مقایسه روشهای مختلف تخمین بار بستر در رودخانه بابل رود با توسعه نرم افزار STE

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد / دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22069/jwsc.2019.16553.3184

چکیده

سابقه و هدف: تخمین بار رسوبی در رودخانه بمنظور طراحی سازه‌های تقاطعی و حفاظت و احیای رودخانه از اهمیت فراوانی برخوردار است. حمل بار بستر در مسیرهای آبرفتی بطور وسیعی مورد مطالعه قرار گرفته و معادلات متفاوتی بر اساس اطلاعات آزمایشگاهی یا صحرایی ارائه شده است. برآورد نرخ حمل بار بستر با استفاده از معادلات مختلف نتایج متفاوتی می دهند که همیشه قابل اعتماد نیستند. با توجه به پیچیدگی اندرکنش رفتار رسوب و جریان، هنوز نسبت ناجوریِ بالایی بین مقادیر پیش‏بینی شده و مقادیر اندازه‏گیری شده وجود دارد. لذا بایستی در هر رودخانه با توجه به شرایط هیدرولیک و هندسی آن، بهترین رابطه که از دقت بالاتری جهت تخمین بار بستر برخوردار است، انتخاب شود. برای دستیابی به رابطه ای که میزان برآورد بهتری ارایه دهد، باید شرایط منطقه مورد مطالعه را با شرایط و فرضیاتی که هر یک از روابط در آن شکل گرفته اند، به دقت مقایسه و بررسی کرد تا بتوان به جواب مناسب تر و منطقی تری که به واقعیت نزدیک باشد، دست یافت. بنابراین دستیابی به شیوه های نوین و خلاقانه که بتواند ضمن افزایش سرعت و دقت در محاسبات، روش های مختلف برآورد بار رسوبی را در رودخانه ها مورد ارزیابی قرار دهد دارای اهمیت بسیار زیادی است. با توجه به روش های مختلف برآورد بار رسوبی در رودخانه ها و همچنین حجم بالای محاسبات آن ها، نیاز به یک نرم افزار جامع محاسباتی برای افزایش دقت و سرعت و همچنین برای مقایسه ی نتایج مختلف بدست آمده از این روش ها در این زمینه احساس می شود.
مواد و روش‌ها: با توجه به اینکه هنوز نرم افزاری که بتواند اکثر معادلات موجود را برای محاسبه بار رسوبی در رودخانه بکار گرفته و از بین آنها بهترین معادله را ارایه کند، وجود ندارد، در این تحقیق با توسعه یک نرم افزار کاربر پسند به نام Sediment Transport Estimator(STE) که به زبان برنامه نویسی VB.NET و در محیط ویندوز طراحی شده است، توانایی رابطه‌های موجود در برآورد بار بستر رودخانه‌ بابل رود استان مازندران در 3 بازه با نام های انارستان، درون کلاً غربی و کلاریکلا و در 13 مقطع که در آنها بار بستر اندازه‌گیری می‌شود، مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توسعه این نرم افزار همزمان می‌توان بهترین روایط تخمین رسوب را در بازه‌های مختلفی از یک رودخانه و یا تعدادی رودخانه مختلف بدست آورد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که با استفاده از نرم افزار توسعه یافته، بهترین روش برای برآورد بار بستر در رودخانه‌ مورد مطالعه، روش توفالتی با فراوانی نسبت ناجوری بین نیم تا دو 69.2 درصد می‌باشد. در این حالت فراوانی نسبت ناجوری بین نیم تا دو برای بازه‌های انارستان، درونکلا و کلاریکلا بترتیب 66.7، 100 و 50 درصد می‌باشد.
نتیجه گیری: معادله‏های توفالتی، یانگ، یالین، اینشتین-براون و ایکرز-وایت به ترتیب، نتایج مناسب‏تری نسبت به سایر معادلات ارائه می‏دهند و معادله‏ی توفالتی که در آن 69.2 درصد از داده‏ها در دامنه‏ی نسبت ناجوری بین 5/0 تا 2 قرار می‏گیرند، بهترین نتایج را ارائه می‏دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of Different Methods for Estimating Bed Load using developed software of STE (case study: Babolroud River)

نویسندگان [English]

  • reza Teimourey 1
  • Amir ahmad dehghani 2
1 MSc Student / Dept. of Water Engineering, Gorgan Agricultural Sciences and Natural Recourses University
چکیده [English]

Background and Objectives: The estimation of sediment load is vital for designing the crossing structure and rehabilitation of rivers. Bed load transport in alluvial channels has been studied extensively and different equations are presented based on laboratory or field data. Estimating of bed load transport rates using different equations gives different results. Due to the complexity of the interaction between sediment transport and flow behavior, there is still a high level of discrepancy ratio between the estimated and the measured values. Therefore, in each river, according to its hydraulic and geometrical conditions, it is necessary to choose the best equation that has a higher accuracy to estimate bed load in that river. In order to achieve a better estimate of an equation, we must carefully compare the conditions of the study area with the conditions and assumptions in which each equation is formed, so that a more appropriate and logical answer can be found which is closer to reality. Therefore, it is very important to achieve new and innovative methods that can improve accuracy in calculating different estimation methods for sediment loads in rivers. According to different methods of estimating sediment load in the rivers and their high computing volume the need for a comprehensive computational software to increase accuracy, as well as to compare the different results obtained from these methods in this field, is vital.
Materials and Methods: Considering that there is still no software that can use most of the existing equations to calculate sediment load in the rivers and provide the best equation among them, in this research by developing a user-friendly software named “Sediment Transport Estimator (STE)”, which is designed in the VB.NET programming language in the Windows environment, the ability of available equations of estimating bed load in Babolrood River of Mazandaran province in 3 reaches with the names of Anarestan, Daronkola and Kelarikola, in which bed load is measured, has been evaluated.
Results: The results showed that by using the developed software the best method for estimating bed load in the studied river is Toffaleti method with an abundance of discrepancy ratio between 0.5 to 2, 69.2%. In this case, the abundance of discrepancy ratio between 0.5 to 2 for the reach of Anarestan, Daronkola and Kelarikola is 66.7, 100 and 50 percent, respectively.
Conclusion: The equations Toffaleti, Yang, Yalin, Einstein-Brown and Ackers-White, respectively, offer better results than other equations, and the equation Toffaleti, in which 69.2% of the data are calculating in discrepancy ratio range of 0.5 to 2, is giving the best results in the studied river.

کلیدواژه‌ها [English]

  • bed load
  • Sediment transport Estimators
  • Assessment of bed load estimators
  • Babolroud