از نظر رقوم آستانه ورودی و ظرفیت تخلیه,ء از جمله عوامل مهم دیگر در حرکت جریان‌های چگال می‌باشد. بدیهی است که هر اندازه رقوم آستانه ورودی تخلیه کننده‌های عمیق از بستر طبیعی رودخانه بالاتر انتخاب شود. به همان میزان شیب طولی مخزن کاهش می‌یابد و در نتیجه موجب کاهش انرژی جریان‌های چگال و عدم تعادل شرایط مرزی آن -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۶۳۳ در حوالی سد وارد آبگیرهای نیروگاه شود که خود با خساراتی همراه می‌باشد. بنابراین تا آن‌جا که به حفظ ظرفیت مخزن و احیای آن کانالیزه کردن جریان غلیظء سرعت آن را افزایش می‌دهد و این جریان می‌تواند سریع‌تر به انتهای مخزن برسد. کانالیزه کردن را می‌توان به صورت مصنوعی با ایجاد کانالی در قسمت میانی و عمیق مخزن به‌وجود آورد و یا می‌توان از مسیر اصلی رودخانه و با قسمتی که در اثر شستشوی سبلاب در بستر (در مواقع پایین‌بودن آب) بهوجود آمده استفاده کرد. وقتی جریان غلیظ از مسیر کانالیزه به انتها برسدء آن وقت می‌توان این جریان پر از ذرات لای و رس را از دریچه‌های تحتانی و یا بوسیله سیفون از راه‌های خروجی تخلیه کرد. بدین ترتیب درصد بالایی از ذرات معلق قبل از این که رسوب کنند از مخزن سد خارج خواهند شد. راندمان تخلیه جریان غلیظ از مخازن سدها بین ۲۳ تا ۶۵ درصد متغیر است. هم‌چنین مطالعات انجام شده در کشور چین نشان می‌دهد که بده جریان غلیظ بیش‌تر از نصف بده ورودی است و میزان رسوب حمل شده توسط جریان غلیظ تقریبا یک چهارم رسوب ورودی می‌باشد.ء چرا که بقیه رسوبات در ابتدا و در نقطه غوطه‌وری ترسیب می‌شوند و فقط درات بسیار ریزدانه به صورت جریان غلیظ به پایین‌دست منتقا می‌شوند. راندمان خروجح جریان غلیظ رد بستگ به مشخصات محزن دارد. مطالعات انجام شده در کشور چین نشان می‌دهد که وقتی طول مخزن از ده کیلومتر بیش‌تر می‌شود. مقدار راندمان خروج رسوب از طریق جریان غلیظ به ۲۵ درصد می‌رسد. ۳۹۷-۱۱۶ معادلات حاکم شکل شماره (۲۶-۶) شماتیک یک جریان غلیظ دوبعدی را که با جرم رم * رم و با سرعت متوسط لا در جهت *« روی یک سطح شیب‌دارء از زیر یک توده‌ی سیال ساکن عمیق تر با جرم دم < رم حرکت می‌کند نشان می‌دهد. چنین جریانی باید تلاطم کافی جهت حمل رسوبات معلق غیرچسبنده را داشته باشد. نیروی ثقل از اختلاط جریان غلیظ با لایه‌های عمیق جلوگیری کرده و جریان غلیظ در 0مل] 1 2 0:3 (۷)2 (0)2 ها ۵27 لا ‎٩‏ 0 کار ۵۶۴ 01 کل 7 0 دا سا 0 لا رأس سل 4 (شرایط یکنواخت) (غیریکنواخت) شکل ۶ ۲۶- نمایش متغیرهای روابط جریان غلیظ جرم متوسط جریان غلیظ با رابطه زیر بیان می‌گردد: : جرم سیال پیرامون -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۴( راهنمای مطالعات ر سوبگذاری و ر سوب‌زدایی مخازن سد‌ها ,0: جرم رسوبات غیرچسبنده جرم متوسط جریان غلیظ متغیر کاربردی مهم در جریان غلیظ, عدد فرود جرمی می‌باشد که به صورت زیر بیان می‌گردد: 1 ۱۶-۶ سر ۱ 0 0 شکل دیگری از عدد فرود جرمی در جریان‌های غلیظ بیش‌تر استفاده می‌شود که به عدد ریجاردسون معروف است: : 0 1 (۱۷-۶) [1 - 5 17 ۳۳ :)1۱۳6۲ , ۱973( (۱۸-۶) م۶ - زج 027 27 که در اینجا م4 > م0 اختلاف جرم در طرفین 7 می‌باشد. هم‌چنین حرکت جریان غلیظ باعث کشش و حمل مایع تمیز پیرامون خود می‌شود که توسط پارامتر حمل ,1۳ بیان می‌گردد و خود تابعی از عدد ریچاردسون می‌باشد یعنی: (۱۹-۶) ((۶)8 < یت جریان رسوب موثر در واحد عرض نیز به صورت زیر بیان می‌گردد: (۲۰-۶) * (نآی)) هام < لآ ام - 5 حال با انتگرال‌گیری از رابطه بالا جریان غلیظ یکنواخت و غیریکنواخت به صورت زیر تعریف می‌گردد: (۲۱-۶) 0 نک 1 ُ 0 )۲۲-۶( جریان‌های غلیظ اغلب جریان‌های یکنواخت می‌باشند. در جریان‌های غلیظ باید تلاطم کافی جچمت نگهداری ذرات به حالت معلق وجود داشته باشد.ء به همین دلیل اینگونه جریان‌هاء جریان‌های متلاطم می‌باشند. جریان غلیظ دارای یک پیشانی در داخل سیال پیرامون می‌باشد و در ادامه آن بدنه جریان قرار دارد. جریان در پیشانی غیریکنواخت بوده و نیروی محرک آن گرادیان فشار ناشی از اختلاف دانسیته بین پیشانی و سیال پیرامون می‌باشد. اما جریان در بدنه معمولا یکنواخت در نظر گرفته می‌شود و نیروی محرک بدنهء نیروی ثقل موثر بر سیال سنگین‌تر می‌باشد. سرعت پیشانی جریان غلیظ تابعی از شدت جریان مستغرق اولیه و شیب بستر می‌باشد که به صورت زیر بیان می‌گردد: مشاهدات آلتیناکار و همکاران و مقایسه آن با مشاهدات دیگر محققین در شکل شماره (۲۷-۶) نشان داده شده است. 1 (۲۳۳۶) (1)5-* آ(٩ع)‏ /,لاج 3 (وی)*(۲)3 نا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۸۳۵ شکل ۶ ۲۷ سرعت بی‌بعد پیشانی جریان به صورت تابعی از شیب [۴] روابط متعددی برای محاسبه سرعت پیشانی جریان چگال به‌وجود آمده است که عمده این روابط به صورت رابطه شزی در کانال‌های باز می‌باشد: ۷-7 ۲۴-۶( که در آن ۷ سرعت پیشانی جریان چگال (1- ,)6 < ع.ع شتاب ثقل و7 چگالی ذرات رسوبی است. | نیز ارتفاع پیشانی جریان چگال می‌باشد. ضریب )۲ نیز توسط محققین مختلف بر اساس داده‌های آزمایشگاهی استخراج شده است که مقدار آن بین ۳ تا ۰/۷۵ می‌باشد. - عمق آب در نقطه غوطه‌وری مقدار عمق آب در محل نقطه غوطه‌وری را می‌توان از روی عدد جرمی فرود که به صورت زیر تعریف می‌شود تشخیص داد: ۸۵0 0 1 2 د « م۸ د. 0 ۶-۶ 3 (و لش دک -<-(ا (۲۶-۶) )2 او می‌باشد. ,۲ عدد جرمی فرود می‌باشد که مقدار آن در محل نقطه غوطه‌وری در جدول (۶-۶) ارایه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۶۶ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها جدول ۶ ۶- مقادیر عدد فرود جرمی( ۳۳ ) در محل نقطه غوطه‌وری ها وس (1980) ان اه 130 (۱984) اه اه مت مطالعات آزمایشگاهی ۵- ۰/۵۵ (1986) 1۵:3 اراک 20 |۲۵۳۳۵۱] مطالعات آزمایشگاهی با آب سرد - انتقال رسوب در اثر جریان چگال مطالعات در خصوص میزان رسوب منتقل شده توسط جریان چگال بسیار محدود می‌باشد و عمده مطالعاتی هم که وجود دارد.ء در فلوم‌های آزمایشگاهی می‌باشد. از روابطی که با استفاده از داده‌های صحرایی به‌وجود آمده‌اند می‌توان به مطالعات ویو" اشاره کرد که رابطه زیر را استخراج کرده است: ۳285 )۲۷-۶( از یه 0 در این رابطه اج غلظت رسوب بر حسب ۷۰۵/3 سرعت جریان چگال بر حسب 1۱/500,] *ارتفاع جریان چگال و 00 سرعت سقوط درات رسوبی حمل شده توسط جریان چگال می‌باشد. مشابه رابطه فوق نیز در یکی از سدهای آفریقایی جنوبی استخراج شده است که شکل (۲۸-۶) این رابطه را نشان می‌دهد. شکل ۲۸-۶ میزان انتقال غلظت رسوب در اثتر جریان غلیظ [۴] ۶ ۷-۱۱ ۵- بر آورد انتقال رسوب توسط جریان غلیظ در مخزن سد دز سد دز در ۲۰ کیلومتری شمال شهرستان اندیمشک و ۲۵ کیلومتری شمال شهرستان دزفول بر روی رودخانه دز قراردارد. محل احداثت سازه سد در پا 5 فوقانی سازند 5 نگلومرایی ی بختیاری است. ساختما" ن این سد در سال ۱۳۳۸ شروع 9 در سال ۱۳۳۱ 9 با ۱- ۷/۷) ۱۹994( -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسسمرد رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۷ کشاورزی به میزان ۱۲۰۰۰۰ هکتار زمین زراعی در پایین دست. تولید انرژی برقابی مطمئن به میزان ۵۲۰ مگاوات ساعت و کنترل جریان غلیظ مخزن این سد ارائه شده است. ۳ ۳ اقم ظ ۳ 1 رل کرد مر :۱-8 هط وی راز مد هرن ۳ 1 هرک بح ی < هه با ری سا ۶ ۱ ۳ ز ال سا ۱ ۹ خر ام / را و ۲ ی 1 له ی ۳ را 7/۳ ار بّ 2 مه ۳ سر 6۰ رز ۹۳ 1 زان ۳۳ ۰ 0 1 ِ ۱ .هد رن ۴ رد ۹ زر ر 6 ُ ۰ 1 ۱ ی یه 1 2 شکل ۶ ۳۹ موقعیت مطالعاتی اندازه گیری مشخصات جریان غلیظ سد دز [۱۷] جدول ۷-۶- مشخصات سد دز -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها از آن‌جایی که برای بررسی جریان غلیظ. بده ورودی به مخزن سد به‌خصوص در زمان سیلابی بسیار حائز اهمیت می‌باشد. [13۳۵) 11۳۵ شکل ۶ ۳۰ نمودارهای بده ورودی به سد و خروجی از آن و تراز آب مخزن سد دز در سال‌های ۲۰۰۲ و ۲۰۰۶ [۳] مهم‌ترین و نزدیک‌ترین ایستگاه هیدرومتری به مخزن سد دزء ایستگاه تله‌زنگ است. مقادیر بار رسوب معلق این ایستگاه نسبت 10,000,000 ی 0 1,000 دبی جربان-مترمکعب بر ثاتیه شکل ۶ ۳۱ منحنی بده سنجه رسوب معلق ایستگاه تله زنگ در بالادست سد دز [۳] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسشسمد رسوب‌زدایی مخازن سدها ۱۸۹ - ضرورت اندازه‌گیری مشخصات جریان غلیظ در مخزن سد دز طبق آبنگاری انجام شده در مخزن سد دزء تجمع رسوب در جلوی دریچه‌های تحتانی سد و نیز در مجاورت دهانه آبگیر نیروگاه به حدی است که کارایی این تاسیسات را با خطر جدی مواجه کرده است. در سال ۱۳۸۱ رقوم کف مخزن در جلوی دهانه نیروگاه از ۰ متر در ابتدای بهره‌برداری از سد به ۲۶۰ متر رسیده است که تا محور مرکزی دهانه آبگیر نیروگاه (رقوم ۲۷۰متر) فاصله بسیار کمی دارد شکل (۲۸-۶). این امر باعث گردیده که در هنگام وقوع بارندگی و تشکیل جریان غلیظ در مخزن سدهء جریان آب ورودی به نیروگاه گل‌آلود باشد. پیش‌بینی می‌شود با این شرایط در آینده نزدیک, احتمال ورود رسوبات به دهانه آبگیر بالا بوده و در این صورت صدمات قابل توجهی به تاسیسات و توربین نیروگاه وارد خواهد شد. شکل (۳۲-۶) تغییرات نیم‌رخ طولی کف مخزن را از زمان احداث سد تا سال ۱۳۸۲ را نشان می‌دهد. برای کنترل رسوب این سد.ء اقدامات مختلفی پیش‌بینی شده است که یکی از مهم‌ترین این اقدامات, ثبت داده‌های جریانات غلبیظ ورودی به مخزن سد و برنامه عملی تخلیه این رسوبات از طریق تخلیه‌کننده تحتانی می‌باشد. طبق آبنگاری‌های انجام شده در سال ۱ ححجم رسوب‌گذاری در طول ۴۸ کیلومتر از مخزن سد دز حدود ۶۳۰ میلیون مترمکعب محاسبه شده است. نکته قابل توجه این است که ۲۶۰ میلیون مترمکعب (حدود ۲۸ درصد) از این حجم رسوب‌گذاری» فقط در ۱۰ کیلومتری انتهایی مخزن اتفاق افتاده است. با توجه به اینکه نواحی متاثر از نیم‌رخ برگشتی سطح آب مخزن در محدوده دلتاء موقعیت بهتری برای رسوب‌گذاری دارند. تجمع قابل توجه رسوب در محدوده آانتهایی مخزن,ء می‌تواند دلیلی بر وجود جریانات غلیظ در مخزن این سد باشد. رسویکتاری در۱۳ در۱۰ کلوسری ادای ۸ مخزن < ۰ ملس مرمکس س و 35 3 فاصله بالا دست سد(کیلومتر) شکل ۳۲-۶ تغییرات حجم رسوب‌گذاری در طول دریاچه مخزن سد دز [۳] -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها - محاسبه حجم رسوبات ناشی از جریانات غلیظ ورودی به مخزن سد با استفاده از نتایج اندازه‌گیری جریان غلیظ می‌توان حجم رسوبات ورودی را در نقاط مختلف مخزن برآورد کرد. برای این کارء کافی است سطح مقطع لایه جریان غلیظ در سرعت جریان و غلظت رسوب آن ضرب شود. شکل (۳۳-۶) به صورت شماتیک نحوه وی یا ی ۸3 ار ۸1 ۰ مد 8 8 ی ۱۹ زا دا ۵ مد ماک لچع تیک از ۳ 0 ]1 : 0 ۱۵۵ 80 ( 10 10 0 0 100 200 3020 4100 0 600 عت ( متر بر قانیه] فاصله ۱ متر] ۳ ی شکل ۳۲۳-۶ ضخامت و عرض لایه جریان غلیظ در سد دزبا استفاده از اندازه‌گیری‌های میدانی [۱۷] دستگاه‌های نصب شده در ایستگاه‌های اندازه‌گیری ثبت شده است. در جدول (۸-۶) خلاصه‌ای از نتایج این واقعه و نیز ححم تقریسی رسوب منتقل شده از ایستگاه‌های مختلف ارایه شده است. جدول ۶ ۸- داده‌های حاصل از یک واقعه از جریانات غلیظ مخزن سد دز [۱۷] تاریخ استگاه عرض لایه جریان غلیظ | ضخامت جریان غلیظ | سرعت متوسط | غلظت متوسط رسوب | حجم رسوب منتقل شده 8 8 (۱) (: ۱) (۱1/9) (۱۱8/1) (42۱/*:) تا 810 0 5 0 50 و با ها هک اک اک اد مه اه 1 00 0 5 0 0 6 اس ها ام اک مک با ها اک اک فک دبی جریان ورودی به مخزن سد دز در ایستگاه هیدرومتری تله‌زنگ در این زمان حدود ۲۶۰۰ مترمکعب بر ثانیه و غلظشت رسوبات معلق حدود ۵ میلیون تن در روز (۴/۵ میلیون مترمکعب) گزارش شده است. سرعت متوسط جریان و ضخامت لایه جریان غلیظ از تغییرات پروفیل قائم سرعت و غلظت رسوبات معلق (کدورت) قابل تخمین است. همچنین عرض جریان غلیظ برابر عرض متوسط مقطع ایستگاه اندازه گیری در رقوم قرارگیری جریان غلیظ می‌باشد. اگرچه داده‌های ثبت شده دارای پراکندگی زیادی بوده و تحلیل آزها مشکل است اما به صورت تقریبی ضخامت جریان غلیظ در ایستگاه ۸ حدود ۲۰ متر برآورد شده است. سرعت جریان در -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسسمر رسوب‌زدایی مخازن سدها )۱۷ می‌باشد که بر اساس رابطه کدورت - غلظت این ایستگا» معادل غلظت رسوب معلق حدود ۱۵۰۰ میلی‌گرم بر لیتر می‌باشد. با توجه به عرض مقطع در محل ایستگاه ۸ که حدود ۳۵۰ متر می‌باشد ححجم رسوب منتقل شده از این ایستگاه در طی یک روز حدود فوق» به طور متوسط در این روز حدود ۷۵۰۰۰۰ مترمکعب رسوب به بدنه سد رسیده است. این نتایج در شکل (۲۴-۶) نشان داده ٍ مرا هی دبی جربان < ۲۳۰۰ مت رمگفب در نائیه عر یط ور ر 69 دلاور رم هر را زور رد بغگمردم نوملیم ۵/۳ < قلعم بوسر یبد شکل ۳۴-۶ روندیابی جریان غلیظ در طول مخزن سد دز (۳ اردیبهشت ۸۲) [۱۷] در روز بعد (۲۴ آوریل- ۴ اردیبهشت) نیز کماکان جریان غلیظ با غلظت کم‌تری ادامه داشته است. در این روز به طور میانگین حدود ۳۷۰۰۰۰ مترمکعب رسوب معلق از مخزن سد عبور کرده و به بدنه سد رسیده است. شکل (۳۵-۶) نتایج این واقعه را نشان می‌دهد. بنابراین» به طور تقریبی حجم متوسط رسوبات منتقل شده از ایستگاه‌ها در این دو روز حدود ۱۱۳۰۰۰۰ مترمکعب برآورد می‌شود. نتایج محاسبات در جدول (۸-۶) ارایه شده است. در سیلاب دیگری که در بهمن ماه ۱۳۸۱ اتفاق افتاده است نتایج محاسبات نشان می‌دهد که حدود ۴۵۰۰۰ مترمکعب رسوب وارد مخزن سد دز شده است. در این زمان دبی جریان در ایستگاه تله‌زنگ حدود ۷۵۰ مترمکعب بر ثانیه گزارش شده است. با توجه به این که در این مرحله از عملیات میدانیء تنها دو واقعه جریان غلیظ در مخزن سد دز (۲۸-۲۹ ژانویه و ۲۳-۲۴ آوریل ۳ ثبت شده و مهم‌تر از آن اندازه‌گیری‌ها به صورت همزمان در همه ایستگاه‌ها انجام نشده است., محاسبه حجم دقیق رسوبات منتقل شده به بدنه سد در طول دوره سیلابی مورد بررسی امکان‌پذیر نیست اما مجموع حجم رسوب ورودی به مخزن سد دز در این دو سیلاب حدود ۱۳۳۳۰ مترمکعب برآورد شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها 7 ۳ ۹ ر اس مس ۹ ی اسختاه ۳ ار 2 [ 5 5 با بط ره ۱ , ۰ ی 2 ی 1 ار ۰ ۰ اس ۱ ۹ مه [ 9 ۱ : ۶ ۸ ۰ : 5 ۱ ۱ ۳۹ ۰ ۱ ۷ ۹ نی ۰ ۹ پم : ۰ ۲ ی او 7 ۰ ۱ اس کم ۸ و ی با استفاده از اطلاعات محدود فوق (به عنوان یک راه‌حل تقریبی) می‌توان از رابطه رگرسیون خطی بر مبنای دبی حداکثر جریان ورودی به ایستگاه هیدرومتری بالادست (تله‌زنگ) و میزان رسوب ورودی ناشی از جریان غلیظ حجم رسوبات ورودی به مخزن سد دز در زمان هر واقعه سیلابی را برآورد کرد. این نمودار در شکل (۳۶-۶) نشان داده شده است. ۱,000 ی ۱0,000 ج 60000 5 سس وا ب 0 3000 2500 2000 15300 1000 500 0 دبی اوج سیل در ایستگاه تله زنگ( متر مکعب بر ثانیم شکل ۶ ۳۶ تغییرات حجم جریان غلیظ ورودی به مخزن سد دز تابعی از دبی حداکثر لحظه‌ای [۱۷] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۷ بررسی‌های زیست محیعلی رسوب‌زدایی مخزن -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- بررسی‌های زیست‌محیطی رسوب‌زدایی مخزن ۱۳۵ ۷ ۱- کلیات شرایط هیدرولوژیکی رودخانه در اثر ساخت سد تحت تاثیر عوامل فراوانی قرار می‌گیرد. سدها بر شرایط جریان آب» حرکت این راهنما به آن پرداخته نشده است. ۷ ۲- اثرات نذهشته شدن رسوب منتقل شده توسط رودخانه بسیار بیش‌تر از میزان رسوب منتقل شده می‌باشد. مخزن سد خیلی دیرتر از رسوب پر می‌شود. معمولا به دلیل این که نهشته شدن رسوب در مخزن سد تدریجی می‌باشد. در دوره بهره‌برداری چندان به آن توجه نمی‌شود و یا به عبارتی نادیده گرفته می‌شود تا این که مشکلی از نظر بهره‌برداری به‌وجود آید. دلیل آن هم این است که تغییرات بالا آمدن سطح رسوب از دید عموم پنهان می‌باشد. از طرفی وقتی مخزن پر از آب شد براحتی می‌توان آب اضافی را از طریق سرریز و یا دریچه‌ها به خارج هدایت کرد ولی رسوبات نهشته شده را نمی‌توان به این راحتی تخلیه کرد. با در نظر گرفتن موارد فوق و با توجه به این که تجمع رسوب در مخزن سد اثرات کوتاه مدت و بلندمدتی را هم در بالادست سد و هم در پایین‌دست سد ایجاد می‌کند.ء ضروری است که قبل از بروز هرگونه مشکلی پتانسیل آن مشکل بررسی و با پیش‌بینی‌های به موقع نسبت به اصلاح آن اقدام کرد. هر چند که در طول این راهنما و در فصول مختلف اثرات احداث سد بیان گردیده است ولی در این فصل این موارد محددا از جنبه‌های زیست‌محیطی مورد تاکید قرار می گیرند. به‌طور کلی پیامدهای احداث سد به شرح زیراند. ۱-۲-۷ اثرات بالادست سد (شامل مخزن و بالادست آن) ۷ ۳ ۱-۱- کاهش حجم ذخیره مخزن در اثر نهشته‌شدن تدریجی رسوب» حجم مفید مخزن به تدریج کاهش یافته و زمانی خواهد رسید که مخزن از نقطه نظر ذخیره و یا کنترل سیل موثر نمی‌باشد. هم‌چنین از آن‌جا که طراحی سرریز سدها به منظور پرکردن حجم مفید مخزن برای کاهش پیک سیلاب می‌باشد. پس از پرشدن حجم مخزن از رسوب و در صورت وقوع سیلاب» امکان ذخیره آب و تسکین سیل فراهم نبوده و ۷ ۳۲ ۲-۱- ترسیب دلتا بخش درشت‌دانه رسوب ورودی به مخزن در محل ورود رودخانه به مخزن نهشته می‌شود و دلتا را تشکیل می‌دهد. توسعه دلتا در -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها می‌گردد. این مساله ممکن است شهرهاء اراضی کشاورزی و نواحی صنعتی بالادست را به مخاطره اندازد. هم‌چنین باعث افزایش تراز سطح آب زیرزمینی اراضی بالادست و شور شدن و قلیایی شدن اراضی آن نواحی گردد. علاوه بر این مشکلاتی را در کشتیرانی رودخانه‌ها و ابنیه‌های فنی احداث شده درون یا محاور رودخانه به‌وجود می‌آورد. مناطق دلتا بسیار مستعد رشد درختان و گیاهان می‌باشند که در این صورت باعث افزایش زبری رودخانه و کاهش بیش‌تر سرعت جریان و رسوب‌گذاری بیش‌تر می‌گردد. ضمن این‌که افزایش عمق آب و توسعه مناطق سیل‌گیر را تشدید می‌کند. توسعه روزافزون پوشش گیاهی در مناطق دلتا باعث خواهد شد تا بخش مهمی از آب در فصول کمآبی به مصرف گیاهان برسد که در مناطق خشک و نیمه خشک بسیار حائز اهمیت است. به طور مثال میزان هدررفت آب در سال در یکی از سدهای کشور مکزیک بالغ بر ۱۷۶ ۷ ۳-۱-۳۲ کوچ اجباری ساکنین بالادست به دلیل توسعه دلتا و نیز به زیر آب رفتن بخش مهمی از اراضی بالادست» کشاورزان و روستاییان ساکن در این مناطق اجبارا باید منطقه را ترک کنند. ۷ ۲ ۴-۱- مشکل تردد آبزیان به دلیل انباشت رسوب در بستر رودخانه و پس از فروکش کردن تراز سطح آب مخزن» تردد آبزیان به‌خصوص ماهیان به مناطق بالادست به منظور تخم‌ریزی مشکل خواهد بود. 4۷ ۵-۱- کشتیرانی از دیگر فعالیت‌های اجتماعی که به شدت تحت تاثیر رسوب‌گذاری قرار می‌گیرد موضوع کشتیرانی تجاری و یا تفریحی در درون ۷ ۳۲ ۶-۱- آلودگی هوا در مناطق خشک و نیمه خشک و در فصول خشک که سطح آب مخزن بسیار پایین می‌باشدء سطح زیادی از مخزن در تماس با هوا قرار می‌گیرد که در نتیجه مقدار زیادی از رسوبات ریزدانه در اثر وزش بادهای شدید این فصول به مناطق شهری و کشاورزی و یا نواحی صنعتی منتقل می‌شوند. انتقال این رسوبات می‌تواند مشکلاتی را برای کشاورزان» واحدهای صنعتی و مردم شهرها ایجاد کند. ۷ ۳ ۷-۱- خطر بیش تر در صورت وقوع زلزله از آن‌جا که رسوب دارای وزن واحد حجم بیش‌تری نسبت به آب می‌باشد. در زمان زلزله رسوب پشت سد می‌تواند نیروی بیش‌تری نسبت به آب وارد کند. علاوه بر این رسوب تجمع ییافته در نزدیک سد می‌تواند در اثر زلزله به حالت روانگرانی درأمده به سمت دریجه‌های تحتانی حرکت کرده و آن‌ها را غیر قابل استفاده کنند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- بررسی‌های زیست‌محیطی رسوب‌زدایی مخزن ۱۷۳۷ ۷ ۸-۱-۳ ساییدگی ذرات رسوب بزرگ‌تر از ۰/۱ میلی‌متر باعث تشدید ساییدگی پره‌های توربین نیروگاه‌ها می‌شود. ذرات رسوبی تیزگوش حتی با اندازه‌های کوچک‌تر نیز می‌توانند خسارات جبران‌ناپذیری را به توریین‌ها وارد کنند. ادامه این روند باعت کوتاه شدن دوره تعمیرات نیروگاه می‌گردد که منجر به کاهش تولید انرژی سالانه نیروگاه می‌گردد. ذرات درشت دانه نیز که با سرعت از دریجه‌های تحتانی خارج می‌شوند می‌توانند باعث سایش شدید دریچه‌هاء جداره دریجه‌ها و سرریزها گردند. ۷ ۳ ۹-۱- کاهشس انرزی افزایش تدریجی حجم رسوبات نهشته شده باعث کاهش حجم مفید مخزن می‌شود که در نتیجه آن» مخزن نمی‌تواند ححم شده‌اندء توسعه دلتاهای سدهای پایین‌دست باعث افزایش عمق آب پایاب در سدهای بالادست می‌گردد که منجر به کاهش اختلاف بار آبی و در نتیجه کاهش انرژی تولیدی می‌شود. ۷ ۲ ۱۰-۱ بسته شدن دریچه‌های آبگیر و تحتانی در صورت آدامه روند رسوب‌گذاری» رسوب می‌تواند باعث بسته شدن دریجه‌های تحتانی گردد. گزارش‌های زیادی از نزهشته شدن حجم زیادی از رسوب در سیلاب‌های بزرگ در بعضی از مخازن وجود دارد که باعث بسته شدن دریچه‌های ورودی به نیروگاه یا تحتانی گردیده‌اند. باز کردن مجدد آنها به زمان زیاد و هزینه‌های زیاد نیاز خواهد داشت. مخازنی که عرض کم ولی طول زیادی دارند. دارای طول سواحل بیش‌تری هستند.ء از این رو در معرض فرسایش‌های ناشی از مخازن ممکن است به ۲/۵ متر در سال هم برسد. این میزان فرسایش البته ممکن است در مقایسه با رسوب ورودی به مخرزن از طریق رودخانه‌ها قابل ملاحظه نباشد ولی باعث خساراتی به ابنیه فنی محاور سواحل می‌گردد. ضمن این که فرسایش سواحل باعث می‌شود تا شیب سواحل به تدریج ناپایدار گردد و لغزش‌های توده‌ای را به دنبال داشته باشد. رسوب ورودی به مخزن در اثر مخزن سانمنسیا" در کشور چین تنها در ۱۶ ماه اول بهره‌برداری نزدیک به ۱۷۷ میلیون مترمکعب رسوب در اثر لغزش دیواره‌ها وارد مخزن گردید [۷۱]. ۷ ۳ 3۲-۱ تغییر اکولوزی رسوب‌گذاری در مخزن باعث تغییر نوع رسوب می‌شود که می‌تواند تغییر اکولوزی مخزن را به همراه داشته باشد و در نتیجه آن گونه‌های جانوری و آبزیان تحت تاثیر قرار گیرند. |- ۹۵۵۷۱۵ 7 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات رسو بگذاری و رسوب‌زدایی مخازن سدها ۳-۷ ۲- اثرات پایین‌دست سد اثرات زیست‌محیطی در بازه‌های رودخانه پایین‌دست سد به دلایل متعددی بسیار بیش‌تر از مناطق بالادستی آن استء چرا که معمولا" در پایین‌دست سد بده جریان و میزان رسوب رها شده کاهش می‌یابد. تغییر در نوع رسوب رها شده باعث تغییر در مواد غذایی همراه جریان می‌گردد. ضمن این که به دلیل افزایش رسوب ریزدانه نظیر رس» انتقال مواد آلی» سموم دفع آفات و آلودگی‌های ناشی از عناصر سنگین نسبت به قبل از احداث سد بیش‌تر می‌گردد. جریان رها شده در بیش‌تر مواقع سال از رقوم‌های پایین مخزن خارج می‌گردد که نسبت به قبل از احداث سد درجه حرارت آب رها شده بسیار پایین‌تر است. جریان آب خنک و زلال پایین‌دست باعث خواهد شد تا جانوران جدیدی در این نواحی رشد نمایند. مورفولوژی رودخانه‌ی پایین‌دست به دلیل تغییر در میزان و کیفیت رسوبات و هم‌چنین کاهش بده اوج سیل تحت تاثیر قرار می‌گیرد. جریان آب صاف رها شده باعث فرسایش بستر رودخانه و گود شدن آن می‌گردد. به طورکلیء بستر رودخانه تا کیلومترها پایین‌دست فرسایش یافته و به تدریج لایه‌ی درشت‌دانه یا لایه‌ی محافظ بر روی بستر رودخانه تشکیل می‌شود. درشت شدن مصالح بستر رودخانه مشکلاتی را برای آبزیان به‌خصوص از منظر تخم‌گذاری گونه‌های محلی و یا گونه‌های جدید فراهم می‌کند. گود شدن بستر نیز باعث تشدید فرسایش سواحل» آبشستگی پایه‌های پل و کاهش سطح آب زیرزمینی می‌گردد که همه این عوامل اثرات سو بر محیطزیست رودخانه و اطراف آن بجا می‌گذارد. آب شستگی پایین‌دست خروجی دریچه‌های تحتانی و سرریز سد ممکن است تا عرض رودخانه‌ی پایین‌دست ممکن است افزایش یا کاهش یافته و یا ثابت بماند. براساس گزارش‌های منتشر شده مقاطع عرضی رودخانه می‌توانند تا ۹۰ درصد کاهش و در بعضی دیگر تا صددرصد هم افزایش یابند و این بستگی به شرایط رودخانه در پایین‌دست دارد. معمولا پس از احداث سد.ء بده‌های اوج مربوط به سیلاب‌ها کاهش یافته و دوره‌ی بازگشت آنما تغییر می‌کند ولی رسوبات ورودی از شاخه‌های فرعی تغییر نمی‌کند. در نتیجه» رسوب‌گذاری در پایین‌دست اتفاق می‌افتد که نتیجه‌ی آن ایجاد جزایر و رشد گیاهان در این جزایر و تثبیت آنها می‌شود. این مساله باعث می‌شود که درصورت وقوع سیلاب با بده اوج بالاء رودخانه ظرفیت عبور آن را نداشته باشد که این مساله افزایش خسارات ناشی از سیل و تعریض رودخانه را به همراه دارد. بدیهی است چنان‌چه در پایین‌دست شاخه‌ای با آورد رسوب بالا وجود نداشته باشد عرض رودخانه به تدریج کاهش می‌یاید. ۳-۲-۷ اثرات درون مخزن سد تغییرات هیدرولوژیکی به وجود آمده در اثر احداث سدهای بزرگ» آثار بزرگی نظیر جلوگیری از مهاجرت آبزیان» ترسیب بار رسوبی» لایه‌بندی حرارتی را به همراه دارد. درصورتی که تعادلی بین رسوب ورودی و خروجی از مخزن حاصل شودء شرایط مناسبی از نظر زیست‌محیطی در درون مخزن فراهم می‌شود. مخصوصا برای حفظ مورفولوژی و آبزیان بهتر است سد طوری طراحی شود تا بتوان رسوبات را به صورت دوره‌ای به خارج هدایت کرد. متاسفانهء به دلایل متعددی امکان فراهم کردن این شرایط در مخازن بزرگ میسر نیست» چرا که این رسوبات در فواصل بسیار دورتری از دریچه‌ها ترسیب می‌شوند. احداث سدها باعث به زیر آب رفتن روستاهاء زیستگاه‌های حیات‌وحش و جانوران بومی و هم‌چنین آثار باستانی می‌گردد. به عنوان مثال, سد آسوان در مصر نمونه‌ی بارزی از اثرات زیست‌محیطی را پس از ساخت شاهد بوده است. مخزن این سد بخشی از آثار تاریخی را به زیر آب برده» باعث ترسیب موادغذایی همراه رسوب شده که قبل از آن این مواد به حاصل‌خیزی اراضی پایین‌دست و یا تامین مواد غذایی آبزیان کمک می‌کرده‌اند. باعث