تحقیق با موضوع هیدرولیک، تأمین کننده، آلودگی آب

دانلود پایان نامه ارشد

خصوص اهمیت و جایگاه تعیین بار رسوبی تاکید می نماید که با وجود نارساییهاي موجود در شناخت فرآیند انتقال رسوب هرکار مهندسی آب الزاما باید با محاسبه بار رسوبی رودخانه همراه باشد . این ارزیابی شرایط قبل و بعداز اقدامات مهندسی را شامل می شود (Chow, 1964). چنین ارزیابی هایی اندازهگیري میدانی و ثبت دادههاي رسوب را الزامآور مینماید.
2-9- شکل هاي مختلف انتقال رسوب در رودخانه ها
مواد رسوبی در رودخانهها عموما به دو صورت بار بستر و بار معلق جابجا میشود. عواملی نظیر خصوصيت دانه بندي، چگالی دانهها، دماي آب، هیدرولیک جريان و مشخصههاي هندسی رودخانه در نحوه انتقال مواد رسوبی تأثیرگذار میباشند. بارکل مجموع باربستر و بار معلق است که به عنوان آورد رسوبی رودخانه قلمداد می شود. بار شسته مواد رسوبی ریزدانه است که در اثر بارندگی از سطح خاك حوزه آبخیز فرسایش يافته و وارد شبکه آبراههها میشود. در خصوص بار معلق بستري نیز بخشی از دانههاي رسوب موجود در بستر به حالت معلق در آمده و همراه جريان آب حمل میشود. مجموع باربستر و بار معلق بستري به عنوان بارمواد بستر7 بوده و معرف مواد رسوبی برخاسته از بستر رودخانه میباشد (راهنماي مطالعات فرسایش و رسوب در ساماندهی رودخانه ها، 1386).
باربستر و بار معلق بستري همواره در تعامل با یکدیگر بوده و چنانچه در بازهاي از رودخانه تنشهاي هیدرولیکی افزایش يابد (به علت کاهش مقطع جريان و يا افزایش شیب بستر) بخشی از باربستر به حالت معلق در آمده و میزان بار معلق بستري افزایش میيابد. در صورت کاهش تنش هیدرولیکی (به علت کاهش بده جريان، افزایش مقطع و يا کاهش شیب رودخانه) بخشی از بار معلق ترسیب گردیده و به صورت باربستر جابجا میشود. دراین قسمت جزئيات بیشتري از شکلهاي مختلف انتقال رسوب (مواد مختلفی را که با آب حمل میشوند میتوان به سه گروه، شامل بار انحلالی ، بار معلق و بارکف (بار بستر ) تقسیم کرد) به اختصار تشریح میشود.
2-9-1- بار انحلالی8:
مواد انحلالی متعددي در آب وجود دارد که بعضی از آنها غیر طبیعی بوده و ناشی از ورود فاضلابهاي شهري و یا سموم و کودهاي کشاورزي می باشند. مطالعه این مواد مانند نیتراتها ونیتریتها میتوانند سیکل مواد از نظر اکولوژي آب و يا وضعیت آلودگی آبها را مشخص سازد. هم چنین در ژئوشیمی آبها و فرسایش هاي انحلالی، بررسی این مواد جزو ضرورات یک مطالعه است. دربعضی از مناطق، ممکن است وزن مواد حمل شده به صورت انحلال حتی بیشتر از وزن موادي باشد که به صورت معلق حمل می گردند. منابع تأمین کننده این مواد به طور عمده شامل تخریب شیميایی و انحلال بعضی از کانیهاي سنگ ها ،بارندگیها ، چشمههاي معدنی، مواد اتمسفري و آلودگیهاي صنعتی، شهري و کشاورزي میباشند. جمع کل مواد محلول در آب (T.D.S) را میتوان از طریق برداشت حجم معینی از نمونه آب و توزین باقیمانده املاح پس از تبخیر، بر حسب میلیگرم در لیتر محاسبه کرد .از آنجا که مواد انحلالی ، تقریباً داراي غلظت یکسانی در نقاط مختلف مقطع رودخانه می باشند لذا بر داشت یک نمونه از این مقطع و در دبی هاي مختلف کافی به نظر میرسد . البته می توان اشاره کرد که چون این مواد داراي غلظت کمی در اغلب رود خانه هستند در اکثر موارد از محاسبه آنها چشم پوشی میشود و فقط بار کف را اندازهگیري میکنند لازم به ذکراست که در سازندهایی که مواد محلول زيادي به جريانهاي سطحی تحمیل میکنند اندازهگیري و محاسبه بار انحلالی لازم میباشد چون حجم قابل توجهی را شامل میشود (راهنماي مطالعات فرسایش و رسوب در ساماندهی رودخانه ها، 1386).
2-9-2 – بارکف9:
این مواد شامل ذرات رسوبی نسبتاً درشت که در امتداد کف رودخانه به حالت لغزش ، غلتیدن و يا جهش حرکت میکنند میباشند. نوع حرکت بستگی به اندازه ذره، شکل ذره، وزن مخصوص و نیز دبی و سرعت جريان آن دارد .تعریفی که از بار کف شده است به خوبی نشان میدهد که اندازهگیري آن به سادگی مواد معلق نیست (مهدوی،1388).
2-9-3- بار معلق10:
بار معلق شامل ذرات کوچک کلوئیدها ، رس و لای (سیلت) و گاهی ماسه نرم میباشد . میزان انتقال ذرات رسوبی توسط جريان آب بستگی به اندازه ، شکل ، وزن مخصوص ذرات و نیروهاي اعمال شده توسط جريان آب دارد . غلظت مواد معلق راگل آلودگی نامیده که اغلب به میلیگرم يا گرم بر لیتر نشان داده میشود . بخش مهمی از بار رسوبی حمل شده توسط رودخانهها به بار معلق اختصاص دارد. از جمله عوامل موثر در معلق شدن دانهها يرسوب پدیده تلاطم است که در نتیجه آن دانههاي رسوب از بستر جدا شده و ضمن اختلاط با آب همراه جريان منتقل میشود (برنامهریزی آزمایشهای رسوب، 1380). معيارهاي مختلفی توسط محققین براي معلق شدن دانههاي رسوب ارائه شده است که بیش تر آنها نسبت سرعت(V* ) به سرعت سقوط دانهها(w0) را مبنایی براي معلق شدن قرار داده اند.
جدول (2-1) معيار معلق شدن دانههای رسوب در رودخانهها بر اساس نظريه محققین مختلف (بهادری، 1379).
نام محقق
معير معلق شدن دانههای رسوب
ملاحظات
باگنولد-1996(Bagnold)
V*/W01

وان راین-1984( Van Rijn)
V*/W04/[(Gs-1)g/v2]1/3
10.4
Ds[(Gs-1)g/v2]1/310
رادکیوی-1990(Raudkivi)
V*/W00.5
آغاز جهش دانهها- Saltation

V*/W01.2
معلق شدن فراگیر دانهها
ژولین-1995(Julien)
V*/W00.2
آغاز معلق شدن دانهها

V*/W02.5
معلق شدن فراگیر دانهها
سومر و همکاران-1996( Sumer et al)
V*2/(Gs-1)gDs1
0.13Ds3mm

درحالی که نرخ انتقال بار معلق بستري تابع شرایط هیدرولیکی جريان میباشد، بار شسته از این ویژگی مستثنی بوده و جريان آب قادر است بار شسته را به هر مقدار که وارد رودخانه شود به صورت معلق حمل نماید .علت این پدیده تشکیل پیوند یونی بین دانههاي رسوب و ملکولهاي آب میباشد که در مقابل نیروي وزن دانهها مقاومت نموده و از ترسیب آنها ممانعت مینماید . این ویژگی همچنین عامل اصلی وقوع جريانهاي با غلظت بالا و جريانهاي گلی در رودخانهها میباشد. راهکار عملی براي تعیین بار شسته، نمونه برداري و تعیین غلظت در ایستگاههاي آب سنجی و رسوب سنجی میباشد. بدیهی است نمونههاي تهیه شده علاوه بر بار شسته، بار معلق بستري را نیز شامل میشود.
2-10- نمونه برداری از مواد معلق
بر عکس مواد محلول در آب که غلظت یکنواختی در مقطع رودخانه دارند، مواد معلق داراي غلظت هاي متفاوت بر حسب عمق آب بوده و بنابراین براي اندازه گیري صحیح آن باید نمونه هاي متعدد از آب تهیه کرد. مواد ریز دانه مثل رس و يا لاي نرم ، تقریباً داراي غلظت یکنواختی در اعماق مختلف بوده در حالی که ماسه و شن ، داراي غلظت 5 تا 10 برابر در نزدیکی بستر نسبت به سطح آب میباشند .یکی از اشکالاتی که نمونه بردارهاي رسوب معلق دارند آن است که تمامی آنها یک ضخامت در حدود ده سانتی متري از کف را که داراي غلظت فراوان مواد معلق مخصوصاً از نظر ذرات ماسه و شن است نمونه برداري نمی کنند. با این وجود سعی شده نمونه بردارهاي مناسبی جهت اندازه گیري مواد معلق ساخته شود که داراي سه شرط اصلی زیر باشند:
– سرعت در محل ورود آب به داخل نمونه بردار تقریباً همان سرعت جريان واقعی آب باشد.
– وجود نمونه بردار در آب حداقل تغییر را در جريان عادي ایجاد کند .
– دهان لوله نمونه بردار در مسیر جريان آب قرار گیرد .
2-10-1- نمونهبردارهای بار معلق
اطلاعاتی که به طور معمول در تعیین دبی رسوبات معلق بدست میآیند، عبارتند از: غلظت متوسط، قطر ذرات، وزن مخصوص رسوبات معلق، درجه حرارت مخلوط آب و رسوب، دبی آب و توزیع جریان در مقطع عبوری رودخانه (امید و نصرآبادی، 1391).
-نمونه بردار نقطه اي :
نمونه بردار نقطه اي غلظت متوسطی از مواد معلق را در یک نقطه از رودخانه اندازه گیري می کند.
-نمونه بردار انتگراسیون عمقی :
این نمونه بردارها غلظت متوسطی از مواد معلق را در نقاط مختلف یک امتداد قائم رودخانه اندازهگیري می کنند. در استفاده از این نمونه بردارها باید توجه داشت که بطري هنگام خروج نمونه بردار از آب کاملاً پر نباشد و بدین وسیله بتوان مطمئن بود که نمونه برداري از تمام نقاط مورد نظر انجام شده است. چنانچه بطري پرباشد باید لوله ورودي آب به بطري را تعویض کرده و قطرآن را کاهش داد و دوباره نمونه برداري کرد .
-نمونه بردارهاي لحظه اي11
این نمونه بردارها داراي لوله افقی بوده و توسط وزنه دوکی شکل داراي باله ، در مسیر جريان آب قرار میگیرند و در یک لحظه ، دریچههاي دو طرف بسته می شود. عیبی که این نمونه بردارها دارند آن است که تغییرات زمانی مواد را نادیده میگیرند .
-نمونه بردارهاي سري ارتفاعی12
این نمونه بردارها در مورد رودخانه هایی به کار برده میشود که داراي سیلاب آنی و کوتاه مدت بوده و فرصت کافی براي نمونه برداري عادي وجود ندارد .در این مورد تعدادي بطري روي یک صفحه چوبی و در ارتفاعات مختلف نصب شده و در روي پایهاي کنار رودخانه و در یک محل مناسب قرار میگیرد .این نمونه بردار دقت کافی نداشته و فقط بزرگی و يا کوچکی مقدار گل آلودگی را در مواقع سیلابی نشان می دهد.
-اندازه گیرهاي مستمر
این وسایل تغییرات گل آلودگی را در تمام لحظات نشان داده و ثبت میکند ولی به علت هزینه زيادي که دارند هنوز در اجرا رواج نيافتهاند .نمونه آن سلول هاي فتوالکتریک و استفاده از ایزوتوپها و اشعه ایکس میباشد .این دستگاه ها براي اندازه گیري گلآلودگیهاي کمتر از یک گرم بر لیتر دقت کافی ندارند .
-نمونه بردار پمپی :
در این حالت آب گل آلود از یک لوله که مدخل آن در نقطه مورد نظر در رودخانه قرار دارد مکیده شده و براي تعیین غلظت طوري تنظیم میشوند که در فواصل زمانی معین یک نمونه از آب را برداشت میکند .
2-10-2- روش هاي نمونه برداري از مواد معلق :
-روش E.T.R13
در این روش تعدادي امتداد قائم به فواصل مساوی( معمولاً 3 امتداد) در مقطع عرضی رودخانه انتخاب گردیده و با استفاده از نمونه بردار نوع انتگراسیون عمقی از هر یک از امتدادهاي عمودي نمونه برداري می شود. درتقسیم بندي مقطع فواصل کوتاه طرفین که آب ساکن دارند به حساب نمیآیند. سرعت بالا و پایین بردن نمونه بردار باید یکنواخت بوده وبراي تمام امتدادهاي قائم مساوي باشد. غلظت متوسط نمونه هاي برداشتی در محورهاي عمودي مختلف نشان دهنده ميانگین گل آلودگی در زمان نمونه برداري خواهد بود .
-روشE.D.I 14
در این روش مقطع عرضی رودخانه به سه و يا چند مقطع جزئی به نحوي تقسیم میشود که دبی آنها تقریباً با هم برابر باشند. آنگاه از وسط هر یک از مقاطع به طریقه انتگراسیون عمقی نمونه برداري میشود .سپس ميانگین وزنی غلظت از رابطه زیر محاسبه میگردد:
Cs=ΣCqQp/ΣQp
Cs = غلظت که در آن به گرم بر لیتر يا کیلوگرم برمتر مکعب
Cq = غلظت متوسط در هر یک از محورها
Qp = دبی هر یک از مقاطع
در عمل قبل از نمونه برداري رسوب، دبی آب اندازهگیري میشود .در ایستگاههایی که به روش فوق نمونه برداري میشوند معمولاً نقطه ثابتی در کناررودخانه براي برداشت نمونه تعیین میگردد که همزمان با نمونه برداري در این نقطه نیز نمونه برداري انجام میشود. سپس با تعیین غلظت در نقطه ثابت رابطه بین غلظت متوسط مقطع و غلظت در این نقطه به دست میآید. به این ترتیب در هنگام جريان سیل کافی است که تعدادي نمونه از همان نقطه ثابت گرفته شود و با استفاده از رابطه به دست آمده ، غلظت متوسط آب رودخانه به دست میآید .در صورتی که تعداد نمونهها در طول سیلاب کافی باشد میتوان منحنی تغییرات گلآلودگی را در طول سیلاب رسم کرد .
حجم نمونههاي لازم براي تعیین مواد معلق نیز متناسب با میزان گلآلودگی آبها تغییر میکند. هر چه آب صافتر باشد باید حجم بیشتري از آن را نمونهبرداري کرد (مهدوي ، 1388).
2-11- روشهای برآورد رسوب معلق
بطور کلی روشهاي برآورد غلظت رسوب معلق رودخانهها به دو دسته تقسیم شده است. دسته اول روشهاي مبتنی بر قوانین دینامیک و مکانیک سيلات که عموماً توسط متخصصان و صاحبنظران علم هیدرولیک ارائه شده است؛ و دسته دوم روشهاي مبتنی بر اندازهگیريهاي مستقیم و تحلیلهاي آماري، که بیشتر توسط

پایان نامه
Previous Entries تحقیق با موضوع فرسایش خاک، هیدرولیک، پتانسیل انتقال Next Entries منبع پایان نامه ارشد درباره اغراض شعری، روشنفکران، ظلم و ستم