بررسی فرسایش حوضه 93آبریز سد ماکو با مدل EPMو MPSIAC و برآورد رسوب وارد شده به مخزن

دانشکده کشاورزی
گروه مهندسی آب
پایان نامه جهت اخذ مدرک کارشناسی ارشد در رشته مهندسی آبیاری و زهکشی
موضوع
بررسی فرسایش حوضه آبریز سد ماکو با مدل EPMو MPSIAC
و برآورد رسوب وارد شده به مخزن
استاد راهنما
دکتر بایرامعلی محمد نژاد
اساتید داور
دکتر جواد بهمنش دکتر مجید منتصری
تنظیم و نگارش
محمد حبیب زاده
مهر- 1393
حق طبع و نشر این رساله متعلق به دانشگاه ارومیه است.

تقدیم به دو هدیه الهی:

پدر و مادرم
تقدیر و تشکر
((مَن لَم یَشکُر الناسَ لََم یَشکر الله))
کسی که سپاس خلق را بجا نیاورد، سپاس خداوند را نیز به جای نخواهد آورد
ضمن سپاس بیکران خداوند برخود لازم می دانم ازکسانی که مرا در به انجام رساندن این پایان نامه مساعدت نمودند تشکر و قدرانی نمایم. از استاد بزرگوارم جناب آقای دکتر محمد نژاد که در طول انجام تحقیق همواره با بذل دقت و راهنمایی های ارزشمند خویش هدایت این پایان نامه را بر عهده داشتند تقدیر و تشکر می نمایم. از اساتید محترم گروه آقایان دکتر منتصری و دکتر بهمنش که زحمت داوری این پایان نامه را برعهده داشتند و هم چنین از زحمات آقایان مهندس اکبریان و مهندس سلمانیان (کارشناسان سازمان آب) و مهندس قاسمی(کارشناس امور آب ماکو) تشکر و قدر دانی نمایم امید که همواره قدردان زحمتشان باشم.
چکیده الف
چکیده
فرآیند فرسایش خاک از جمله فرآیندهایی است که منابع آب و خاک و در نهایت تمدن کشاورزی و فرهنگی یک کشور را مورد تهدید قرار می دهد. فرآیند فرسایش بسیار پیچیده است و عوامل زیادی در آن دخیل است که از جمله مهم ترین آنها عوامل اقلیمی، شیب زمین، پوشش گیاهی، مدیریت و نحوه کاربری اراضی را می توان نام برد. فرسایش خاک باعث کاهش حاصخیزی خاک، گل آلودگی آب، پر شدگی مخزن سدها و به مرور زمان باعث از بین رفتن زمین های کشاورزی می گردد. اگر خاک منطقه ای در معرض فرسایش قرار گیرد اولین اثر منفی را برروی آب و گیاه می گذارد. بنابراین آگاهی از میزان فرسایش و رسوب راهگشای مدیران و برنامه ریزان در امر مهم حفاظت آب و خاک می باشد. تحقیق حاضر نیز با هدف برآورد فرسایش و رسوب در حوضه آبریز سد ماکو با مساحت 1072کیلومتر مربع بوسیله دو مدل تجربی EPM و MPSIAC انجام شده و در نهایت در مدل EPM، میزان رسوب 646/0میلیون تن در سال برآورد گردید. این در حالی است که در مدل MPSIAC میزان رسوب تقریبا 1میلیون تن در سال برآورد گردید. پس از اعتبار سنجی مدل ها در نهایت مدل MPSIAC به عنوان مدل قابل قبول انتخاب شد.
کلمات کلیدی:
فرسایش، سد، EPM، MPSIAC، رسوب، ماکو، حوضه آبریز
فهرست مطالب الف
فهرست مطالب
فصل اول
1-1- مقدمه 2
1-2- بیان مسئله…………………………………………………………………………………………………………………….3
1-3- هدف تحقیق4
1-4- فرضیه4
1-5- معرفی فصل های پایان نامه4
فصل دوم
2-1-مقدمه 6
2-2- تعریف فرسایش8
2-3- عوامل موثر بر فرسایش خاک9
2-3-1- عامل انرژی9
2-3-1-1- شیب زمین9
2-3-1-2- باد9
2-3-1-3- مقدار کل بارندگی و شدت آنها10
2-3-1-4- موجودات زنده……………………………10
2-3-1-5- نیروی ثقل……………………………………………………………………………………………………………..11
2-3-2- عامل مقاومت11
2-3-3- عامل حفاظت11
فهرست مطالب ب
2-3-3-1- تراکم جمعیت12
2-3-3-2- پوشش گیاهی12
2-4- اثرات فرسایش13
2-4-1- اثرات فرسایش در محل13
2-4-2- اثرات فرسایش در خارج از محل13
2-4-2-1- اثرات فرسایش در پر شدن سریع سدها14
2-4-2-2- اثرات فرسایش بر کاهش حاصلخیزی خاک14
2-4-2-3- اثرات فرسایش بر کاهش عملکرد گیاه15
2-4-2-4- اثرات فرسایش بر سلامت انسان15
2-5- حد قابل قبول فرسایش15
2-6- مراحل مختلف فرسایش17
2-6-1- جدا شدن ذرات از توده های اصلی خاک17
2-6-2-انتقال ذرات جدا شده17
2-6-3-تجمع و انباشته شدن مواد17
2-7- مهم ترین مناطق مستعد فرسایش18
2-8-رسوب گذاری19
2-9- پیشینه تحقیق….22
فصل سوم
3-1- مقدمه27
3-2- مواد و روش ها ……….28
فهرست مطالب پ
3-2-1- مواد………………………………………………………………………………………………………………………….28
3-2- 2-روش ها ……………………………..28
3-3- محدوده مطالعاتی29
3-4- مشخصات سد ماکو32
3-4- 1- مشخصات بدنه سد خاکی ماکو33
3-4-2- مشخصات سر ریز سد34
3-4-3- مشخصات خروجی آبگیر تحتانی35
3-5- سیستم رودخانه های محدوده مورد مطالعاتی36
3-5-1- رودخانه قزلار چای………………………………………………………………………………………………….36
3-5-2- رودخانه امامقلی چای36
3-5-3- رودخانه زنگمار36
3-6- مورفومتری حوضه آبریز37
3-6-1- تقسیم بندی منطقه مورد مطالعه به واحد های کاری37
3-6-2-مساحت حوضه38
3-6-3- پروفیل طولی واحدهای کاری38
3-6-4-محیط حوضه39
3-6-5- شکل حوضه39
3-6-5-1- ضریب فشردگی(گراویلیوس)39
3-6-5-2- مستطیل معادل40
3-6-6- ارتفاع حوضه40
فهرست مطالب ت
3-6-7-شیب حوضه41
3-7- مطالعات هواشناسی منطقه مورد مطالعه42
3-7-1- ایستگاههای هواشناسی موجود در منطقه42
3-7-2 – اقلیم کلی منطقه مورد مطالعه44
3-7-3- بارندگی و دمای منطقه مورد مطالعه48
3-8- زمین شناسی و خاک شناسی منطقه مورد مطالعه…………………………………………………..49
3-9- اشکال مختلف فرسایش در سطح حوضه………………………………………………………………..52
3-9-1- فرسایش شیاری52
3-9-2- فرسایش کنار رودخانه ای53
3-9-3- فرسایش خندقی53
3-10- بافت جامعه روستایی منطقه مورد مطالعه54
3-11- مدل EPM55
3-11-1-محاسن روش مدلEPM 55
3-11-2- معایب روش مدل EPM56
3-12- مدل MPSIAC55
3-12-1- محاسن روش مدل MPSIAC58
3-12- 2- معایب روش مدل MPSIAC58
فصل چهارم
4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………60
فهرست مطالب ث
4-2- تشریح مدل های تحقیق61
4-2-1- تشریح مدل EPM61
4-2-1-1- شدت فرسایش61
4-2-1-2-فرسایش ویژه65
4-2-1-3-تعیین ضریب رسوبدهی حوضه به روش EPM…………………………………………………66
4-2-1-4- دبی رسوب ویژه67
4-2-1-5- دبی رسوب کل67
4-2-2- مدلMPSIAC 68
4-2-2-1- عامل زمین شناسی68
4-2-2-2- عامل خاک70
4-2-2-3- عامل آب و هوا71
4-2-2-4-عامل رواناب72
4-2-2-5-عامل شیب74
4-2-2-6-عامل پوشش زمین74
4-2-2-7- عامل کاربری سرزمین75
4-2-2-8- عامل فرسایش مناطق بالا دست77
4-2-2-9- عامل فرسایش رودخانه ای77
4-2-2-10- تعیین میزان فرسایش و رسوب با مدل MPSIAC82
4-3- نتایج……………………………………………………………………………………………………………………………..85
4-4- ارزیابی اعتبار مدل ها…………………………………………………………………………………………………91
4-5- حساسیت سنجی مدل ها…………………………………………………………………………………………93
فهرست مطالب ج
فصل پنجم
5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………..95
5-2- نتیجه گیری96
5-3- پیشنهادات97
چکیده انگلیسی99
منابع و مآخذ 100
فهرست جداول
جدول 2-1- نرخ رسوب گذاری در مخازن سدها در مناطق مختلف جهان20
جدول2-2- وضعیت رسوب در تعدادی از سدهای مخزنی ایران………………………………………….21
جدول 3-1- پارامترهای مورفومتریک حوضه آبریز……………………………………………………………….41
جدول 3-2- مشخصات ایستگاههای هواشناسی منطقه مورد مطالعه43
جدول 3-3- مقادیر متوسط بارندگی و دمای سالیانه در حوضه مورد مطالعه48
جدول 3-4- شرایط سنگ شناسی و خاک شناسی منطقه مورد مطالعه50
جدول 3-5- عوامل موثر در مدل MPSIAC و نحوه امتیاز دهی به آن ها57
جدول 4-1- مقادیر ضریب حساسیت سنگ و خاک به فرسایش..62
جدول4-2- ضریب کاربری اراضی………………………………………………………………………………………….62
جدول4-3- مقادیر ضریب فرسایش منطقه63
فهرست مطالب چ
جدول4-4- طبقه بندی کیفی فرسایش در روش EPM……………………………………………………64
جدول 4-5- تعیین عامل زمین شناسی در تولید رسوب68
جدول4-6- ارقام مدت و دوره بازگشت بارندگی در حوضه آبریز سد ماکو71
جدول 4-7- مقادیر ضریب هرزآب با توجه به نوع پوشش گیاهی، خاک و میزان شیب73
جدول4-8- ارتفاع رواناب و دبی پیک ویژه سالانه 73
جدول 4-9- درصد زمین لخت و درصد پوشش گیاهی حوضه های سد ماکو75
جدول4-10 نحوه امتیاز دهی هفت عامل مورد نیاز مدل BLM78
جدول 4-11- تعیین میزان فرسایش و رسوب در حوضه های مورد مطالعه 81
جدول4-12 نتایج حاصل برای مدل EPM84
جدول4-13- نتایج حاصل برای مدل MPSIAC85
جدول 4-14 روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیله MPSIAC86
جدول 4-15- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیله MPSIAC86
جدول 4-16- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیلهEPM78
جدول 4-17- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیلهEPM87
جدول4-18- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن در زمان احداث88
جدول4-19- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن براساس هیدرو گرافی 138289
جدول 4-20- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن براساس هیدرو گرافی 138790
جدول 4-21- اعتبار سنجی مدل ها براساس هیدروگرافی1382…………………………………….92
جدول 4-22- اعتبار سنجی مدل ها براساس هیدروگرافی1387……………………………………92
فهرست مطالب ح
جدول 4-23- اعتبار سنجی مدل ها براساس میانگین دو هیدروگرافی………………………….. 92
جدول 4-23- حساسیت سنجی میزان رسوب حاصل از دو مدل EPM و MPSIAC…….93
فهرست تصاویر
شکل3-1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………….30
شکل 3-2- موقعیت جغرافیایی حوضه آبریز31
شکل 3-3- نمایی از دریاچه سدماکو32
شکل3-4- نمایی از تاج سد ماکو33
شکل 3-5- نمایی از سرریز سد ماکو34
شکل 3-6- نمایی از تخلیه کننده تحتانی35
شکل 3-7- واحدهای هیدرولوژیک منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………37
شکل 3-8-پروفیل طولی رودخانه قزلار چای و امامقلی چای38
شکل 3-9- نمودار اقلیم نمای آمبرژه در منطقه مورد مطالعه45
شکل3-10- نمودار اقلیم نمای دومارتین و دومارتین اصلاح شده منطقه مورد مطالعه46
شکل 3-11- نمودار اقلیم نمای سیلیانینف منطقه مورد مطالعه47
شکل 3-12- نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه51
شکل 3-13- نمونه ای از فرسایش شیاری منطقه مورد مطالعه52
شکل 3-14- نمونه ای از فرسایش کنار رودخانه ای53
شکل4-1- نموگراف ویشمایر..70
شکل4-2- نقشه پوشش گیاهی حوضه آبریز سد ماکو…76
شکل 4-3- منحنی نشان دهنده وضعیت سطح و نسبت تولید رسوب…83
فصل اول
مقدمه، بیان مسئله و اهداف تحقیق
مقدمه، بیان مسئله و اهداف تحقیق 2
1-1 مقدمه
سدهای مخزنی به عنوان پروژه های ملی و عظیم جز سرمایه های زیر بنائی جهت توسعه پایدار محسوب می شوند. رسوبدهی حوضه های آبخیز یکی از خصوصیات مهم هیدرولوژیکی آنهاست که در طراحی سازه ها آبی به عنوان یک مبحث اصلی مورد توجه طراحان می باشد. با احداث سد بر روی رودخانه ها دریاچه هایی در بالادست به وجود می آید. به دلیل پس زدگی آب در محل اتصال رودخانه به مخزن از سرعت جریان آب کاسته می شود، ظرفیت حمل رود خانه کم شده و پدیده رسوب گذاری در مخزن آغاز می شود در بعضی موارد پر شدن مخزن و بالا آمدن رسوبات در پشت سدهای مخزنی به قدری سریع است که عملا”

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *