مکان‌یابی برداشت مصالح رودخانه‌ای با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی: رودخانه قورچای استان گلستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد دانشگاه گنبد کاووس

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه گنبد کاووس

3 دکتری سازه‌های آبی، کارشناس ارشد وزارت نیرو

4 استادیار دانشگاه گنبد کاووس

چکیده

همه ‌ساله رودخانه‌ها در اثر جریان‌های سیلابی فرسایش یافته و موجب تخریب پل‌ها و زمین‌های کشاورزی و در برخی موارد منازل مسکونی می‌شوند. برای کنترل و مدیریت رودخانه‌ها لازم است رفتار هیدرولیکی آن‌ها مورد بررسی قرار گیرد تا در مواقع بحرانی تصمیم مناسب اتخاذ شود. یکی از مهم‌ترین عوامل به هم خوردن تعادل هیدرولیکی رودخانه برداشت بی‌رویه رسوبات از بستر رودخانه می‌باشد. این تحقیق به منظور بررسی میزان برداشت رسوبات در رودخانه‌ی قورچای در بازه 6 کیلومتری رودخانه در محل کارگاه‌های برداشت شن و ماسه صورت پذیرفت. بدین منظور بازدیدهای میدانی در محدوده مورد نظر انجام شد و اطلاعاتی مانند دبی، رسوب و نقشه1:1000 تهیه شد. پس از ورود اطلاعات به نرم افزار HEC-RAS هیدرولیک و رسوب مدل در بازه زمانی 2015-2005 اجرا گردید. در این رودخانه بهترین پیش­بینی برای انتقال رسوب توسط رابطه یانگ انجام شد. بررسی تغییرات شیب بستر در مقاطع مختلف نشان داد نوسانات شیب در طول 6 کیلومتر مورد مطالعه در سال 2015 نسبت به 2005 کاهش یافته است. همچنین متوسط سرعت نیز در سال 2015 نیز کاهش نشان می­دهد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان داد میزان فرسایش و رسوبگذاری در 5 کیلومتر اول تقریباً در حالت تعادل می­باشد و مصالح در این منطقه قابل برداشت نیست. بهترین منطقه برای برداشت مصالح 720 متر انتهایی رودخانه است که به دلیل شیب و شکل مقطع سرعت جریان کاهش پیدا می­کند و رسوبگذاری با عمق متوسط 90 سانتیمتر صورت می­گیرد. محاسبات نشان داد میزان رسوب قابل برداشت در این رودخانه تقریباً 4/0 میلیون تن در سال است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of sand and gravel mine locations using HEC-RAS model (case study: Qurchay River in Golestan Province)

نویسندگان [English]

  • Abouzar Moradi 1
  • Motreza Seyedian 2
  • Mehdi Kahe 3
  • Ali Heshmatpour 4
2 Assistant Professor of Ghonbad Kavous University, Water Department
3 Ph.D. in hydraulic Structure, Expert in Ministry of energy
4 Assistant professor, Gonbad university
چکیده [English]

Rivers and streams was eroded by flood flows and destroy bridges, farmland, and in some cases homes every year. Study of rivers hydraulic pattern is necessary to control and manage rivers to make better decisions in critical situations. Irregular gravel mining is one of the most important factors to unbalance river hydraulic. The aim of this study is to evaluate the sand and gravel minig in river Qurchay that gravel mining operation was conducted in the range of 6 km. Therefore, collected of data contain sediment, discharge and map 1:1000. After entering data into the HEC-RAS model, hydraulic and sediment was simulate in period of 2005-2015. Yang relationship was predicted sediment transport very well. Bed slope changes in 6 km river in sections show that fluctuations of bed slope decreases in 2015 compared to 2005. It also shows the average speed is also reduced in 2015. The results of the simulation show that the rate of erosion and sedimentation at first 5 km is almost in equilibrium and does not cover gravel mining. The best area for gravel mining is final 720 meters of the river because flow velocity decreased due to slope and shape of cross section and sediment deposited with an average depth of 90 cm. Calculations show that the amount of gravel was mined almost 0.4 million tons per year.

کلیدواژه‌ها [English]

  • River mine
  • Qurchay river
  • Simulation
  • HEC-RAS

 

آزم، ن.، م. قمشی، ژ. فایضی و م. منصوری هفشجانی. 1392. شبیه‌سازی هیدرولیکی طرح‌های ساماندهی رودخانه با استفاده از مدل ریاضی HEC-RAS (مطالعه موردی رودخانه کارون). نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). جلد 27، شماره 4، ص 811-802.

بنی حبیب، م.ا. و ع.ا. منتظر. 1390. راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانه­ها. نشریه شماره 331 معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور.

باقری، ع. 1384. پهنه‌بندی سیلاب رودخانه گرمرود با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS پایان‌نامه دانشگاه شهید، چمران اهواز.

تلوری، ع. 1368. بررسی پدیده پیچان رود و فرسایش رودخانه در قسمتی از رودخانه کارون، پایان نامه کار شناسی ارشد، دانشگاه تهران، ص 123.

جباری، آ.، س. ا. حسینی، ا. حقی آبی، ص. امامقلی زاده و ع. بهنیا. 1393. برآورد دبی انتقال رسوب رودخانه با استفاده از مدل ریاضی .HEC-RAS فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. سال چهارم، شماره 16، ص 34-19.

جباری، ا. و ه. فرضی. 1388. تولید شن و ماسه و نتایج آن در تغییر الگوی حمل بار رسوب رودخانه رازآور. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 93، ص 15743-15760.

حسینی، س. ا.، ن. جواهری، و م. حبیبی. 1391. ارائه راهبردهای فنی در مکان‌یابی نقاط مناسب به‌منظور برداشت رسوبات رودخانه‌ای. مجله مهندسی و مدیریت آبخیز، سال چهارم، شماره 2، ص 84-93.

خسروی، غ.، م. نجفی و م. اعظمی‌راد. 1394. ارزیابی قابلیت یک مدل عددی در شبیه‌سازی هیدرودینامیک جریان و رسوب مطالعه موردی: پیچان‌رود پایین‌دست سد میناب. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال نهم- شماره 30، ص 67-51.

سالمیان، ا. 1385. پهنه‌بندی سیلاب رودخانه بشار با نرم‌افزار،HEC-RAS پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران.

 

Tay, M., S.B. Mitchell, J. Chen and J. Williams. 2016. Numerical modelling approach for the management of seasonal influenced river channel entrance. Ocean & Coastal Management, 130(3): 79-94.

Calle, M., P. Alho and G. Benito. 2017. Channel dynamics and geomorphic resilience in an ephemeral Mediterranean river affected by gravel mining. Geomorphology, 285: 333-346.

Morianou, G., N. Kourgialas, G.P. Karatzas and N.P. Nikolaidis. 2016. Hydraulic and Sediment Transport Simulation of Koiliaris River Using the MIKE 21C Model. Procedia Engineering, 162: 463-470.

Gharesifard, M., A. Jahedan and B. Molazem. 2012. Determining the Suitable Sediment extraction Locations of Existing Sand and Gravel Mines on Boshar River in Iran using HEC-RAS Modeling. ICSE6 Paris - August 27-31, 477-485.

Ghafouri Azar, M., M.R. Namaee and M. Rostami. 2012. Evaluation a numerical model to simulate the variation of river bed due to a mining pit based on experimental data. Asian journal of applied science, 5(2): 154-163.

Hakim Safi, W., V Prasad and R. Khare. 2017. Simlulation For Sedimentation Assessment A Case Study Of Kunar River In Afghanistan. International Journal of Advance Research, 5(2): 406-416.

Ashraf, M.A., M. J. Maah, I. Yusoff and A. Wajid. 2011. Sand mining effects, causes and concerns: A case study from Bestari Jaya, Selangor, Peninsular Malaysia. Scientific Research and Essays, 6(6): 1216-1231.

Chen, D., M. Liu. 2009. One- and Two-dimensional Modeling of Deep Gravel Mining in the Rio Salado. World Environmental and Water Resources Congress, 3462-3470.

Kim, C. 2005. Impact Analysis of River Aggregate Mining on River Environment. KSCE Journal of Civil Engineering, 9(1): 45-58.