بررسی هیدرولیک پیچیده رودخانه‌های کوهستانی

به گزارش خبرنگار حوزه دانشگاه گروه علمی فرهنگی هنری خبرگزاری صدا و سیما به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، آقای عباس ترابی زاده فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «ارزیابی میدانی هیدرولیک جریان و استهلاک انرژی در بازه‌های پله-گوداب رودخانه‌های کوهستانی» گفت: بازه‌های کوهستانی نقش مهمی در انتقال آب و رسوب از سرشاخه‌ها به لایه‌های پایین رودخانه را به عهده دارند.

وی با تأکید بر اهمیت بازه‌های پله-گوداب به عنوان نوعی از بازه‌های رودخانه‌های کوهستانی، گفت: تعیین مقاومت و استهلاک انرژی در این بازه‌ها امری مهم و ضروری به شمار می‌رود.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تاکید بر اینکه بسیاری از بازه‌های پله-گوداب از درون روستا‌ها عبور می‌کنند، گفت: بنابراین نقش پارامتر‌های هیدرولیکی و مورفولوژیکی این بازه-ها در تهیه طرح هادی روستایی و تهیه طرح‌های ساماندهی رودخانه را نمی‌توان نادیده گرفت.

آقای ترابی زاده گفت: برخی از کاربرد‌های مطالعه بر روی بازه‌های پله-گوداب رودخانه‌های کوهستانی شامل «تعیین حد بستر رودخانه در مناطق شهری و روستایی»، «تعیین میزان خودپالایی رودخانه»، «ایجاد نقاط گردشگری مناسب»، «توسعه شهری در مناطق کوهستانی» می‌شوند.

وی تأکید کرد: وجود بیش از ۱۵۰ مقاله در زمینه بازه‌های پله-گوداب رودخانه‌های کوهستانی که ۷۵ درصد این مقالات مطالعه صحرایی بوده، حاکی از اهمیت این رودخانه‌ها است و لزوم انجام مطالعه صحرایی بر روی این بازه‌ها در ایران را دو چندان می‌کند.

وی ادامه داد: در طول دهه‌های گذشته، مورفولوژی بازه‌های پله-گوداب به‌طور کامل مورد بررسی قرارگرفته است، ولی بررسی هیدرومورفولوژیکی این بازه‌ها با توجه به تأثیر پارامتر‌های مختلف، بسیار پیچیده است. این پیچیدگی به خصوص در صورت حضور سازه-های مصنوعی (سرریز دراپ و سازه‌های کنترل شیب) مضاعف می‌شود.

آقای ترابی زاده اضافه کرد: از این رو جهت انجام طرح‌های ترمیم رودخانه ناگزیر به ارتقای دانش هیدرولیکی خود در مورد این بازه‌ها هستیم.

وی گفت: در حقیقت، ارزیابی صحیح شرایط جریان در رژیم‌های مختلف به ما امکان می‌دهد تا کیفیت طراحی را از نظر پایداری پله-گوداب، کاهش خطر سرریز سد پایین دست و پیش‌بینی اثرات هیدرولوژیکی در خروجی حوضه بهبود ببخشیم.

وی با اشاره به روند این طرح گفت: بستر رودخانه‌های پله-گوداب به لحاظ وضعیت توپوگرافی و شیب تند مسیر، طوری با شرایط جریان سازگاری یافته است که انرژی آب را در طول رودخانه مستهلک می‌کند. بستر این نوع رودخانه‌ها مانند رودخانه‌های مئاندری دارای نوسان است، ولی از آنجایی که جنس سواحل رودخانه در مناطق کوهستانی اغلب سنگی است و فرسایش در این نواحی کمتر است از این رو نوسان بستر این بازه‌ها در امتداد عمودی صورت می‌گیرد. زمانی که جریان از روی تاج پله به درون گوداب سقوط می‌کند سهم عمده‌ای از انرژی آب مستهلک می‌شود.

وی ادامه داد:علاوه بر اختلاف ارتفاع عوامل دیگری نیز در استهلاک انرژی در بازه‌های پله-گوداب نقش دارند.

این محقق خاطر نشان کرد: در این پژوهش با اندازه گیری صحرایی در سه بازه پله-گوداب رودخانه‌های کوهستانی، استهلاک انرژی و مقاومت جریان را با تعیین عوامل موثر بر آن‌ها همچون ارتفاع پله، طول پله، شعاع هیدرولیکی، قطر ذرات رسوب، سرعت بر روی تاج پله، عرض سطح آب و عمق هیدرولیکی بررسی کردیم.

وی گفت:در ادامه رابطه‌هایی برای تخمین استهلاک انرژی بین دو پله و ضریب بی بعد مقاومت جریان در بازه‌های پله-گوداب با در نظرگرفتن پارامتر‌های تاثیرگذار قابل اندازه گیری ارائه کردیم.

وی افزود: نتیجه این طرح در مهندسی آب، مهندسی رودخانه و مهندسی عمران قابل کاربرد است.

وی گفت: استفاده از روابط ارائه شده در این پژوهش جهت تهیه برنامه رایانه‌ای پیش بینی خصوصیات جریان در بازه‌های پله-گوداب رودخانه‌های کوهستانی نیز ادامه این طرح خواهد بود.

وی با اشاره به ویژگی‌های طرح افزود: با استفاده از روابط ارائه شده در این پژوهش فقط با داشتن عمق آب روی پله و ارتفاع پله قادر خواهیم بود عمق آب درون گوداب، سرعت برخورد آب به سطح آب درون گوداب، طول گوداب، سرعت جریان آب در پله بعدی و استهلاک انرژی بین دو پله را به دست آوریم.

وی تأکید کرد: محاسبه استهلاک انرژی در داخل کشور انجام نشده و در خارج کشور نیز این کار با اندازه گیری ارتفاع آب درون گوداب توسط یک فرد ایتالیایی در سال ۲۰۱۵ انجام شده است که با توجه به اینکه در گوداب‌ها جریان بسیار متلاطم است و اندازه¬گیری سرعت جریان را با خطا مواجه می‌کند این رابطه در دبی‌های بالا قابل استفاده نیست؛ بنابراین در این پژوهش فقط با اندازه گیری‌های سرعت و دبی در تاج پله¬ها استهلاک انرژی محاسبه شده است.

وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: در بازه‌های پله-گوداب اندازه گیری پارامتر‌های هندسی و هیدرولیکی به خصوص هنگامی که رودخانه در دره واقع شده است و دیواره‌های رودخانه بلند است کاری بسیار دشوار و غیرممکن است؛ بنابراین رابطه‌ای که با استفاده از آن بتوان با اندازه گیری سرعت، پارامتر‌های هندسی و مورفولوژیکی یک پله، استهلاک انرژی بین دو پله را بدست آورد بسیار راهگشاست.

آقای ترابی زاده گفت: با استفاده از روابط تحلیلی به دست آمده فقط با داشتن عمق آب روی پله و ارتفاع پله، می‌توان عمق آب درون گوداب، سرعت برخورد جت آب به سطح آب درون گوداب، طول گوداب، سرعت جریان آب در پله بعدی و استهلاک انرژی بین دو پله را به دست آورد.

وی عنوان کرد: همچنین با رابطه تجربی ضریب مقاومت جریان و استهلاک انرژی نسبی به دست آمده، می‌توان با اندازه گیری سرعت، پارامتر‌های هندسی و مورفولوژیکی یک پله، ضریب مقاومت جریان و استهلاک انرژی نسبی بین دو پله را به دست آورد.
گفتنی است، استاد راهنمای این طرح آقای احمد طاهر شمسی عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.