Determination of Flow Resistance Coefficient in Gravel Bed Rivers (Case Study: Babolroud River, Mazandaran)

Document Type : Original Article

Author

-Assistant Professor, Department of Water Science and Engineering, Qaemshahr Branch, Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran.

Abstract

Manning's coefficient is one of the main factors that lead to energy loss in channels and rivers which have a very important role in water level in cross-sections of rivers. There are several methods that suggested by various researchers for estimating Manning's coefficients which are mostly based on experimental tests. In river hydraulic, flow resistance or Manning's coefficient is changing because of bed mobility. In this case, a flow resistance formula cannot be used directly without any information about changes of flow resistance coefficient, in different situations of flow and sediment processes. Babolroud- River of mazandaran selected for this study. So, results of various empirical methods obtained to find out this coefficient using field survey and characterization of rivers such as cross-sections, soil materials of river bed and banks, then results compared with observed and simulated data of river flow. According to the obtained results, koven's method, which has the lowest relative error percentages of 6.17% and 3.46%, and also the lowest root mean square error of 2.7 and 3.2, respectively, in Pashakola and Quran Talar hydrometric stations, is suggested as the best method for estimating Manning's coefficient in this river. After kowen's method, Jarrett's method with relative error percentage of 10.11% and 5.41%, and also the root mean square error of 4.5 and 4.5, respectively, is chosen as the second method for determining Manning's coefficient in Pashakola and Quran Talar hydrometric stations.

Keywords

Main Subjects

References

-آب منطقه­ای استان مازندران، بخش مطالعات و بخش مهندسی رودخانه و سواحل. 1400.
-آرمان، ن. 1385. کالیبراسیون ضریب زبری مانینگ در حوضه‌های رودخانه کرج و تجزیه‌وتحلیل آن با نرم‌افزار HEC-RAS، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران.
-اطیایی، ا. 1378. مسائل هیدرولیک کانال­های باز. نشر جویبار.
-ایمان شعار، ف. و طاهر شمسی، ا. 1385. تخمین ضریب زبری مانینگ در رودخانه‌ها با استفاده از روش‌های تجربی. هفتمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه. دانشگاه شهید چمران. اهواز. ایران.
-بابایی،  ا. 1386. تخمین ضریب زبری مانینگ در رودخانه‌ها با استفاده از روش‌های تجربی و مستقیم. چهارمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران- مدیریت حوزه آبخیز، کرج، ایران.
-ترکمان­زاده، م. و باقری، ع. 1397. بررسی اثر سازه‌های احداثی بر پهنه سیلاب رودخانه با استفاده از نرم‌افزارهایHEC-RAS  و ArcGIS مطالعه موردی : رودخانه بابلرود، مازندران. فصلنامه علمی تخصصی مهندسی آب. 6(4): 256-249.
-تلوری، آ. 1383. اصول اصلی بازسازی و مهندسی رودخانه. موسسه آبخیزداری و حفاظت خاک.
-راهنمای مطالعات مورفولوژی رودخانه. 1386. سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی، شماره آ-314.
-رستمی، ن. و کاظمی، ی. 1396. تعیین ضریب زبری مانینگ در رودخانه گل گل ایلام. نشریه ترویج و توسعه آبخیزداری. 5(18): 6-1.
-روشنگر، ک. اعلمی، م و ثاقبیان، م. 1397. پیش­بینی ضریب زبری مانینگ در کانال­های روباز با فرم بستر تلماسه با استفاده از روش الگوریتم تکاملی. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 12(2) : 457–446.
-سلاجقه، ع. کاظمی، ی. عابدی، م. و عباسی، م. 1388. تخمین ضریب زبری مانینگ در رودخانه­های البرز مرکزی (رودخانه­های طالقان و جاجرود). هشتمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه. اهواز. ایران.
-عباسی، ع. و ملک نژاد، م. 1391. بررسی عوامل مؤثر بر ضریب مانینگ در رودخانه‌ها و ارائه‌ی رابطه‌ای جدید جهت تخمین آن در رودخانه فریزی. نشریه آب‌وخاک (علوم و صنایع کشاورزی). 26(5): 1317-1308.
-غریب،  م. و مساعدی، ع. 1382. پهنه‌بندی و ارزیابی خطر سیل (مطالعه موردی: رودخانه رامیان، ایران). مجله منابع طبیعی ایران. 60 (3): 797-785.
-غفاری، گ. و مساعدی، ا. 1384. بررسی تاثیر روش­های مختلف تعیین ضریب زبری مانینگ در برآورد وسعت اراضی سیل­گیر رودخانه بابلرود. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 12(6) : 181–153.
-مساعدی، ع. و توکلی، م. 1383. بررسی یافتن بهترین روش برای تعیین ضریب زبری مانینگ و پهنه‌بندی خطر سیل در بخشی از رودخانه میانه اترک (مراوه). مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 10(4) : 20–11.
--محمدی، س. و کاشفی­پور، م. 1391. مدل‌سازی عددی جریان به کمک ضریب زبری دینامیک (مطالعه موردی:رودخانه کارون). فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. 3 (9): 110-99.
-مولودی، م. و محمدی، م. 1400. تعیین ضریب مقاومت جریان در رودخانه­ها با بستر شنی (مطالعه موردی: رودخانه شهرچای ارومیه). نشریه دانش آب‌وخاک. 31 (4). 38-25
-Anderson, B.G. 2005. On the impact of riparian vegetation on catchment scale flooding characteristics. PhD Thesis. University of Melbourne.
-Bahrabifar, A., Shirkhani, R. and Mohammadi, M. 2013. An ANFIS-based Approach for Predicting the Manning Roughness Coefficient in Alluvial Channels at the Bank-full Stage. International Journal of Engineering. 26(2): 177-186
-Barnes, H. 1967. Roughness characteristics in natural channels. Water Supply Paper 1849, US Geological Survey, Washington D.C.
- Bathurst, J.C. 2002. At –a - site variation and minimum flow resistance for mountain rivers. Journal of Hydrology, 268:11-26.
-Chow, V.T. 1959. Open Channel Hydraulics, McGraw-Hill Book Co. New York. 110-113.
 
-Ji-Sung, K., Chan-Joo, L., Won, K. and Yong-Jeon, K. 2010. Roughness coefficient and its uncertainty in gravel-bed River. Water Science and Engineering. 3(2): 217-232.
 
-Niazkar, M., Talebbeydokhti, N. and Afzali, S.H. 2019.Development of a new flow-dependent scheme for calculating grain and form roughness coecients. KSCE Journal of Civil Engineering. 23(2): 2108–2116.
 
-Rongrong, C., Hongwu, Z., Yu, Z., Luohao, Z. and Hai, H. 2020. Flow Resistance Equation in Sand-bed Rivers and Its Practical Application in the Yellow River. Water. 12(727): 1-16.
Irrigation and Water Engineering
Volume 14, Issue 1 - Serial Number 53
September 2023
Pages 72-85

Files

Share

How to cite

Statistics