%34تخفیف

دانلود پروژه:پهنه‌بندی سیلاب رودخانه با استفاده از مدل‌های ریاضی یک بعدی و دو بعدی HEC-RAS و FLO-2D

تعداد 114 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

عنوان

پهنه‌بندی سیلاب رودخانه با استفاده از مدل‌های ریاضی یک بعدی و دو بعدی HEC-RAS و FLO-2D

چکیده

در مدیریت سیل، پیش‌بینی زمان واقعی، اعماق سیلاب و محدوده دقیق پهنه‌بندی، جهت اخذ تصمیمات پاسخ بحرانی برای کاهش آسیب و نجات زندگی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. نقشه‌های پهنه‌بندی سیل بوسیله عوامل متعددی از جمله کیفیت داده‌های زمینی ( مدل رقومی ارتفاعی)، وضعیت مقاطع عرضی و کاربرد مدل هیدرولیکی تحت تاثیر قرار می‌گیرد. امکان دسترسی به داده‌های توپوگرافی با دقت بالا، توسعه مدل‌های دوبعدی و دسترسی به کامپیوترهایی با قدرت محاسباتی بالا، فرآیند پهنه‌بندی سیلاب را دگرگون کرده است. در این تحقیق به بررسی کاربرد مدل یک بعدی و دوبعدی، نقاط قوت و ضعف آن‌ها در تهیه نقشه‌های پهنه‌بندی سیلاب پرداخته شده است و نسبت به تهیه نقشه بندی سیل با استفاده از نقشه‌های SRTM ناسا و نقشه‌های 1:25000 سازمان جغرافیایی ارتش و پارامترهای هیدرولیکی در دو مدل یک بعدی HEC-RAS 4.1 و مدل دوبعدی FLO-2D pro بر روی رودخانه شلگرد واقع در منطقه گردشگری هفت حوض مشهد، به طول 8/4 کیلومتر اقدام گردیده و براساس سیلاب با سه دوره بازگشت 25، 50 و 100 سال بررسی صورت گرفت. از نرم افزار HEC-GEORAS 10.1 و ArcGIS 10.1 و Global MAPPER 16 نیز به عنوان ابزار برای فراهم سازی داده‌های اولیه و اجرای مدل و تهیه نقشه سیل استفاده شده است. نتایج نشان داد که در صورت در نظر گرفتن مقاطع عرضی بیشتر و بالابردن دقت در نرم‌افزار یک بعدی و با کلیه شرایط یکسان نرم‌افزار می‌تواند محدوده نقشه پهنه‌بندی نزدیک‌تری را با نرم‌افزار دو بعدی تولید نماید. همچنین نشان داده شد که اعماق هیدرولیکی به دست آمده از نرم‌افزار دوبعدی به داده‌های واقعی نزدیک‌تر بوده است و پهنه‌بندی با استفاده از مدل دوبعدی محدوده گسترده‌تری را نشان می‌دهد و مساحت بیشتری را دربر می‌گیرد.

کلمات کلیدی: پهنه‌بندی سیلاب، HEC-RAS، HEC-GeoRAS، FLO-2D، دوره بازگشت سیلاب

فهرست مطالب

 

شماره صفحه                                                                                                                          موضوع

فصل1: کلیات پژوهش…. 1

1-  مقدمه          2

1-1-        معرفی.. 2

1-2-         فرضیات و سوالات پژوهش     4

1-3-        اهداف مطالعه. 4

1-4-         ساختار پایان نامه. 6

فصل 2: پیشینه پژوهش…. 7

2-1-مروری بر کارهای گذشته. 8

فصل 3: مبانی نظری.. 13

3-توضیح ریاضی مدل. 14

3-1- معادلات حاکم بر نرم افزار HEC-RAS. 14

3-2- معادلات حاکم بر نرم افزار FLO-2D.. 18

فصل 4: منطقه مورد مطالعه. 21

4-منطقه مورد مطالعه. 22

4-1-وضعیت رودخانه در محدوده طرح.. 24

4-1-1- وضعيت رودخانه شلگرد. 25

4-2-فیزیوگرافی.. 29

4-3- هیدرولوژی.. 37

4-3-1- مقدمه             37

4-3-2- روش تحلیل منطقهای.. 37

4-3-3- مدل ریاضی منطقهای.. 39

4-3- 4-روش منحنی پوش سیلاب… 40

4-3-5- روش بنسون. 41

4-3-6- روش دیکن   42

4-3-7-هیدروگراف واحد مصنوعی.. 43

4-3-7-1- هیدروگراف واحد مصنوعی SCS. 44

فصل 5: شبیه‌سازی مدل یک بعدی.. 49

5-شبیه‌سازی مدل یک بعدی ( HEC-RAS). 50

5-1- اهداف… 50

5-2-ساختار مدل یک بعدی.. 50

5-2-1- اطلاعات اصلي مورد نياز در نرم افزار HEC-RAS. 50

5-3-نتایج حاصل از شبیه‌سازی جریان در رودخانه با شرایط موجود. 59

5-3-1- الحاقية HEC-GEORAS  59

5-3-2- نرم افزار HEC-RAS  59

5-3-2-1- مقاطع عرضي.. 60

5-3-3- جدول پارامترهای هیدرولیکی.. 61

5-3-4- پروفیل سرعت… 61

فصل 6: شبیه‌سازی مدل دو بعدی.. 65

6-شبیه‌سازی مدل دو بعدی ( FLO-2D). 66

6-1- اطلاعات اصلی مورد نیاز نرم افزار FLO-2D.. 66

6-1-1-داده‌های ارتفاع و DTM… 67

6-1-2-اندازه سیستم شبکه. 68

6-1-3-داده‌های هیدرولوژیکی.. 69

6-1-4-فایل‌های کنترلی FLO-2D.. 70

6-1-5- فرضیات و محدودیت‌ها 70

6-1-6- پارامترهای مدل. 70

6-2- شبیه‌سازی مدل. 71

6-3-نتایج مدل FLO_2D.. 72

فصل7: نتیجه گیری و پیشنهادات85

7-نتیجه گیری.. 86

7-1- مقایسه مدل یک بعدی و دو بعدی.. 86

7-2- پیشنهادات… 90

پیوست… 95

 

فهرست شکل‌ها

شکل 2-1 نمایش گرافیکی پارامترهای معادله انرژی.. 15

شکل 2-2-حجم کنترل برای استخراج معادله پیوستگی و مومنتم. 17

شکل 2-3- فرآیند فیزیکی شبیه‌سازی با FLO-2D.. 19

شکل3-1- نقشه موقعیت محل طرح در کشور و استان خراسان رضوی.. 23

شکل 3-2- موقعیت محل در نقشه راه‌ها 23

شکل 3-3- محدوده مورد مطالعه و مسیل‌های عبوری از آن. 24

شکل3-4- بالادست رودخانه در بازه مورد مطالعه ( تراس بندی رودخانه در اطراف رودخانه) 25

شکل 3-5- تصرفات انجام گرفته در رودخانه (ساخت دیوار ساحلی) 26

شکل 3-6- ساخت دیوار ساحلی و تراس بندی در طراف رودخانه شلگرد. 26

شکل 3-7- تسطیح و خاکریزی در اطراف رودخانه. 27

شکل 3-8- بستر رودخانه در میانه محدوده مورد بررسی.. 27

شکل 3-9- پوشش گیاهی انبوه در قسمت‌هایی از رودخانه شلگرد. 28

شکل 3-10- رودخانه شلگرد در پایین دست.. 28

شکل 3-11- حوضه آبریز رودخانه شلگرد. 35

شکل 3-12- حوضه آبریز رودخانه شلگرد بر روی تصاویر ماهواره‌ای.. 35

شکل 3-13–هیدروگراف دبی با دوره بازگشت 25 سال. 47

شکل 3-14–هیدروگراف دبی با دوره بازگشت 50 سال. 47

شکل 3-15–هیدروگراف دبی با دوره بازگشت 100 سال. 48

شکل 4-1- مقاطع در محدوده انتخابی رودخانه شلگرد. 54

شکل 4-2- تغییرات سرعت رودخانه شلگرد با دبی با دوره بازگشت 25 و 50 و 100 سال. 61

شکل 4-3- تغییرات عرض بالایی رودخانه شلگرد با دبی با دوره بازگشت25،50 و 100 سال. 61

شکل 5-1 – محدوده مرزهای شبکه 10 متری FLO-2D.. 69

شکل 5-2 –نمایش ارتفاع در محدوده مورد مطالعه. 73

شکل 5-3– نمایش خطوط تراز در محدوده مورد مطالعه. 73

شکل 5-4- نمایش حداکثر عمق جریان با دوره بازگشت 25 سال. 74

شکل5-5- نمایش حداکثر عمق جریان با دوره بازگشت 50 سال. 74

شکل 5-6- نمایش حداکثر عمق جریان با دوره بازگشت 100 سال. 75

شکل 5-7-  نمایش سرعت جریان با دوره بازگشت 25 سال. 76

شکل5-8- نمایش سرعت جریان با دوره بازگشت 50 سال. 77

شکل5-9- نمایش سرعت جریان با دوره بازگشت 100 سال. 77

شکل 5-10– نمایش زمان رسیدن به حداکثر عمق جریان با دوره بازگشت 25 سال. 78

شکل 5-11- نمایش زمان رسیدن به حداکثر عمق جریان با دوره بازگشت 50 سال. 79

شکل 5-12-نمایش زمان رسیدن به حداکثر عمق جریان با دوره بازگشت 100 سال. 79

شکل 5-13– سطح هشدار سیل برپایه فراوانی و شدت سیل. 80

شکل 5-14–هشدار سیل برای بزرگسالان ( اداره نجات) 81

شکل 5-15- نقشه هشدار دبی سیلاب با دوره بازگشت 25 سال. 82

شکل 5-16- نقشه هشدار دبی سیلاب با دوره بازگشت 50 سال. 83

شکل5-17- نقشه هشدار دبی سیلاب با دوره بازگشت 100 سال. 83

 

 

 

 

فهرست جدول‌ها

جدول 4-1- مختصات بالادست و پایین دست محدوده مورد مطالعه براساس سيستم تصوير UTM.. 22

جدول4-2- خلاصه مشخصات فیزیوگرافی حوضه آبریز رودخانه شلگرد در محدوده طرح. 36

جدول 4-3- نتایج حاصل از محاسبه دبی ویژه سیلاب در ایستگاههای انتخابی.. 38

جدول 4-4- روابط همبستگي بين سطح حوضه و دبي سيلابي با دوره بازگشتهاي مختلف… 39

جدول 4-5- مشخصات ایستگاه‌های هیدرومتری مورد استفاده برای محدوده مشهد. 39

جدول 4-6- معادلات رگرسیون سیلاب – مساحت برای دوره بازگشتهای مختلف… 36

جدول 4-7- نتایج برآورد دبی سیلاب با دوره بازگشت‌های مختلف برای رودخانه شلگرد. 43

جدول 4-8– نسبت‌های هیدروگراف بی بعد SCS 44

جدول 3-9– پارامترهای معادله SCS محاسبه شده برای رودخانه شلگرد. 46

جدول4-10 – مقادیر هیدروگراف یکساعته بازسازی شده دبی‌های با دوره بازگشت.. 46

جدول 5-1-  قسمتي از جدول استاندارد سازمان مديريت و برنامه ريزي كشور. 56

جدول 5-2- مقادیر پیشنهادی برای تعیین ضریب مانینگ با استفاده از روش کاون. 58

جدول 6-1 اندازه سیستم شبکه. 69

جدول 6-2 – تعاریف هشدار سیل. 81

جدول 6-3– تعریف شدت سیل. 82

جدول 6-4-مساحت مناطق واقع در نقشه هشدار سیل براساس میزان خطر. 84

جدول 7-1– مقایسه مدل یک بعدی و دو بعدی.. 87

فهرست علائم

معادل فارسی

معادل انگلیسی

علامت

1D

One dimensional

یک بعدی

2D

Two dimensional

دو بعدی

ASCII

American Standard Code for Information Interchange

کد استاندارد امریکایی برای تبادل اطلاعات

DEM

Digital Elevation Model

مدل عددی ارتفاعی

FLO-2D

Flood routing model-2D

مدل دو بعدی مسیریابی سیلاب

GIS

Geographic Information System

سیستم اطلاعات جغرافیایی

HEC-RAS

Hydrologic Engineering Center River Analysis System

مرکز مهندسی سیستم آنالیز هیدرولوژیکی رودخانه

LIDAR

Light Detection and Ranging

تشخیص نور و محدوده

SRTM

Shuttle Radar Topography Mission

ماموریت رفت و برگشت رادار توپوگرافی

USGS

United States Geological Survey

سازمان زمین شناسی امریکا

 

 

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo