آموزش کاربردی مدلسازی جریان و روسوب در HEC-RAS اثر عزیزیان

این کتاب مدلسازی هیدرولیک جریان و رسوب یک بعدی توسط مدل معروف HEC-RAS را در مسیر رودخانه ها و آبراهه‌های جاری و همچنین در نزدیکی سازه‌های هیدرولیکی پل و کالورت بررسی می‌کند. علاوه بر آن, روش‌های مختلف طراحی کانال پایدار و محاسبات ظرفیت انتقال رسوب رودخانه‌ها در این کتاب بیان گردیده است. همچنین بخش‌های کاربردی مدلسازی رسوب نرم‌افزار (شامل تحلیل انتقال رسوب و ارزیابی اثر رسوب) برای سهولت دسترسی, به صورت گام به گام معرفی گردیده و نکات راهبردی برای مدلسازی جریان‌های رسوبی تشریح گردیده است. این کتاب شامل چهار پیوست کاربردی برای مدلسازی جریان و رسوب نیز می‌باشد که در آن‌ها, مبانی مدلسازی پل‌ها و جریان‌های رسوبی بر اساس روش‌های موجود در مدل HEC-RAS تشریح گردیده است که متخصصان بتوانند با آشنایی کامل از تئوری حاکم بر روش های مختلف, نسبت به انتخاب آن ها اقدام نماییند. یکی از نکات مهم, ارائه دستورالعمل‌ کاربردی برای استخراج پارامترهای هندسی مدل با استفاده از الحاقیه Hec-GeoRAS و نرم‌افزار ArcGIS می‌باشد. تا مهندسیان بتوانند به راحتی با استفاده از محیط پر کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی برای مدلسازی جریان و رسوب اقدام نموده و نتایج را با قابلیت‌های آن مشاهده و تفسیر نمایند.
با توجه به توضیحات فوق, و با توجه به این که در حال حاضر مرجعی که حاوی تمامی موارد مورد نیاز و کاربردی برای مدلسازی جریان و خصوصاً مبحث انتقال رسوب باشد, وجود نداشته و یا از کیفیت چندان مطلوبی برخوردار نمی باشد, بدون اغراق می توان گفت که این کتاب در نوع خوود کم نظیر بوده و مباحث مختلفی از مدلسازی جریان و رسوب را تحت پوشش خود قرار می دهد.

 
فهرست مطالب
 
پيشگفتار
فصل اول: مقدمه
1-1 تاريخچه علم رسوب
1-2 هيدروليك انتقال رسوب
1-3 مدلسازي رودخانه
1-3-1 ضرورت مدلسازي
1-3-2 اهداف مدلسازي
1-3-2-1 پدیده‌های عمومی
1-3-2-2 پدیده‌های موضعی
1-3-2-3 رونديابي سيلاب
1-3-2-4 اثر الگوی جریان رودخانه بر محیط اطراف در شرايط مختلف جريان
1-3-2-5 اثر آبشستگی و رسوبگذاری در رودخانه و اطراف سازه‌های هیدرولیکی‌
1-3-2-6 اثر الگوي جريان رودخانه و سازه‌هاي هيدروليكي بر روي ريخت‌شناسي رودخانه
1-3-2-7 مسايل زيست‌محيطي و كيفيت آب در رودخانه
1-4 معیارهای انتخاب مدل مناسب
1-4-1 معرفي مدلHEC-RAS
1-5 ساختار كتاب
فصل دوم: مدلسازي يك‌بعدي جريان
2-1 مقدمه
2-2 گام اول: تعريف پروژه
2-3 گام دوم: وارد نمودن اطلاعات مقاطع عرضی
2-3-1 ترسیم مسیر اصلی رودخانه
2-3-2 منوی EDIT
2-3-2-1 ابزار ویرایش عناوین و نقاط
2-3-2-2 ابزار ویرایش خطوط و متون
2-3-3 منوی VIEW
2-3-4 نمایش تصاویر پيش‌‌زمینه (BACKGROUND PICTURES)
2-3-5 دادههای مقاطع عرضی
2-3-5-1 وارد نمودن اطلاعات مقاطع عرضی در مدل HEC-RAS
اطلاعات موردنياز هر مقطع عرضی
معرفي منوی Options
2-4 گام سوم: وارد نمودن داده‌هاي جريان
2-5 گام چهارم: انجام محاسبات جریان ماندگار
2-6 گام پنجم: مشاهده و چاپ نتايج
2-6-1 نيم‌رخ عرضي سطح آب
2-6-2 نيم‌رخ طولي سطح آب
2-6-3 ترسیم توزیع سرعت در راستای مقاطع عرضی
2-6-4 ترسیم پارامترهای هیدرولیکی جریان در راستای طولی رودخانه
2-6-5 ترسیم منحنیهای دبی- اشل برای هر مقطع عرضی
2-6-6 ترسیم نمودارهای سه بعدی (X-Y-Z)
2-6-7 خروجیهای جدولي
2-7 مثال‌هاي كاربردي
2-7-1 مثال 1: مدلسازی نيم‌رخ سطح آب در کانال
2-7-2 مثال 2: مدلسازی نيم‌رخ سطح آب در محل پل
فصل سوم: توابع طراحي كانال پايدار
3-1 مقدمه
3-2 راهنماي کلي مدلسازي
3-3 محاسبات جریان یکنواخت
3-3-1 محاسبه شيب، دبي يا ارتفاع سطح آب
3-3-2 محاسبه عرض كف
3-3-3 كاربرد داده‌های جریان یکنواخت در فایل هندسی
3-3-4 ذخیره داده‌های جریان یکنواخت
3-4 طراحی کانال پایدار
3-4-1 روش كوپلند
3-4-2 روش رژيم
3-4-3 روش نيروي كششي
3-5 محاسبه ظرفیت انتقال رسوب
ترسيم منحنی سنجه رسوب (نمودار/جدول)
ترسيم نيم‌رخ انتقال رسوب (نمودار/جدول)
فصل چهارم: انجام تحليل انتقال رسوب
4-1 مقدمه
4-2 وارد نمودن داده‌هاي رسوب
4-2-1 شرايط اوليه و پارامترهاي انتقال
4-2-1-1 تابع انتقال
4-2-1-2 روش مرتبسازی مصالح بستر
4-2-1-3 روش‌هاي سرعت سقوط
4-2-1-4 عمق حداکثر و ارتفاع حداقل
4-2-1-5 حدود مقطع عرضي متحرک
4-2-1-6 دانه‌بندي مصالح بستر
4-2-2 شرايط مرزي رسوب
4-2-2-1 انتخاب مکان مورد نظر جهت تعریف شرایط مرزی رسوب
4-2-2-2 بار تعادلي
4-2-2-3 منحني سنجه
4-2-2-4 بارهای نقطهای و بارهای توزیعی
4-2-2-5 گزینه  DOWNSTREAM PASS THROUGH BOUNDARY
4-2-3-1 گزینه SET SEDIMENT PROPERTIES
4-2-3-2 گزینه COHESIVE OPTIONS SET
4-2-3-3 گزینه  BED CHANGE OPTIONS
4-2-3-4 گزینه  CALIBRATE TRANSPORT FUNCTION
4-2-3-5 گزینه  USER DEFINED GRAIN CLASSES
4-2-3-6 گزینه OBSERVED DATA
4-3 وارد نمودن دادههای جریان شبه غیرماندگار
4-3-1 انتخاب شرایط مرزی
4-3-1-1 شرط مرزیFLOW SERIES
4-3-1-2 شرط مرزی LATERAL FLOW SERIES
4-3-1-3 شرط مرزی UNIFORM LATERAL FLOW
4-3-1-4 شرط مرزی GATE TIME SERIES
4-3-1-5 شرط مرزی STAGE TIME SERIES
4-3-1-6 شرط مرزی RATING CURVE
4-3-1-7 شرط مرزی NORMAL DEPTH
4-3-2 تنظیم دادههای مربوط به درجه حرارت آب
4-4 اجرای مدل انتقال رسوب
4-4-1 تعریف یک PLAN
4-4-2 تنظیم پارامترهای محاسباتی و پیش فرضهای مدل رسوبی
4-4-2-1 گزینه SEDIMENT COMPUTATION OPTIONS AND TOLERANCES
4-4-2-2 گزینه SEDIMENT OUTPUT OPTIONS
4-4-2-3 گزينه لایروبی
4-4-2-4 شيب انرژي انتقال رسوب
4-4-2-5 اجرای مدل رسوبی
4-5 نمایش نتایج
4-5-1 ترسیم نيم‌رخ طولی
4-5-2 نمایش سریهای زمانی
فصل پنجم: روش‌هاي ارزيابي اثر رسوب
5-1 مقدمه
5-2 شروع کار
5-3 تعیین یک بازه رسوبی
5-4 وارد نمودن دادهها
5-4-1 بخش BED MAT’L
5-4-2 بخش HYDRO
5-4-3 بخش SED PROP
5-4-3-1 تابع انتقال رسوب
5-4-3-2 روش محاسبه سرعت سقوط
5-4-3-3 حداکثر کلاس دانهبندی (قطر) بار شسته
5-4-3-4 وزن مخصوص ذرات
5-4-3-5 غلظت رسوبات ریزدانه
5-4-4 بخش SOURCES
5-4-5 بخش HYDRAULICS
5-4-6 منوی OPTIONS
5-4-6-1 گزينه USER DEFINED PARTICLE SIZES
5-4-6-2 گزينه MULTIPLE TRANSPORT FUNCTIONS BY GRAIN SIZE
5-4-6-3 گزينه REMOVE CROSS SECTIONS FROM SEDIMENT REACH
5-4-6-4 گزينه BUDGET TOLERANCES
5-4-7 اجرای برنامه SIAM
5-4-8 خروجی مدل SIAM
5-4-8-1 گزينه SEDIMENT TRANSPORT POTENTIAL
5-4-8-2 گزينه SUPPLY AND BALANCE
5-4-8-3  گزينه LOCAL SUPPLY
5-4-8-4 گزينه ANNUAL CAPACITY
5-4-8-5 گزينه‌هاي WASH MATERIAL  و BED MATERIAL
5-4-8-6 گزينه LOCAL BALANCE
5-4-8-7 گزينه NORMALIZED LOCAL BAL
5-4-9 کاربردها و محدودیتهای برنامه SIAM
پيوست 1: استخراج پارامترهاي هندسي مدل HEC-RAS با استفاده از الحاقيه HEC-GeoRAS و نرم‌افزار ArcGIS 9.3
پ1-1 مقدمه
پ1-2 تجهیزات موردنیاز کامپیوتر
پ1-3 دادههای موردنیاز
پ1-4 تعريف پروژه و شروع كار
پ1-4-1 شروع کار با الحاقيه HEC-GEORAS
پ1-4-2 ایجاد لایههای RAS
پ1-4-3 ایجاد خط مرکزی رودخانه (STREAM CENTERLINE)
پ1-4-4 ترسیم خطوط سواحل (BANK LINES)
پ1-4-5 ترسیم مسیرهای جریان (FLOW PATHS)
پ1-4-6 ترسیم مقاطع عرضی (XSCUTLINES)
پ1-4-8 ایجاد سطوح غیر موثر (INEFFECTIVE AREAS)
پ1-4-9 ایجاد موانع انسدادی (OBSTRUCTIONS)
پ1-4-10 آمادهسازی اطلاعات جهت انتقال به مدل HEC-RAS
پ1-5 وارد نمودن اطلاعات هندسی در مدل HEC-RAS
پ1-5-1 وارد نمودن دادههای پل
پيوست 2: مباني مدلسازي پل‌ها
پ2-1 هيدروليك پل‌ها
پ2-1-1 روش معادله انرژی
پ2-1-2 روش معادله اندازه حرکت
پ2-1-3 روش تجربی یارنل
پ2-1-4 روش WSPRO
پ2-2 مقايسه روش‌هاي مختلف
پ2-2-1 جریانهای با دبی کم
پ2-2-2 جریان‌های با دبی بالا
پ2-2-2-1 نتیجهگیری کلی در مورد دبیهای بالا
پ2-3 موقعیت قرارگیری مقاطع عرضی در محدوده پل
پيوست 3: مباني مدلسازي رسوب در مدل HEC-RAS
پ3-1 توابع محاسبه زبري بستر
پ3-1-1 معادله مانینگ
پ3-1-2 معادله کولگان
پ3-1-3 معادله استریکلر
پ3-1-4 معادله لیمرینوس
پ3-1-5 معادله براونلی
پ3-1-6 روش سرویس حفاظت خاک آمریکا
پ3-1-7 معیارهای انتخاب معادله مناسب برای تخمین ضریب زبری مانینگ
پ3-2 مباني طراحي كانال پايدار
پ3-2-1 روش كوپلند
پ3-2-2 تئوري رژيم
پ3-2-3 روش نيروي كششي
پ3-3 توابع انتقال رسوب
پ3-3-1 روش یانگ
پ3-3-2 روش انگلوند- هانسن
پ3-3-3 روش ایکرز- وایت
پ3-3-4 روش میر- پیتر و مولر
پ3-3-5 روش توفالتی
پ3-3-6 روش لارسن
پ3-3-7 روش ويلكاك
پ3-4 روشهای برآورد سرعت سقوط ذرات
پ3-4-1 روش توفالتی
پ3-4-2 روش ون راین
پ3-4-3 روش روبي
پ3-4-4 روش گزارش 12
پيوست 4: ماكروي GRADISTAT
پ4-1 مقدمه
پ4-2 معرفي نرم‌افزار GRADISTAT
پ4-2-1 روش كار با نرم‌افزار
فهرست منابع