مدل ریاضی محاسبه نرخ فرسایش دیواره رودخانه مطالعه موردی: رودخانه زاینده‌رود

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان

2 استادیار بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان،

3 استادیار بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، r

10.22125/iwe.2020.110073

چکیده

فرسایش دیواره بدلیل فرسایش سطحی در نتیجه نیروهای هیدرولیکی جریان و تخریب دیواره بدلیل اثرنیروی ثقل است. به این دلیل که میزان نیروی مقاوم دیواره در مقابل فرسایش با درصد اشیاع دیواره تغییر می‌کند، احتمال تخریب دیوار به احتمال بیشتر شدن نیروهای وارده به دیوار از نیروی مقاوم دیوار بستگی دارد. درجه اشباع دیوار رودخانه با افزایش تراز آب افزایش می یابد، بنابراین احتمال تخریب دیوار با احتمال وقوع سیلاب همبستگی دارد. بنابراین نرخ فرسایش دیواره رودخانه یک پدیده احتمالاتی است. در این تحقیق مدلی ریاضی برای پیش­بینی میزان فرسایش دیواره رودخانه توسعه داده شده است. این مدل بر مبنای روش پیشنهاد شده توسط Duan (2005) می‌باشد. از مدل توسعه داده شده برای محاسبه میزان فرسایش در یک محدوده­ی پیچان­رودی از رودخانه زاینده­رود استفاده گردیده است. نتایج خروجی از مدل، نرخ فرسایش 4/0 متر بر سال دیوار رودخانه را برآورد نموده است که نشان دهنده ناپایداری رودخانه در این محدوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Mathematical Model to Calculate River Bank Erosion Rate Case Study: Zayande Rud River

نویسندگان [English]

  • Samira Rezapourian Qahfarokhi 1
  • Mohammad mehdi Ahmadi 2
  • kourosh qaderi 3
1 , Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran (
3 Assistant Prof. Department of Water Engineering , Shahid Bahonar Univercity of Kerman, Kerman, Iran. (Corresponding Autho
چکیده [English]

Bank erosion consists of two processes: basal erosion due to hydraulic force and bank failure under the influence of gravity. Because riverbank resistance force varies with the degree of saturation of bank material, the probability of bank failure is the probability of the driving force of bank failure being greater than the bank resistance force. . The degree of saturation of bank material increases with river stage; therefore, the frequency of bank failure is correlated to the frequency of flooding. Consequently, the rate of bank is a probabilistic phenomenon. In this research, a mathematical model was developed to predict riverbank erosion rate. This model is based on Duan (2005) approach. The model was used to compute riverbank erosion rate of a meander reach in the Zayande Rud river. The model result indicates that the rate of bank erosion at the ZayandeRud river is approximately 0.4 m/year, and bank surfaces are not stable

کلیدواژه‌ها [English]

  • River Dynamic
  • River Migration
  • Zayande Rud
  • Erosion
  • mathematical model
Biedenharn, D. C., Elliott and C. Watson. 1997. The WES stream investigation and stream bank stabilization handbook, U.S. Army Corps of Engineers, Engineering Research and Development Center, Waterways Experiment Station (WES), Vicksburg, Miss

Crosato, A. 2008. Analysis and modeling of river meandering, IOS Press under the imprint Delft University Press

Darby, S. E. and C. R. Thorne. 1996. Stability analysis for steep, eroding, cohesive river banks. J. Hydraul. Eng., 122, 443–454.

Darby, S. E., A. M. Alabyan and M. J. V. de Wiel. 2002. Numerical simulation of bank erosion and channel migration in meandering rivers, Water Resour. Res., 38(9), 2.1–2.12.

Duan, J.G. 2005. Analytical Approach to Calculate Rate of Bank Erosion, Journal of hydraulic engineering, 131(11),980-990.

Duan, J.G., S. S. Y. Wang and Y. Jia. 2001. The applications of the enhanced CCHE2D model to study the alluvial channel migration processes, J. Hydraul. Res., IAHR, 39, 469–480.

Garcia, M., and Parker, G. 1991. Entrainment of bed sediment into suspension. Journal of Hydraulic Engineering, 117(4), 415–435.

Hooke, J. M. 1980. Magnitude and distribution of rates of river bank erosion, EARTH SURFACE PROCESSES 5, 143-157

Ikeda, S., G. Parker and K. Sawai. 1981. Bend theory of river meanders. Part 1: Linear development, J. Fluid Mech., 112, 363–377.

Jia, Y. and S.S.Y. Wang. 1999. Numerical model for channel flow and morphological change studies Journal of Hydraulic Engineering, 125(9), 924-933.

Kondo, Y., Y.Shimizu, I. Kimura and G.Parker. 2009. Numerical computation of free meandering process of rivers considering effect of slump blocks and inner bank deposition. Hydraulic Engineering Proceedings, Japan Society of Civil Engineering 53. (in Japanese).

Kuehn, E. 2015. Stream bank erosion trends and sediment contributions in a Southwestern Missouri River. PhD diss. Missouri State University.

Maidment, D. R. 1993. Handbook of hydrology, McGraw–Hill, New York.

Nagata, N., T. Hosoda, Y. Muramoto. 2000. Numerical analysis of river channel processes bank erosion. Journal of Hydraulic Engineering, 126(4), 243-252.

Osman, M. A., and C. R. Thorne. 1988. Riverbank stability analysis. I: Theory, J. Hydraul. Eng., 114(2), 134–150.

Posner, A. J. 2011. River hydro and morphodynamics restoration, modeling and uncertainty. PhD thesis, Dept. o Hydrology and Water resources, Univ. of Arizona.

Termini, D. 2015. Momentum transport and bed shear stress distribution in a meandering bend: Experimental analysis in a laboratory flume, Advances in Water Resources, Article in press, 125-141.

Thorne, C. 1982. Processes and mechanisms of river bank erosion. Gravel-bed rivers, J. Brian, R. D. Hey, and C. Thorne, eds., Wiley, Chi Chester, U.K. 227–272.

Van Rijn, L. C. 1989. Sediment transport by currents and waves. Rep. No. H461, Delft Hydraulics, Delft, Netherlands.

Water Engineering and Technology, Inc. 1987. Geomorphic analysis of Sacramento River. Geomorphic analysis of Butte Basin Reach, river mile 174 to river mile 194, Water Engineering and Technology, Inc., Fort Collins, Colo.

Xu, D. and Y. Bai. 2013. Experimental study on the bed topography evolution in alluvial meandering rivers with various sinuousnesses, Journal of Hydro-environment Research, 7, 92-102.