Estimation of the suspended sediment load in rivers with different hydrological methods (case study: Siahrood river in Mazandaran)

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

رضا صالحی طالشی ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات فارس،گروه عمران، فارس، ایران.)
عسکری تشکری ² (دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائم شهر، گروه مهندسی آب، قائم شهر ، ایران.)
نجم الدین واصلی ³ (دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات فارس، گروه مهندسی آب، فارس، ایران.)

تاریخ دریافت : 1391/03/25 تاریخ پذیرش : 1391/06/04 تاریخ انتشار : 1391/06/31

کلید واژه: Sediment, منحنی سنجه رسوب, sediment rating curve, رسوب, رودخانه, منحنی تداوم جریان, suspended load, Siahrood river, بار معلق,

چکیده مقاله :

In a watershed, sediment arises due to the erosion and some factors such as pastures destruction,change users, no reasonable cultivation. That causes problems such as sedimentation in reservoirs andreduces their useful volume, reducing water quality in agricultural consumption; reduce the efficiencyof hydraulic structures and some other environmental problems. Changes in sediment load in a riverare an important parameter in water management projects and are an indicator to show the status ofsoil erosion and ecological conditions of the area. The estimations of the sediment load are used in awide range of issues such as designing reservoirs, sediment transport in rivers, determining the effectsof watershed management and environmental protection. This study is denoted to Siahrood river inMazandaran province which is the main source of the water supply for a large part of the farm fieldsarea. In this project, by studying the efficiency of sediment rating curves and selecting the mostappropriate curve, the amount of suspended sediment load of the river is estimated perfectly. For thispurpose, the daily discharge of flow and corresponding statistics flow discharge–suspended sedimentdischarge, which are measured simultaneously in some days of year, during a statistical period of 13years (from 1998-99 to 2010-11), from the only hydrometric station in the main route of the river, isused. For the selection of appropriate curve, we use statistical indicators mean squares of error andcoefficient of determination was performed then, by drawing rating curves of linear, multilinear andmediocrity categories for this river, the rating curve of mediocrity categories with coefficient ofdetermination 93% was chosen as the appropriate sediment rating curve. Eventually, the amount ofsuspended loads is estimated by use from various methods discharge of flow. These methods containthe rating curve of mediocrity categories combined with the average daily water flow, averagemonthly water flow, flow duration curve and combination of monthly and daily average dischargemethod. Finally, the results of each four methods is compared together, and rating curve of mediocritycategories method and combining it with average daily water flow is selected as the most appropriatemethod. Moreover, the amount of suspended sediment load at hydrometric station is estimated about55855 tons per year by selected method.

چکیده انگلیسی:

در یک حوزه آبخیز، رسوب در اثر فرسایش و تحت تاثیر عواملی مانند تخریب مراتع، تغییر کاربری، کشاورزی غیر اصولی و سایر موارد بوجود می­آید که مشکلاتی نظیر رسوب­گذاری در مخازن و کاهش حجم مفید آن ها، کاهش کیفیت آب از لحاظ مصارف کشاورزی، کاهش بازدهی سازه­های هیدرولیکی و نیز برخی مشکلات زیست محیطی را سبب می شود. تغییرات بار رسوبی در یک رودخانه پارامتر مهمی در مدیریت پروژه­های آبی و شاخصی جهت نشان دادن وضعیت فرسایش خاک و شرایط اکولوژیکی حوزه می‌باشد. تخمین بار رسوبی رودخانه در محدوده وسیعی از مسائل، نظیر طراحی مخازن سدها، انتقال رسوب رودخانه­ها، تعیین تاثیرات مدیریت آبخیزها و حفاظت محیط زیست کاربرد دارد. این تحقیق در مورد رودخانه سیاهرود استان مازندران انجام شده است که منبع اصلی تامین کننده آب بخش وسیعی از مزارع کشاورزی منطقه محسوب می شود. در این پژوهش با بررسی کارآیی منحنی‌های سنجه رسوب و انتخاب مناسب‌ترین منحنی، سعی شده است تخمین نسبتأ قابل اطمینانی از میزان بار معلق رسوبی رودخانه ارائه گردد. بدین منظور از آمار دبی روزانه جریان و آمار متناظر دبی جریان- دبی رسوب معلق که به صورت همزمان در برخی از روزهای سال اندازه‌گیری شده اند، طی یک دوره آماری 13 ساله ( از سال آبی 78-1377 تا سال آبی 90-1389 ) از تنها ایستگاه هیدرومتری واقع در مسیر اصلی رودخانه استفاده شد. انتخاب مناسب‌ترین منحنی با استفاده از شاخص‌های آماری میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین انجام گردیده و با ترسیم منحنی های سنجه یک خطی، چند خطی و حد وسط دسته ها برای رودخانه‌ی مورد مطالعه، منحنی سنجه حد وسط دسته‌ها با ضریب تبیین 93/0 بعنوان منحنی سنجه رسوب مناسب انتخاب گردید و سپس با استفاده از روش‌های مختلف گذر حجمی، میزان بار معلق رودخانه برآورد شد. این روش‌ها شامل تلفیق منحنی سنجه حد وسط دسته‌ها با: دبی متوسط روزانه، دبی متوسط ماهانه، منحنی تداوم جریان و روش تلفیق دبی متوسط ماهانه و روزانه می‌باشد. در نهایت نتایج حاصل از این 4 روش باهم مقایسه گردید و روش منحنی سنجه حد وسط دسته ها و تلفیق آن با دبی متوسط روزانه، بعنوان مدل بهینه در برآورد بار رسوب معلق رودخانه سیاهرود مازندران انتخاب شد. ضمنا میزان بار رسوب معلق در محل ایستگاه هیدرومتری به روش انتخابی، 55855 تن در سال برآورد شد.

منابع و مأخذ:

احمدی، ح.، ملکیان، آ. و عابدی، ر.(1391). مناسب‌ترین روش آماری برآورد رسوب معلق رودخانه جاجرود (مطالعه موردی: ایستگاه رودک حوزه آبخیز جاجرود). فصلنامه علمی- پژوهشی پژوهش‌های فرسایش محیطی، شماره2،ص.78-77.

بیاضی، م. ، عرفانیان، م.، عبقری، ه. و اسمعیلی عوری، ا.(1390). ارزیابی منحنی‌های سنجه رسوب در برآورد بار معلق رودخانه‌های آذربایجان شرقی. هفتمین همایش علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه صنعتی اصفهان، ص.9-14.

حمادی، ک.(1378). بررسی روند رسوبگذاری در مخزن شهید عباسپور با استفاده از مدل Hec-6. پایان نامه کارشناسی ارشد، اهواز، دانشگاه شهید چمران، ص.120-126.

رستمی، م و اردشیر، ع.(1380). ارائه روشی به منظور بهبود برآورد بار رسوب معلق رودخانه‌ها. کنفرانس هیدرولیک ایران، سومین دوره، دانشکده فنی دانشگاه تهران، ص. 1- 8.

شفاعی‌بجستان، م.(1378). هیدرولیک رسوب. اهواز، انتشارات دانشگاه شهید چمران، ص.496-499.

شمس عالم، ش.، عباسی‌زاده، م.، عادل‌پور، ع. و سمیعی، م.(1390). بررسی منطقه‌ای منحنی سنجه رسوب در حوزه‌های آبخیز استان فارس. هفتمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دانشگاه صنعتی اصفهان، ص.8-12.

عرب‌خدری، م.، حکیم‌خانی، ش. و خوجینی، ع.(1378). ضرورت تجدیدنظر در روشهای متداول برآورد بار معلق رودخانه‌ها. پنجمین سمینار مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، ص. 438-429.

میرابوالقاسمی، م و مرید، س.(1374). بررسی روشهای هیدرولوژیکی برآورد بار رسوب معلق رودخانه‌ها. مجله آب و تکنولوژی وزارت نیرو، سال سوم، شماره 3، ص. 67-54.

میرزائی، م.(1381). مقایسهروش‌های آماری برآورد بار معلق رودخانه‌ها (مطالعه موردی گرگانرود). پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ص.130-137.

یوسفوند، ف.(1385). برآورد بار رسوب و تعیین ظرفیت برداشت شن و ماسه رودخانه رازآور. سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، هفتمین دوره، دانشگاه شهید چمران اهواز، ص.9-12.

Asselman, A. (2000). Fitting and interpretation of sediment rating curves. Journal of Hydrology, 234,pp. 234-248.

Dehghani, A. and Zanganeh, M.E. and Mosaedi, A.and Kohestani, N. (2010). Comparison of suspended sediment estimation by artificial neural network an sediment rating curve methods (Case Study: Doogh river in Golestan Province). J. Agric. Sci. Natur. Resour, 16: 1, 266-278.

Crawford, C.G. (1991). Estimation of suspended-sediment rating curves and mean suspended-sediment loads. Journal of Hydrology, 129,pp. 331-348.

Ferguson, R. I. (1986). River loads underestimated by rating curves. Journal of Water Resources Research, 22, PP. 74-76.

Jansson, M.B. (1996). Estimating Sediment Rating Curves of the Reventazon River at palomo using logged loads within dischege classes. Journal of Hydrology, 183: pp.227-241.

Miller, C. R. (1951). Analysis of flow duration sediment rating curve method of computing sediment yield. report, U.S. Bur. Of Reclam., Washington, D.C.pp.55-57.

Vanoni, E.D. (1977). Sedimentation Engineering. American Society of Civil Engineers, New York, N.Y. U.S.A., pp. 745-748.