برآورد دبي انتقال رسوب رودخانه با استفاده از مدل رياضي HEC-RAS

Prediction of the sediment load in the river by HEC-RAS

برآورد مقدار بار رسوبي كه يك جريان مشخص، قادر به حمل آن است يكي از موضوعات اصلي تحقيقات رسوب مي باشد. رودخانه ابهررود يكي از رودخانه هاي مهم استان زنجان است كه كشاورزي منطقه به آن وابسته مي باشد. در پژوهش حاضر از مدل HEC-RAS 4.1، به‌منظور شبيه سازي جريان رسوبات رودخانه ابهررود استفاده شده است. بدين منظور با استفاده از نقشه DEM اين رودخانه با مقياس 1:4000، در بسته الحاقي Hec-GeoRas در نرم افزار Arc Map، تعداد 730 مقطع در طول 50 كيلومتر رودخانه تهيه شد و براي معرفي هندسه رودخانه به مدل (Hec-Ras) استفاده شد. همچنين با استفاده از دبي هاي حداكثر اندازه گيري شده با طول آماري 33 ساله در ايستگاه هيدرومتري قروه، دبـي با دوره بازگشت 25 ساله با استفاده از نرم افزار HYFA محاسبه و براي شبيه سازي هيدروليكي رودخانه مورد استفاده قرار گرفت. پس از كاليبره نمودن مدل براي شرايط هيدروليكي رودخانه و مدل سازي شرايط جريان شبه غيرماندگار، اطلاعات شرايط مرزي و دانه بندي مواد بستر رودخانه به مدل معرفي شد. با استفاده از رابطه هاي انتقال رسوب، ظرفيت انتقال رسوب رودخانه ابهررود محاسبه شد. مقايسه بين نتايج به‌دست‌آمده و داده هاي اندازه گيري شده نشان مي دهد كه معادله يانگ (Yang) با داشتن خطاي كمتري نسبت به ساير معادله ها، برآورد قابل قبول تري داشته است. بر اين اساس پيشنهاد مي شود جهت شناخت پتانسيل ميزان انتقال رسوب از اين مدل در مناطق مختلف رودخانه استفاده شود. همچنين بررسي وضعيت فرسايش و رسوب گذاري رودخانه با استفاده از معيارهاي هالستروم و شيلدز نشان مي دهد كه وضعيت هيدروليكي جريان در طول رودخانه به‌گونه‌اي است كه تمامي مقاطع رودخانه در وضعيت فرسايش مي‌باشد.

Estimation of the sediment load which a specific flow is capable to transport, is one of the main topics of sediment researches. Abhar Rood River is one of the major rivers in Zanjan province which plays a big role in the agriculture of the region. In the present research, HEC-RAS 4.1 model is utilized to simulate the sediment hydraulic in Abhar Rood River. For this purpose, 730 sections along 50 km of Abhar Rood have been prepared by using the DEM map of the river (map scale 1:4000) in Hec-GeoRas extension of ArcMap, thereafter it was used to introduce the river geometry information to Hec-RAS model. Also the discharge amount with 25 years return period has been calculated in HYFA model using the 33 years flooding discharge data which was measured at the Ghorveh hydrometric station and used to simulate hydraulic flow of the Abhar Rood River. After calibrating the model for hydraulic conditions of the river, sediment boundary condition and bed gradation have been defined in model. Thereafter the sediment transport capacity of the river was calculated by transport functions at total cross sections. The comparison between the achieved results and measured data shows that, the Yang equation has minimum error compared with other equations. Therefore Yang equation due to its acceptable results is recommended to recognize the sediment transport capacity potential. In addition, to investigate the erosion and sedimentation status of Abhar Rood River, Hjulstrum and Shields criteria have been utilized. The hydraulic condition of this river shows the erosion status at the whole crosses of the river