چکیده
هر سال سطح وسیعی از کشورمان تحت تأثیر طغیان آب رودخانه ها و جاری شدن سیلاب قرار گرفته و در اثر این سیلاب ها تأسیسات عمرانی، امکانات ارتباطی، زمین های تحت کشت و شهرها و روستاها تخریب میگردد. روش های مختلفی برای کنترل سیل وجود دارد که بطور کلی در دو گروه روشها و اقدامات ساختمانی کنترل سیلاب و روشها و اقدامات مدیریتی کنترل سیلاب جای می گیرند. انتخاب هر روش یا ترکیبی از روش های فوق بستگی به شرایط محلی پروژه، اهمیت مناطق تحت حفاظت و شرایط اقتصادی دارد. در این پایان نامه این روش ها مختصراً توضیح داده شده و جایگاه روش کنترل سیل با مخازن تأخیری به عنوان یکی از روشهای ساختمانی کنترل سیلاب بیان گردیده است. در شرایط مطلوب ذخیره موقت سیلاب باعث کاهش جریان پایین دست و حتی کاهش هزینه سیستم انتقال پایین دست می شود. سازه های ذخیره ایی و مخارن تاخیری با ذخیره سیلاب باعث فروکش نمودن دبی اوج و ایجاد تاخیر و فاصله زمانی در وقوع پیک جریان میگردند. از آنجاکه اکثر شهرها و مناطق شهری به دلایل عدیده در دشتها و نواحی بالنسبه مسطح ایجاد شده و می شوند، روش ذخیره سازی سیلاب درحوضچه ها، استخرها،مخازن و گودالهای طبیعی و مصنوعی که در داخل یا در مجاورت اراضی شهری قراردارند، روش بالقوه مناسبی در مطالعات سیلگیری شهرها محسوب می شود. این پایان نامه تاثیر مخازن تاخیری را در بالادست حوضه آبریز منتهی به شهر بهبهان قبل از آنکه سیل به مناطق شهری برسد، در کاهش آنی سیلاب بررسی می نماید. با توجه به موجود نبودن ایستگاه های هیدرومتری، از نرم افزار HEC-HMS جهت شبیه سازی پدیده تبدیل بارش به رواناب استفاده گردیده است. نظر به تهیه نقشه ها، اطلاعات و خصوصیات مورد نیاز حوضه در محیط GIS پارامترهای استفاده شده در نرم افزار بدست آورده شده اند. بمنظور بررسی تاثیر مخازن تاخیری در کاهش سیلاب حوضه مورد مطالعه ، پس از ساخت سیلاب طراحی و روند یابی آن، تاثیر سیلاب در پایاب و بر ابعاد سازه های انتقال که در این پروژه کانال در نظر گرفته شده است ،ابتدا بدون در نظر گرفتن مخازن و پس از آن با در نظر گرفتن مخازن بررسی می گردد نتایج نشان می دهد، با تعبیه مخازن میزان دبی خروجی، حجم و هزینه اقدامات مهندسی رودخانه در اراضی شهری بشدت کاهش خواهد یافت و از طرف دیگر ضریب ایمنی در مناطق فوق الذکر افزایش می یابد. بطوریکه مخازن 55 و 47 درصد کاهش ،59 ، 50 و 100 سال را به ترتیب 89 ،25 ، سیلاب با دوره های بازگشت 10 می دهد. ضمن اینکه با تعبیه مخازن در حوضه، هزینه عملیات عمرانی کنترل سیلاب نیز در حدود 40 درصد کاهش می یابد.
فصل اول ............................................................................................................. 15
-1-1 مقدمه .............................................................................................................................................. 16
-2-1 خلاصه پروژه.................................................................................................................................. 19
-1-2-1 اهداف تحقیق ............................................................................................................................. 21
-2-2-1 روش تحقیق............................................................................................................................... 21
-3-1 معرفی کلی فصول پایان نامه........................................................................................................... 22
فصل دوم............................................................................................................. 24
-1-2 سابقه تحقیقات................................................................................................................................ 25
فصل سوم ............................................................................................................ 36
-1-3 برنامه ریزی..................................................................................................................................... 37
-2-3 برنامه ریزی شهری........................................................................................................................... 37
-3-3 طرح جامع شهری و دستگاه اجرای مسؤول................................................................................... 38
-1-3-3 نقاط قوت و ضعف طرحهای جامع شهری................................................................................ 39
-1-1-3-3 نقاط قوت: ............................................................................................................................. 39
-2-1-3-3 نقاط ضعف:.......................................................................................................................... 40
-2-3-3 نقش و عملکرد شهرداریها در رابطه با طرح جامع..................................................................... 41
-4-3 بررسی معیارهای متداول شهر سازی در زمینه سیلاب................................................................... 42
-1-4-3 برنامۀ ایجاد تأسیسات حفاظتی شهرها در خصوص سیلاب...................................................... 42
-2-4-3 جمعبندی و پیشنهادها در خصوص نقش برنامه ریزی شهری جهت مقابله با سیلاب شهرها.. 43
فصل چهارم......................................................................................................... 47
-1-4 سیلاب............................................................................................................................................. 48
-2-4 اهمیت مطالعه سیلاب..................................................................................................................... 48
-3-4 دلایل وقوع سیلاب و خسارت های مالی ناشی از آن .................................................................... 49
-4-4 سیلاب شهری................................................................................................................................. 49
-5-4 تأثیرات توسعۀ شهری در هیدرولوژی حوضۀ آبریز........................................................................ 50
-6-4 خسارات سیلاب در حوضه های شهری......................................................................................... 53
-7-4 تخمین خسارتهای ناشی ازسیلاب.................................................................................................. 53
-8-4 اهداف جمع آوری و دفع سیلابهای شهری.................................................................................... 54
-9-4 تفاوت بین مطالعات و روش های زهکشی با روش ها و مطالعات کنترل سیلاب......................... 54
-10-4 برآورد سودمندی طرحهای مهارسیلابهای شهری......................................................................... 55
-11-4 نحوه مدیریت سیلابهای شهری.................................................................................................... 56
فصل پنجم ........................................................................................................... 58
-1-5 مهار یا کاهش اثر سیلاب................................................................................................................ 59
-2-5 روشهای ساختمانی کنترل و مهار سیلاب....................................................................................... 59
-1-2-5 کاهش خطر سیلاب با ساماندهی و محافظت رودخانه.............................................................. 61
-1-1-2-5 محدود کردن سیلاب با استفاده از گوره ها یا خاکریز........................................................... 61
-2-1-2-5 اصلاح مسیر و مقاطع رودخانه و استفاده از میانبر................................................................. 62
-3-1-2-5 انحراف سیلاب...................................................................................................................... 63
-2-2-5 سیلابروهای کمکی یا زهکشی کمربندی ................................................................................... 64
-3-2-5 روش های آبخیز داری............................................................................................................... 64
-4-2-5 پخش سیلاب.............................................................................................................................. 65
-5-2-5 خاکریزهای طولی ساحلی و دیواره های سیلبند ........................................................................ 65
-6-2-5 مهار سیلاب با استفاده از مخازن ذخیره ای و تأخیری............................................................... 68
-3-5 روشهای مدیریتی مقابله با سیلاب.................................................................................................. 68
-1-3-5 منطقه بندی سیلابدشت.............................................................................................................. 70
-2-3-5 ضد سیل گردانیدن مستحدثات................................................................................................... 71
-3-3-5 بیمۀ سیل..................................................................................................................................... 72
-4-3-5 ضوابط قطعه بندی و تفکیک اراضی.......................................................................................... 73
-5-3-5 مقررات ساختمانی...................................................................................................................... 73
-6-3-5 تخلیۀ دایمی یا موقت و امدا رسانی ........................................................................................... 73
-7-3-5 تعیین حریم سیلابی رودخانه...................................................................................................... 74
-4-5 برآورد سیلاب و ملاحظات طراحی در استفاده از اقدامات و روشهای کنترل سیلاب.................... 74
فصل ششم........................................................................................................... 75
-1-6 مقدمه .............................................................................................................................................. 76
-2-6 مزایای استفاده از سازه های ذخیره کننده سیلاب........................................................................... 77
-3-6 انواع سیستم های ذخیره ای............................................................................................................ 77
-4-6 نحوه ذخیره سازی و مهار سیلاب در نواحی سطحی..................................................................... 78
-5-6 مخازن ............................................................................................................................................. 78
-6-6 تقسیم بندی و بهره برداری از مخازن ............................................................................................. 79
-1-6-6 تقسیم بندی و بهرده برداری با توجه به ظرفیت ذخیرۀ سالیانه به رواناب سالیانه...................... 79
-2-6-6 تقسیم بندی و بهره برداری با توجه به کاربری و ساخت مخزن................................................ 80
-1-2-6-6 مخازن چند منظوره................................................................................................................ 80
-2-2-6-6 شبکۀ مخازن .......................................................................................................................... 81
-3-2-6-6 مخازن تک منظوره برای مهار سیلاب.................................................................................... 81
-7-6 انواع مخازن تک منظوره کنترل سیلاب........................................................................................... 82
-1-7-6 مخازن ذخیره ای....................................................................................................................... 82
-2-7-6 مخازن تاخیری.......................................................................................................................... 82
-8-6 تفاوت مخازن ذخیره ای با مخازن تأخیری..................................................................................... 83
-9-6 انواع مخازن تأخیری....................................................................................................................... 84
-10-6 تقسیم بندی مخازن تاخیری با توجه به میزان و نحوه ذخیره سیلاب........................................... 85
-11-6 نحوه استفاده از مخازن کنترل سیلاب حوضه های شهری.......................................................... 86
-12-6 مخازن کنترل سیلاب در اراضی شهری........................................................................................ 86
-13-6 تقسیم بندی با توجه به مکان قرارگیری حوضچه......................................................................... 88
-1-13-6 تنظیم جریان ورودی به مخازن خارج از مسیر اصلی شبکه..................................................... 91
-14-6 چگونگی تأثیر پذیری مخازن تأخیری زنجیره ای از یکدیگر....................................................... 93
-15-6 موقعیت و مکان مخزن.................................................................................................................. 95
-1-15-6 انتخاب مکان برای یک مخزن تأخیری و ذخیره ای................................................................. 95
-2-15-6 محدودیت های طراحی (از نظر نشست و مکان حوضچه و محل تخلیه خروجی) ................ 96
-16-6 تقسیم بندی مخازن با توجه به نحوۀ کنترل .................................................................................. 96
-1-16-6 کنترل از منبع............................................................................................................................ 96
-2-16-6 کنترل در پایین دست............................................................................................................... 97
-17-6 عوامل موثر در کارایی مخازن کنترل سیلاب................................................................................ 97
-18-6 اطلاعات مورد نیاز طراحی حوضچه ومخازن .............................................................................. 98
-19-6 کلیاتی دربارۀ طراحی مخازن کنترل سیلاب.................................................................................. 99
-20-6 گامهای اولیه طراحی هیدرلوژیکی اجزاء سیستم ذخیره کننده سیلاب......................................... 99
-1-20-6 مدت زمان طوفان طراحی...................................................................................................... 100
-1-1-20-6 تاثیر مکان قرار گرفتن حوضچه در زمان تمرکز................................................................ 100
برای تعیین تداوم بارندگی و گنجایش مخزن مورد نیاز............................ 103 « منطقی » -2-1-20-6 روش
-2 انتخاب فرکانس طوفان طراحی............................................................................................. 104 -20-6
-3-20-6 عمق طوفان طراحی................................................................................................................ 107
-4-20-6 بدست آوردن هیتوگراف طوفان طراحی............................................................................... 108
-21-6 مبانی طراحی............................................................................................................................... 110
-1-21-6 میزان رها شدگی.................................................................................................................... 110
-2-21-6 حجم ذخیره............................................................................................................................ 110
-1-2-21-6 روشی ساده برای طراحی مقدماتی مخازن......................................................................... 111
-2-2-21-6 محاسبات مقدماتی ذخیره سازی ....................................................................................... 112
-3-2-21-6 یک روش آلترناتیو جهت تخمین حجم ذخیره.................................................................. 113
-4-2-21-6 کاهش جریان ورودی........................................................................................................ 114
-22-6 مراحل عمومی طراحی جهت روندیابی ذخیره........................................................................... 114
-1-22-6 منحنی ارتفاع - ذخیره............................................................................................................ 115
-2-22-6 منحنی عمق - دبی : ............................................................................................................... 117
-23-6 مبانی طراحی سیستم خروجی.................................................................................................... 118
-24-6 هیدرولیک سیستم خروجی......................................................................................................... 118
-1-24-6 ترکیب خروجی ها................................................................................................................. 120
-25-6 نمونه ای از سازه های خروجی همراه با روابط حاکم بر آن ...................................................... 121
-1-25-6 رایزر روزنه دار....................................................................................................................... 121
-2-25-6 سریز لبه تیز............................................................................................................................ 123
-3-25-6 سریز لبه پهن.......................................................................................................................... 125
شکل......................................................................................................... 126 V -4-25-6 سریز با شکاف
-5-25-6 ارفیس..................................................................................................................................... 127
-26-6 نقش مخازن تأخیری در استهلاک هیدروگراف سیلاب.............................................................. 127
-1-26-6 محاسبات روندیابی ................................................................................................................ 127
-27-6 پروسه عمومی طراحی حوضچه................................................................................................. 129
-28-6 مشخصات و خصوصیات فیزیکی مخزن.................................................................................... 131
29-6 معیارهای خاص طراحی ............................................................................................................... 131
-30-6 بررسی انباشت رسوب در عملکرد مخازن تأخیری و آثار آن..................................................... 139
-31-6 ضرورت بررسی پایداری مخازن تأخیری................................................................................... 139
-32-6 کاهش مشکلات بهره برداری و نگهداری مخزن........................................................................ 139
-33-6 مزایای استفاده از حوضچه های کنترل سیلاب........................................................................... 141
-34-6 محاسن و معایب استفاده از مخازن تأخیری............................................................................... 141
-35-6 مقایسه روش کنترل سیلاب با استفاده از مخازن تأخیری با روش های دیگر کنترل سیلاب....... 142
فصل هفتم......................................................................................................... 143
-1-7 معرفی مدلها .................................................................................................................................. 144
-2-7 تقسیم بندی مدلها ......................................................................................................................... 144
-3-7 تفاوت مدل و نرم افزار ................................................................................................................. 144
-4-7 اجزاء یک مدل.............................................................................................................................. 145
-1-4-7 متغیرها...................................................................................................................................... 145
-2-4-7 پارامترها.................................................................................................................................... 145
-3-4-7 شرایط مرزی.............................................................................................................................. 145
-4-4-7 شرایط اولیه................................................................................................................................ 145
145.......................................................................................................................................................-5-7
146.....................................................................HEC-HMS -6-7 خلاصه ایی از مدل های موجود در
146.................................................................................................... HEC-HMS -7-7 معرفی نرم افزار
-8-7 قابلیتهای........................................................................................................................................ 147
-9-7 سیستمهای اندازه گیری نرم افزار.................................................................................................. 148
-10-7 اجزاء تشکیل دهنده نرم افزار ..................................................................................................... 148
-11-7 عناصر نرم افزار........................................................................................................................... 149
-1-11-7 معرفی عناصر ......................................................................................................................... 149
-12-7 بارش........................................................................................................................................... 154
-1-12-7 روشهای محاسبه و معرفی بارش........................................................................................... 154
-13-7 روشهای محاسبه تبخیر............................................................................................................... 154
-14-7 مدلهای محاسبه تلفات................................................................................................................ 155
-15-7 مدل های تبدیل بارش به رواناب............................................................................................... 155
-16-7 روشهای محاسبۀ جریان پایه....................................................................................................... 157
-17-7 روشهای روند یابی رودخانه و کانال .......................................................................................... 157
-18-7 سازه های کنترل آب................................................................................................................... 158
158..........................................................................( Diversion) -1-18-7 مدل نمودن انحراف جریان
-2-18-7 نحوه مدل نمودن انحراف جریان ........................................................................................... 159
-3-18-7 بازگشت جریان از انحراف..................................................................................................... 160
-4-18-7 کاربردها ................................................................................................................................. 160
-19-7 مخزن و حوضچه تاخیر.............................................................................................................. 160
-20-7 مدل نمودن مخزن و حوضچه تأخیری ........................................................................................ 162
163..............................................................................HEC-HMS -21-7 روندیابی مخزن در نرم افزار
164...............................HEC-HMS -22-7 نحوه مدل نمودن مخزن و یا حوضچه تأخیری در نرم افزار
-23-7 قابلیت ها و محدودیت ها .......................................................................................................... 167
-24-7 اجرا مدل..................................................................................................................................... 167
-25-7 واسنجی پارامترها در مدل........................................................................................................... 168
فصل هشتم........................................................................................................ 171
-1-8 مقدمه ............................................................................................................................................ 172
-2-8 موقعیت جغرافیایی حوضه آبریز مورد مطالعه............................................................................... 172
-3-8 وضعیت اقلیمی حوضه آبریز مورد مطالعه.................................................................................... 172
-4-8 داده های هواشناسی...................................................................................................................... 172
-5-8 مقدار بارش جهت دوره های مختلف بازگشت............................................................................ 173
-6-8 خصوصیات هیدرولوژیک حوضه آبریز مورد مطالعه.................................................................... 174
-7-8 داده های فیزیوگرافیک حوضه آبریز مورد مطالعه......................................................................... 174
-1-7-8 مساحت حوضه ........................................................................................................................ 174
-2-7-8 محیط حوضه............................................................................................................................ 174
-3-7-8 شکل حوضه............................................................................................................................. 175
-4-7-8 ارتفاع حوضه و پستی بلندی ها ............................................................................................... 175
-5-7-8 طول آبراهه اصلی حوضه ......................................................................................................... 175
-6-7-8 شیب متوسط حوضه................................................................................................................. 176
-7-7-8 توپوگرافی................................................................................................................................. 176
-8-8 مطالعه پوشش گیاهی حوضه مورد مطالعه.................................................................................... 178
-9-8 تفکیک گروه های هیدرولوژیک خاک در حوضه آبریز مورد مطالعه............................................ 179
درهریک از زیرحوضه ها.................................................. 180 (Curve Number) CN -10-8 تعیین
-11-8 تاخیر........................................................................................................................................... 181
-12-8 منحنی تراز حجم ذخیره ............................................................................................................. 182
در حوضه مورد مطالعه ........................................................ 186 HEC-HMS -13-8 استفاده از نرم افزار
187....................................................................................... (basin model) -1-13-8 معرفی مدل پایه
-2-13-8 مدل هواشناسی....................................................................................................................... 191
-3-13-8 مشخصات کنترل کننده محاسبات.......................................................................................... 192
-14-8 خروجی مخزن............................................................................................................................ 192
-1-14-8 ضریب تخلیه سریز لبه پهن.................................................................................................... 193
-15-8 بررسی تاثیر مخازن تاخیری در کاهش سیلاب حوضه مورد مطالعه .......................................... 193
-16-8 هیدروگراف ورودی و خروجی از مخازن جهت سیلاب با دوره های بازگشت مختلف........... 195
-17-8 تعیین تاج وارتفاع خاکریز مخزن ................................................................................................. 202
-18-8 طراحی کانال............................................................................................................................... 202
-1-18-8 محاسبه عمق آزاد................................................................................................................... 206
-19-8 بررسی تأثیر مخازن در کاهش خسارات حوضه......................................................................... 206
-1-19-8 هزینه تملک زمین جهت احداث کانال.................................................................................. 207
-2-19-8 هزینه احداث کانال : .............................................................................................................. 208
-3-19-8 هزینه احداث پل بروی کانال................................................................................................. 212
-4-19-8 هزینه احداث خاکریز مخازن ................................................................................................. 213
-20-8 مقایسه نتایج................................................................................................................................ 215
فصل نهم........................................................................................................... 216
-1-9 نتایج.............................................................................................................................................. 217
-2-9 پیشنهادات..................................................................................................................................... 218
پایان نامه ارشد عمران بررسی تاثیر سدهای وزنی (مخازن تاخیری) در کاهش سیلابهای شهری با استفاده از مدل ریاضی
