عنوان پایان‌نامه
طراحی بهینه ابعاد سیل برگردان مبتنی بر خصوصیات حوزه آبخیز بالادست( مطالعه موردی: سیل برگردان غرب تهران)
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - -آبخیزداری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6261;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67129
- تاریخ دفاع
- ۲۵ مرداد ۱۳۹۱
- دانشجو
- علی معافی رابری
- استاد راهنما
- علی سلاجقه, شهرام خلیقی سیگارودی
- چکیده
- توسعه شهری با گسترش سطوح نفوذناپذیر، سبب افزایش ضریب رواناب شده است. با توجه به اهمیت انتقال رواناب و سیلابدر حوزه¬های آبخیز شهری و مناطق بالادست آن در مدیریت رواناب¬های¬ شهری، بایستی طراحی سیستم زهکشی مبتنی بر خصوصیات هر دوی این حوضه¬ها انجام پذیرد. شبیه¬سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی این حوضه¬ها و تخمین دبی در دوره بازگشت¬های مختلف به منظور پیش¬بینی احتمال خطر سیلاب و طراحی بهینه شبکه زهکشی مناسب ضروری است. در این مطالعه برای طراحی بهینه ابعاد سیل برگردان مبتنی بر خصوصیات حوزه آبخیز بالادست، حوزه آبخیز سیل برگردان غرب تهران که مشتمل بر دو بخش شهری و کوهستانی است مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین زمان تداوم رگبار طراحی، زمان تمرکز حوضه با استفاده از روش سرعت برآورد شد و تداوم رگبار طراحی برابر زمان تمرکز حوضه در نظر گرفته شد. برای حوزه¬های آبخیز بالادست دارای ایستگاه هیدرومتری، با برازش توزیع¬های آماری بر آمار موجود با استفاده از تحلیل فراوانی سیلاب¬ها و برای حوزه¬های آبخیز فاقد ایستگاه هیدرومتری، از روش منطقی برای تعیین حداکثر دبی لحظه¬ای در دوره بازگشت¬های مختلف استفاده گردید. از روش¬ میانگین متحرک پنج روزه بارش- رواناب، روش منحنی تداوم جریان و شبیه¬سازی فرآیند بارش- رواناب با استفاده از داده¬های رگبار ایستگاه سینوپتیک حوضه کن و هیدروگراف¬های سیل ایستگاه هیدرومتری درکه در مدلHMS-HEC برای تعیین اثر اقدامات آبخیزداری بر دبی حداکثر لحظه¬ای با دوره بازگشت¬های مختلف در حوزه آبخیز درکه استفاده شد. با وارد نمودن دبی¬های حداکثر لحظه¬ای تعدیل شده حوزه¬های آبخیز بالادست و سایر پارامترهای حوضه شهری به مدل SWMM، مدل شبکه زهکشی سیل برگردان غرب ایجاد گردید. برای واسنجی و ارزیابی مدل فوق¬الذکر، طی سه واقعه بارندگی در تاریخ¬های 6/10/1390، 11/10/1390و 27/1/1391 تغییرات عمق، دبی و سرعت جریان در نقطه خروجی اندازه¬گیری شد، نتایج ارزیابی مدل، انطباق خوبی بین دبی شبیه¬سازی شده و مشاهده¬ای نشان داد. ارزیابی عملیات آبخیزداری با استفاده از روش میانگین متحرک و منحنی تداوم جریان نشان می¬دهد عملیات آبخیزداری در دوره بازگشت¬های پائین(دو و پنج ساله) اثر کاهشی بر دبی¬های حداکثر لحظه¬ای داشته و در دوره بازگشت¬های بالاتر اثر آنها محسوس نیست. نتایج مدل HEC-HMS نشان می¬دهد با اجرای عملیات آبخیزداری(مکانیکی) و بیولوژیک در حوزه آبخیز درکه، دبی در دوره بازگشت‌های دو و پنج ساله به میزان 85/29 درصد کاهش داشته است. تغییرات سرعت و دبی¬های سیلابی متناسب با دوره بازگشت¬های مختلف و میزان ضریب زبری در سیل برگردان غرب نشان می¬دهد؛ اجرای عملیات آبخیزداری و کاهش جریان ورودی از بالادست، نقش مهمی در کاهش سرعت و دبی جریان دارد و عاملی اساسی در طراحی ابعاد بهینه سیل برگردان می¬باشد. افزایش ضریب زبری(در دبی¬های پائین با دوره بازگشت دو و پنج ساله) نیز سرعت و دبی¬های حداکثر لحظه¬ای را کاهش می-دهد اگرچه ظرفیت حمل کانال را کاهش می¬دهد. نهایتا در دوره بازگشت طراحی استاندارد دویست ساله، مقاطع سیل¬گیر و بازه¬هایی از سیل برگردان غرب که دارای سرعت کمتر یا بیشتر از استاندارد هستند مشخص و به اصلاح آنها پرداخته شده است.
- Abstract
- Urban development with the expansion of impermeable surfaces increases the runoff coefficient. Based on the importance of runoff and flood transportation in urban and its upstream watershed, drainage systems should be designed based on the characteristics of both. Simulation of hydrologic and hydraulic process of this basin and estimate the discharge in different return periods for predict of the flood risk and optimum design of drainage network is necessary. In this study, in order to optimum design of diversion flood structure dimensions based on the properties of upstream watershed, the diversion flood structure of the west of Tehran was investigated, which is consist of two parts: Urban and mountainous basins. In order to determine the continuity time of design storm, time concentration of the basin estimated by using of velocity method and this time use as continuity time of design storm. In the upstream watershed that have hydrometrics gage, maximum instantaneous discharge in different return periods were calculated by using flood frequency analysisand fitting the statistical distribution on the data and its calculated by rational method in the ungaged watershed. To assessment the effect of watershed structures on the maximum instantaneous discharge of Darakeh river in different return period, five – day Moving Average of rainfall – runoff method, curve continuity of flow method and simulation of rainfall-runoff process by using of storm data of Kan synoptic station and flood hydrographs of Darakeh Station in HEC-HMS model were used. The modify maximum instantaneous of upstream watersheds and different parameters of urban basin entered to SWMM model. To calibrate and evaluate the model, in the three rainfall event at date of 27/12/2011, 01/01/2012 and 15/04/2012; depth, discharge and velocity of runoff were measured in the outlet of the basin. Evaluation results of SWMM model show that good adaptation between observation and simulation results. Assessment of the results of watershed structures effect on discharge of Darkeh River by using of five – day moving average of rainfall – runoff andFlow Duration Curve methods show that watershed structures have the decrease effect on discharge in low return period(2 and 5 return periods). The results of HEC-HMS model show that mechanical and biological operation on Darakeh watershed, approximately 29.85% decrease the discharge of river in 2 and 5 return periods. Flood discharge and velocity change proportional with different return periods and roughness coefficients in the flood diversion of west of Tehran show that; watershed structures and decrease of upstream runoff have the important effect on decrease of flow velocity and discharge and it’s the key factor in optimum design of flood diversion structure dimensions. The increase of roughness coefficients decrease the velocity and instantaneous discharge in the 2 and 5 return periods although reduces the carrying capacity of the channel. Finally, the reaches of diversion flood structure are flooding or have the low or high velocities based on standard return period (200 year) were optimized.
