این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، جلد ۱۵، شماره ۲۹، صفحات ۰-۰

عنوان فارسی برآورد ضریب زبری مانینگ به روش حل معکوس با استفاده از داده‌های مشاهداتی (مطالعه موردی: رودخانه سانیج-یزد)
چکیده فارسی مقاله
 چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: ضریب زبری هیدرولیکی رودخانه ­ها یکی از عوامل موردنیاز در مطالعات مهندسی رودخانه می ­باشد. معمولاً در مدل‌های هیدرولیکی ضریب زبری بیشترین حساسیت را نسبت به سایر پارامترها نشان می‌دهد. تخمین صحیح ضریب زبری می­ تواند به بررسی دقیق ­تر هیدرولیک جریان و شرایط رودخانه کمک کند. باوجود تلاش­ های بسیار، عدم توانایی تخمین دقیق ضریب زبری و استفاده از مقدار ثابت مانینگ (n)، عامل اصلی خطا در شبیه‌سازی سیل و محاسبه عمق جریان است. معمولاً ضریب زبری جریان ثابت نیست و با تغییرات عمق آب به‌صورت پویا تغییر می‌کند. بهترین روش برای تعیین زبری، اندازه‌گیری دبی و محاسبه n مانینگ از طریق حل معکوس معادله مانینگ می ­باشد. هدف اصلی مطالعه حاضر تعیین ­دقیق ­تر ضریب زبری رودخانه سانیج در محل بالادست ایستگاه هیدرومتری فیض ­آباد در استان یزد می ­باشد.
مواد و روش ­ها: منطقه موردمطالعه حوزه­ آبخیز سانیج با مساحت 9،149 کیلومترمربع، در شهرستان تفت در استان یزد قرار دارد. برای دستیابی به اهداف تحقیق از مطالعات میدانی و داده ­های دبی-اشل ایستگاه هیدرومتری فیض ­آباد استفاده گردید؛ بنابراین از طریق حل معکوس روابط مربوطه و تعیین سایر پارامترهای هیدرولیکی از قبیل سرعت، شیب، شعاع هیدرولیکی، مقدار ضریب زبری مانینگ برآورد شد. اندازه ­گیری شیب با دستگاه شیب ­سنج و همچنین ترازیاب انجام شد.

 یافته­ ها: بررسی­ها نشان داد، کمترین ضریب زبری معادل 0/034، مربوط به دبی 180 مترمکعب در ثانیه و بیشترین مقدار آن مربوط به دبی 2/083 مترمکعب در ثانیه معادل 0/119 می­ باشد. با کاهش دبی ضریب زبری افزایش می­ یابد. تابع تغییرات ضریب زبری نسبت به دبی با 
R2  معادل 0/80 بیانگر رابطه معکوس و معنی ­دار دبی و ضریب زبری و تابع شعاع هیدرولیکی و دبی با مقدار R2 معادل 0/944 بیانگر رابطه معنی ­دار و مستقیم دبی و شعاع هیدرولیکی است. همچنین ضریب زبری با شعاع هیدرولیکی دارای رابطه معکوس در سطح پایین ­تر معنی‌داری است. هر سیل با رسوب­گذاری متفاوت، زبری متفاوتی ایجاد می ­کند؛ بنابراین ضریب زبری مانینگ بسته به تغییرات قطر ذرات متفاوت خواهد بود. معمولاً رودخانه ­های مناطق خشک که به‌صورت موقتی هستند، در شاخه نزولی هیدروگراف، قطعات درشت­ تر در بستر باقی‌مانده و در برآورد ضریب زبری مانینگ خطا ایجاد می­ کند. در دبی­ های که عمق جریان پایین­ تر ازD90  باشد، ضریب زبری مانینگ به بیشترین مقدار خود می ­رسد و در دبی­ هایی با عمق بیشتر از  D90  به دلیل شرایط خاص هیدرودینامیکی، کمترین مقدار ضریب زبری مانینگ مشاهده شد. به عبارتی در دبی ­های بالا ارتباط ضریب زبری بر کل جریان کاهش‌یافته و با افزایش عمق جریان مقدار n کاهش می­ یابد.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد ضریب زبری در محدوده مطالعاتی از 0/034 تا 0/119 تغییر می ­کند و با دبی رابطه معکوس و معنادار با 2R  0/8 دارد. همچنین ضریب زبری با شعاع هیدرولیکی رابطه معکوس با 2R  معادل 0/59 دارد. ضریب زبری ثابت نیست و در رخدادهای مختلف تغییر می­ کند. نتایج نشان داد، دبی­ هایی که عمق آن کمتر ازD90  باشد ضریب زبری مانینگ به بیشترین مقدار خود معادل 0/11 می­رسد و در دبی ­هایی با عمق بیش از  D90  که ارتفاع سیل از 50 سانتی­متر بالاتر است کمترین مقدار ضریب زبری مانینگ را داریم، چنانچه در دبی 115 مترمکعب در ثانیه مقدار ضریب زبری n تا مرز 0/034 کاهش پیدا می ­کند. در هنگام اوج جریان درک ضریب زبری هیدرودینامیکی مشکل بوده و می ­تواند بیش برآوردی یا کم­ برآوردی ضریب زبری را در پی داشته باشد؛ بنابراین بهتر است این مورد جهت دست­یابی به مقادیر دقیق­تر ضریب زبری در مطالعات مهندسی رودخانه در نظر گرفته شود.
 
کلیدواژه‌های فارسی مقاله دبی-اشل، شعاع هیدرولیکی، ضریب زبری مانینگ، D90 فیض‌آباد

عنوان انگلیسی Estimation of Manning's roughness coefficient by inverse solving method using observational data (Sanij River-Yazd, Iran)
چکیده انگلیسی مقاله
 Extended Abstract
Introduction and Objectives: The hydraulic roughness coefficient of rivers is one of the necessary factors in river engineering studies. In hydraulic models, the roughness coefficient typically exhibits the greatest sensitivity when compared with the other parameters. The correct estimate of the roughness coefficient improve the understandings the hydraulics of the flow and the conditions of the river. Despite of many efforts, the inability to accurately estimate the roughness coefficient and the use of Manning's constant value (n) is the main error factor in flood simulation and flow depth calculation. The flow's roughness coefficient is typically not constant and changes dynamically as the flow's depth changes. The best way to determine the roughness is to measure the flow rate and calculate Manning's n through the inverse solving of Manning's equation. The main purpose of present study is determine more precisely the roughness coefficient of the Sanij River upstream of the Faizabad hydrometric station.
Material and Methods:  The studied area is the Sanij watershed, which has an area of 149.9
Km2  and is located in Taft city in Yazd province, Iran. To achieve the goals of the research, field studies and stage-discharge data of Faiz Abad hydrometric station were used. Therefore, through the inverse solving of the corresponding equations and determination of other hydraulic parameters such as velocity, slope, hydraulic radius, the value of Manning's roughness coefficient was estimated. The slope measurement was done with an inclinometer as well as a leveler.
Results:  The lowest value of the Manningʼs roughness coefficient (n) is equal to 0.034, corresponding to the discharge of 180 m3s-1 , while the highest value of the Manningʼs roughness coefficient corresponding to the discharge of 2.083 m3s-1  is equal to 0.119. As the discharge decreases, the roughness coefficient increases. The function of the roughness coefficient in relation to the discharge  whit R2 = 0.80, indicates the inverse and significant relationship them and the function of the hydraulic radius in relation to the discharge whit R2  = 0.944, indicates, that discharge and hydraulic radius have a direct and significant relationship. Also, the roughness coefficient with the hydraulic radius has a inverse relationship by lower significance. Every flood creates a different roughness with its different sedimentation; therefore, depending on variations in particle diameter, Manning's roughness coefficient will vary. Usually, rivers in arid regions are temporary, in the descending limb of the hydrograph, leavs coarser material in the bed which causes an error in estimating Manning's roughness coefficient. In discharges where the flow depth is lower than D90 , Manning's roughness coefficient reaches its maximum value and due to the unique hydrodynamic circumstances, the Manning roughness coefficient is at its lowest value in discharges with a depth greater than D90 . In other words, in high discharges, the relation of the roughness coefficient to the total flow is reduced and by the increase of the flow depth, the nʼvalue decreases.
Conclusion: The results showed that the roughness coefficient changes from 0.034 to 0.119 in the study range and it has an inverse and significant relationship with discharge with R2  0.8. Also, the roughness coefficient with the hydraulic radius has an inverse relationship with R2  equal to 0.59. The roughness coefficient is not constant and changes in different flood events. Discharges whose depth is less than D90  are those in which Manning's roughness coefficient reaches its maximum value of 0.11 and we observed the lowest value of Manning's roughness coefficient in discharges with a depth greater than D90  and a flood height greater than 50 cm, as in the discharge of 115m3s-1 , the value of the roughness coefficient “n” decreases to the limit of 0.034. During peak discharge is difficult to understand the hydrodynamic roughness coefficient and it can lead to underestimation of the roughness coefficient; therefore, to obtain accurate roughness coefficient values in river engineering research, this case study should be considered as a good example.
 
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله Stage-discharge, Hydraulic radius, Manning&apos,s roughness coefficient, D90. Faizabadabad

نویسندگان مقاله مهتاب علیمرادی | Mahtab Alimoradi
Yazd University
دانشگاه یزد

محمدرضا اختصاصی | Mohammad Reza Ekhtesasi
Yazd University
دانشگاه یزد

آرش ملکیان | Arash malekian
Tehran University
دانشگاه تهران


نشانی اینترنتی http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-998-2&slc_lang=fa&sid=1
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده هیدرولوژی
نوع مقاله منتشر شده پژوهشی
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات