در این فصل چگونگی تشکیل و انتقال رسوبات معلق و عوامل موثر در رسوبگذاری و اهمیت دانستن سه فرایند فرسایش، انتقال و نهشته شدن مواد رسوبی بیان خواهد شد و در نهایت اهداف و ضرورت­های انجام تحقیق ذکر می­شوند.
تئوری تشکیل و انتقال رسوبات
تمام رسوباتی که به وسیله­ آب و باد حمل می­گردند و نیز تمام رسوبات موجود در دشت­ها در اثر پدیده­ هوازدگی سنگ­ها و صخره­ها به وجود آمده­اند. هوازدگی عملی است که طی آن سنگ­های سخت شکسته و فرسوده می­شوند. اندازه، ترکیب  معدنی، چگالی و عوامل دیگری چون بافت رسوبات، به طبیعت سنگ اصلی بستگی دارد. فرایند هوازدگی به سه بخش هوازدگی شیمیایی، مکانیکی و ارگانیکی تقسیم می­گردد. عوامل موثر در هوازدگی شیمیایی عبارتند از: اکسیژن، دی اکسید کربن و بخار آب که در هوا موجود می­باشند. در حالت­های خاص اسید کربنیک نیز روی سنگ­های گرانیت، آبیت، بیوتید و … موثر می­باشد (شفاعی بجستان،1390).
عوامل مکانیکی نیز سنگ­های اصلی را به قطعات کوچک­تر تبدیل می­ کنند که شامل یخ زدگی آب انبساط ناشی از تغییرات شیمیایی و انبساط و انقباض حاصل از تغییرات ناگهانی درجه حرارت در طول شبانه روز می­باشد. عوامل هوازدگی ارگانیکی شامل میکرواورگانیزم­های خاک و ریشه­ها و تنه­های درختان می­باشد که سبب خرد کردن سنگ­ها می­ شود (شفاعی بجستان،1390).
وقتی­که سنگ اصلی متلاشی گردید، مواد متلاشی شده به وسیله­ رودخانه­ها، باد و یا یخچال­ها، از نقطه­ای به نقطه­ی دیگر حمل و انباشته می­گردند. موادی که به وسیله­ رودخانه­ها حمل و انباشته می­شوند، مواد آبرفتی[1] و موادی که به وسیله­ باد جابجا و انباشته می­شوند، لس[2] و چنانچه به وسیله­ یخچال­ها منتقل و انباشته گردند، رسوبات یخچالی[3] نامیده می­شوند. میزان مواد آبرفتی حمل شده بستگی به اندازه­ ذرات، دبی جریان، شیب کف و خصوصیات فیزیوگرافی حوضه آبریز دارد (شفاعی بجستان،1390).
رسوبات رودخانه­ای به دو صورت منتقل می­شوند یا این مواد درون جریان آب غوطه­ور هستند و همراه با آب در حرکت می­باشند که به آنها مواد رسوبی معلق گفته می­ شود و میزان مواد رسوبی معلق[4] را که در واحد زمان از یک مقطع رودخانه عبور می­ کند بارمعلق می­نامند. از طرفی مواد رسوبی ممکن است در نزدیکی­های بستر به یکی از صور لغزش، غلتیدن و پرش حرکت نمایند که به آنها بار بستر[5] می­گویند. نوع حرکت به صورت بار­معلق یا بار بستر، بستگی به خصوصیات مواد رسوبی، شرایط جریان و خصوصیات رودخانه دارد. در رودخانه­های با شیب تند تحت شرایط سرعت بالا، ذرات شنی هم ممکن است بصورت معلق حرکت کنند، در حالی­که در رودخانه­های با شیب ملایم و سرعت کم، تنها ذرات بسیار ریزدانه و لای به صورت معلق متحرک­اند. از مسائلی که ذرات رسوبی در حین انتقال می­توانند به وجود آورند می­توان خسارات وارد به توربین­ها، پمپ­ها، پایه­ های پل، پوشش کانال­ها و غیره را نام برد (شفاعی بجستان،1390).
عوامل مهم در رسوب­گذاری و راهکارها
متأسفانه بسیاری از فعالیت­های بشری سبب تشدید فرایند­های فرسایش، انتقال و رسوب­گذاری می­گردد، بطور مثال با از بین بردن پوشش گیاهی (جنگل­ها) فرسایش اراضی تشدید و حجم زیادی از مواد رسوبی وارد رودخانه­ها می­ شود. تغییر بدون مطالعه­ رژیم رودخانه، بطور مثال از بین بردن قوسهای رودخانه، باعث تشدید فرسایش مصالح کف رودخانه می­گردد. احداث سد بر روی رودخانه سبب خواهد شد تا رسوبات در پشت سد انباشته شوند و علاوه بر آن تا کیلومترها پایین دست سد، بستر رودخانه به تدریج عمیق شود. احداث پل بر روی رودخانه باعث خواهد شد تا کف و سواحل رودخانه در اطراف محل پل شسته شود. معادن تولید شن و ماسه باعث می­شوند تا شرایط تعادلی به وجود آمده از بین بروند و در نتیجه فرسایش و رسوب­گذاری شدت یابد. از آنجا که خسارات وارد شده توسط رسوبات رودخانه­ای به طبیعت، کشاورزی و سازه­های آبی ساخته شده بر روی یا در کنار رودخانه­ها بسیار گسترده و وسیع و زیان آور است، شناخت دقیق این علم برای متخصصان و مهندسان آب ضروری می­باشد (شفاعی بجستان، 1390).
برای جلوگیری و یا به حداقل رساندن خسارات وارد شده باید سه فرایند فرسایش، انتقال و نهشته شدن مواد رسوبی را مورد مطالعه قرار داد. این فرایندها دارای پیچیدگی خاصی می­باشند، زیرا عوامل موثر در به وجود آوردن این فرایندها بسیار زیاد می­باشند. در فرایند فرسایش، ذرات رسوبی در اثر ضربه­ی قطره­های باران و یا در اثر حرکت آب از بستر خود جدا می­شوند. سپس ذرات جدا شده در آستانه­ی حرکت قرار می­گیرند و در صورتی که نیروهای وارد شده از سوی جریان آب بیشتر از نیروهای مقاوم باشد، ذره همراه با جریان آب منتقل می­ شود. شرایط شروع آستانه­ی حرکت ذرات و میزان انتقال آنها، به خصوصیات مواد رسوبی چون اندازه، شکل و چگالی ذره، به خصوصیات جریان، نظیر سرعت و عمق، به خصوصیات سیال نظیر لزجت و جرم واحد حجم سیال و نیز به خصوصیات شکل کانال یا رودخانه نظیر شعاع هیدرولیکی، شیب و غیره بستگی دارد. چنانچه در مسیر انتقال به هر دلیلی نیروهای وارد شده از طرف جریان آب کاهش یابد، ذرات رسوبی ترسیب (رسوب گذاری) خواهند شد (شفاعی بجستان، 1390).
هر یک از فرایندهای سه گانه­ی فرسایش، انتقال و رسوب گذاری می­توانند مشکلاتی را به وجود آورند. بطور مثال فرسایش باعث از بین بردن زمین­های کشاورزی، تخریب سازه­های کنار رودخانه­ها، تخریب پل­ها و سایر بناهای مجاور رودخانه­ها و همچنین موجب عمیق­تر شدن بستر رودخانه­ها می­ شود.
برای مقابله با مشکلاتی از قبیل رسوب­گذاری در بستر رودخانه­ها و در نتیجه ایجاد جزایر، رسوب گذاری در محل ورود رودخانه به دریا و پی­آمد آن تشکیل دلتا، رسوب­گذاری در مخازن سدها و در نتیجه کاهش ظرفیت آن و مشکلات غیر مستقیم دیگری که توسط فرسایش، انتفال و نهشته شدن رسوبات به وجود می­آیند، در مرحله­ اول باید طبیعت و چگونگی حرکت رسوب شناخته شود، در مرحله­ دوم عوامل موثر در فرسایش شناسایی گردد و در مرحله­ سوم مقدار و میزان مواد رسوبی منتقل شده را بتوان بطور دقیق تعیین و محاسبه کرد تا بتوان در طراحی سازه­های آبی مورد استفاده قرار داد (شفاعی بجستان، 1390).
اهداف و ضرورت­های انجام تحقیق
از جمله ضرورت­های موضوع برآورد بارمعلق و آثار انتقال رسوبات و همچنین اهمیت و پی­آمد استفاده از روش­های آماری، می­توان موارد زیر را یادآور شد:
فرسایش سطح حوضه، حمل ذرات رس[6] و لای[7] و فرسایش بستر و کناره­ها مهم ترین عوامل تشکیل دهنده بار رسوبی رودخانه­ها به شمار می­آیند. چنانچه به هر دلیلی در مسیر، سرعت جریان و یا پتانسیل حمل رسوبات کاهش یابد، ذرات رسوبی که روش­های متعددی جهت برآورد بار رسوبی و در نتیجه دیگر امکان حمل آنها توسط جریان وجود ندارد در بستر رودخانه بر جای مانده و با تغییر در شیب، شکل مقطع عرضی و یا پلان، موجب تغییر مورفولوژی رودخانه می­شوند. در نتیجه در پیش بینی تغییر مورفولوژی رودخانه، تعیین بیلان رسوبی از اهمیت خاصی برخوردار است (جواهری و همکاران، 1384).

• ذرات معلق در آب رودخانه­ها که تبدیل به رسوب می­شوند از مشکلات اصلی مدیریت سدها می­باشند. لذا پیش از احداث سدها و سایر تأسیسات هیدرولیکی نیاز به مطالعه­ بارمعلق رودخانه­ها می­باشد. بدیهی است که با توجه به محدود بودن دوره­ های آماری و تغییرات گسترده­ی شرایط هیدرولوژیکی و حفاظتی حوزه­ آبریز و رودخانه، عموماً استفاده از روش­های درون یابی یا برون یابی ضروری می­ شود که طبعاً احتمال خطا را افزایش می­دهد (پوراغنائی و همکاران، 1386).
• آب و خاک از منابع اصلی حیات بشر هستند و نقشی که این دو ماده­ی مهم در توسعه­ اقتصادی و پیشرفت جوامع داشته اند بر کسی پوشیده نیست، لیکن از همان هنگامیکه دست بشر در اکوسیستم متعادل حیاتی وارد شد، پاره­هایی از همین طبیعت رو به فنا و نابودی گذاشت. رودخانه­های کشور ما در مقایسه با رودخانه­های جهان رسوب بالایی را حمل می­ کنند. این امر نشان دهنده شدت فرسایش و وضعیت نامناسب منابع طبیعی (فشار بیش از حد به مراتع، تخریب اراضی جنگلی و بهره برداری نامناسب از اراضی کشاورزی) می­باشد. میزان رسوب بالا علاوه بر اینکه ما را به تفکری برای ارائه­ راه حل­هایی جهت کاهش فرسایش ویژه رهنمون می­ کند، شناخت وضعیت رسوبدهی حوزه و برآورد دقیق میزان رسوب خروجی را نیز ضروری می­سازد (مساعدی و همکاران، 1388).

• 

•  

• طول عمر سدها بیشتر تابع نرخ رسوب گذاری در مخزن آن می­باشد تا مسائل سازه­ای، اغلب سدهایی که تا کنون با مشکل رسوب و کاهش عمر مفید مواجه بوده ­اند به گونه­ ای که در بعضی موارد مانند سد سفیدرود حجم مفید مخزن در کم­تر از 20 سال بهره ­برداری به میزان قابل ملاحظه­ای کاهش یافته است. از آنجایی که انباشته شدن رسوبات در مخازن سدها به دلیل عمق آب زیاد روی آن­ها با تراکم فوق­العاده زیاد و چسبندگی ذرات همراه می­باشند، لذا خارج نمودن رسوبات از مخزن جهت تجدید ظرفیت آن مستلزم صرف هزینه­ های زیاد است که در بعضی موارد هزینه­ بازیابی حجم از دست رفته برابر و یا حتی بیشتر از احداث سد جدید خواهد بود (شفاعی بجستان، 1390).
• از مطالعات و تحقیقات گذشته بدیهی است که هرچه دبی جریان بیشتر باشد، دبی رسوب نیز بیشتر خواهد بود، یعنی دبی رسوب به صورت یک رابطه­ مستقیم نسبت به دبی آب تغییر می­ کند، لذا در زمان­های سیلابی همواره شاهد افزایش بی رویه­ی انتقال رسوبات خواهیم بود که شناخت و آگاهی از روش­های مهار و انتقال رسوبات را به خصوص در مواقع سیلابی که می­توانند اثرات جبران ناپذیری به بار آورند را امری حیاتی و ضروری می­سازد. به گونه­ ای که همانطور که از شکل (1-1) پیداست، گاهی شاهد خواهیم بود در مواقع طغیان سیل، با رسم شکل دبی آب و دبی رسوب، منحنی دبی رسوب از دبی آب نیز پیشی گرفته که ضرورت مطالعات برآورد رسوب را دوچندان می­ کند:

شکل زیر که برگرفته از مطالعه­ روویرا و باتالا[8] (2006) می­باشد، نشان دهنده­­ی چگونگی تغییرات دبی آب و رسوب نسبت به هم در حوزه­ آبخیز مدیترانه، توردرای پایین (اسپانیا) می­باشد:
شکل (1-1): تغییرات دبی رسوب نسبت به دبی آب در حوزه­ اسپانیا
(برگرفته از روویرا و باتالا، 2006)
شکل (1-2) نیز نشان دهنده تغییرات دبی رسوب نسبت به دبی آب می­باشد که مربوط به یکی از حوزه های قره­سو استان کرمانشاه می­باشد (یوسفوند و همکاران، 1383):
شکل (1-2): تغییرات دبی رسوب نسبت به دبی آب در حوزه­ آبخیز قره­سو
(برگرفته از یوسفوند و همکاران، 1383)
استان کهگیلویه و بویراحمد بعد از استان­های شمالی و حاشیه­ دریای خزر، دومین منطقه­ پربارش کشور ایران می­باشد که در برخی سال­ها میزان نزولات جوی حتی به بیش از 1000 میلیمتر  می­رسد. سدهای مهمی چون کوثر، مارون و مجموعه سدهای کارون از رودخانه­های این استان تغذیه می­شوند. طبعاً با توجه به پتانسیل قابل توجه بارندگی در حوضه­های بالادست استان، حجم قابل توجهی رسوب به وسیله­ سیلاب در فصل­های پربارش و حتی در بهار در اثر ذوب برف در مسیر رودخانه­ها و به سمت پایین­دست جریان می­یابند که اهمیت مطالعات برآورد رسوبات معلق را بیشتر می­ کنند. تاکنون تحقیق جامعی در مورد مطالعه­ روابط و شناخت رفتار رسوبات معلق و ارتباط هیدرولوژیکی آن با دبی جریان رودخانه­ای و رواناب سیلاب­ها در این منطقه انجام نشده است.
 لذا پژوهش حاضر برای تشریح رفتار هیدرولوژیکی رسوبات معلق در رودخانه­های مهم استان انجام می­ شود و نتایج آن می­توانند در پیش­بینی­های بعدی مورد استفاده قرار گیرند.
ساختار پایان نامه
کلیه­ مطالب این پایان نامه در پنج فصل بصورت کلی ارائه خواهند شد که مباحث کلیدی هر یک از این پنج فصل به اختصار در زیر ارائه شده است:

• فصل اول: کلیات

 در این فصل چگونگی تشکیل و انتقال رسوبات به همراه اهداف و ضرورت­های انجام تحقیق ذکر می­شوند.

• فصل دوم: پیش زمینه و سابقه­ پژوهش

در این فصل روش­های برداشت بارمعلق به همراه نقد و بررسی نتایج سایر محققین در زمینه­ برآورد رسوبات معلق ارائه خواهند شد.

• فصل سوم: مواد و روش­ها

در این فصل حوضه­های آبخیز استان معرفی می­گردند و سپس مشخصات ایستگاه­های هیدرومتری انتخاب شده به همراه تشریح روش­های هیدرولوژیکی مورد استفاده در پایان نامه و معرفی پارامترها و معیارهایی که پایه و اساس انتخاب مدل بهینه می­باشند، ارائه خواهند شد.

• فصل چهارم: بحث و نتایج

در این فصل روابط و شکل­های به دست آمده به همراه برآورد میزان انتقال رسوبات معلق در فصل­های مختلف سال ارائه خواهند شد و در آخر با ترکیب، تجزیه و تحلیل پارامترهای انتخاب مدل بهینه، روش­ها و روابط بهینه برای هر ایستگاه ارائه خواهند شد.

• فصل پنجم: نتیجه ­گیری و پیشنهادات

مقدمه. 2
ساختار کلی تحقیق …….5
1-1 بیان مسأله. 6
1-2 اهمیت وضرورت تحقیق.. 7
1-3 اهداف تحقیق.. 8
1-4 پرسش اصلی تحقیق.. 8
1-5 فرضیه‌های تحقیق.. 8
1-6 تعاریف عملیاتی تحقیق.. 8
1-6-1 بارش…. 8
1-6-1-1 عوامل وقوع بارش…. 9
1-6-1-1-1 عامل صعود. 9
1-6-1-1-2 منابع رطوبتی.. 11
1-6-1-2 عوامل مؤثر بر آب و هوای ایران با تآکید بر عنصر بارش…. 12
1-6-1-2-1 عوامل محلی.. 12
1-6-1-2-1-1 موقعیت جغرافیایی.. 12
1-6-1-2-1-2 ناهمواریها 12
1-6-1-2-2 عوامل بیرونی.. 14
1-6-1-2-2-1 اثر همسایگان.. 14
1-6-1-2-2-2 اثر سرزمین‌های دور 18
1-6-2 اقلیم.. 20
1-6-2-1 گازهای گلخانه‌ای.. 20
1-6-2-2 الگوهای ارتباط از دور 21
1-6-3 پارامترهای متأثر از تغییرات اقلیمی.. 22
1-6-3-1 بارندگی و بخار آب… 22
1-6-3-2 درجه حرارت… 23
1-6-3-3 تغییر در میزان یخ و برف… 24
1-6-3-4 سطح آب دریاها 24
1-6-3-5 الگوهای پیوند از دور 25
1-6-3-5-1 چرخه اتمسفری.. 25
1-6-3-5-2 النینو نوسانات جنوبی ENSOو نوسانات اطلس شمالی NAO … 26
1-6-4 تغییر در اکوسیستم.. 27
1-6-5 سوانح طبیعی متأثر از تغییرات آب و هوایی.. 27
1-6-6 بررسی میزان همبستگی سری زمانی بارش طولانی مدت با ناهنجاری‌های بارش جهانی به عنوان شاخصی برای بررسی تغییر اقلیم.. 28
 
فصل دوم:  پیشینه­ی تحقیق
2-1 پیشینه­ی تحقیق در ایران.. 30
2-2 پیشینه­ی تحقیق در جهان.. 38
 
فصل سوم: مواد و روش ها
3-1 منطقه مورد مطالعه. 50
3-2 ایستگاه های مورد مطالعه. 50
3-3 اقلیم وهواشناسی منطقه. 54
3-4 تجزیه وتحلیل داده‌ها 57
3-5 روش تحقیق.. 58
3-6 آزمون‌های آماری جهت بررسی روند. 58
3-6-1 آزمون من کندال روش اول.. 60
3-6-2 آزمون آماری من –کندال روش دوم. 64
3-6-3 تخمین گر سِن.. 67
 
فصل چهارم: نتایج وبحث
4-1 مشخصات کلی بارش منطقه. 70
4-2- بررسی روند بارش منطقه در دوره 44 ساله (2008-1965 ) 71
4-2-1 بررسی آماری تغییرات زمانی.. 71
4-2-2 بررسی نتایج آزمون ترسیمی من کندال روش اول.. 76
4-2-3- پهنه‌بندی نتایج آزمون من-کندال   دوره 44 ساله. 90
4-2-4- بررسی آماری تغییرات مکانی.. 92
4-3  ارتباط بین دما با بارش…. 95
 فصل پنجم: نتیجه گیری
5-1 نتیجه‌گیری.. 96
5-2 پیشنهادات ………. 97
منابع و مآخذ. 99
الف) منابع فارسی.. 99
ب) منابع لاتین.. 102
ضمائم.. 111
چکیده
هدف از انجام این پایان‌نامه، بررسی روند تغییرات بارش سالانه 37 ایستگاه منتخب در کل ایران با بهره گرفتن از روش ناپارامتری می‌باشد. دو آزمون من کندال و تخمین گر سن که جزء متداول‌ترین روش‌های ناپارامتری به شمار می‌روند، جهت تحلیل رونده داده‌های بارندگی و دما در مقیاس‌های سالانه به کار گرفته شدند. 37 ایستگاه سینوپتیکی واقع در حوزه ایران که در بازه زمانی 1965 تا 2008 دارای آمار بودند انتخاب، و دو آزمون فوق بر روی داده‌های آنها اعمال گردید، و نتایج حاصل از این دو روش با هم مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که کارایی دو روش فوق در تحلیل روند بارندگی‌ها ودما در بیشتر مواردشبیه هم است. و نشان دهنده وجود روند کاهشی معنی‌دار برای مجموع بارش سالیانه و روند مثبت معنی‌دار برای دمای متوسط سالیانه می‌باشد.
کلید واژه ­ها:  تحلیل روند، بارش، روش ناپارامتری، من کندال، تخمین گرسن
 
مقدمه
یکی از روش های متداول جهت تحلیل سری‌های زمانی هیدرومتئورولوژیکی، بررسی وجود یا عدم وجود روند در آنها با بهره گرفتن از آزمونهای آماری می‌باشد. اصولاً وجود روند در سری‌های زمانی هیدرومتئورولوژیکی ممکن است ناشی از تغییرات تدریجی طبیعی و تغییر اقلیم یا اثر فعالیتهای انسانی باشد(بروک و کارتز 1953،414). اثبات وجود روند معنی‌دار در یک سری زمانی بارندگی به تنهایی نمی‌تواند دلیل قاطع بر وقوع تغییر اقلیم در یک منطقه باشد، بلکه فرض رخداد آن را تقویت می کند(سیرانو و همکاران 1999، 86).
همانند بسیاری از پدیده های طبیعت، آب و هوا نیز متغیر است. اقلیم تأثیر مستقیم در شدت و توزیع بارش‌ها دارد، که این به نوبه خود اثر زیادی برروی فرسایس خاک، نوسانهای سطح سفره‌های آب زیرزمینی و وقوع سیل بجا می‌گذارد، انجام پژوهش‌های مرتبط باتغییر اقلیم برای آمادگی هرچه بیشتر جهت مقابله با هزینه‌های خسارت بار ناشی از این تغییر بسیار ضروری می‌باشد.
ایران با مساحتی در حدود 1648000 کیلومتر مربع در جنوب غرب آسیا قرار گرفته و تقریبا از 25 تا 40 درجه شمالی و 24 تا 64 درجه شرقی گسترش دارد.
رشته کوههای اصلی ایران، البرز و زاگرس می‌باشند که به ترتیب از غرب به شرق و از شمال به جنوب شرق امتداد دارند. این رشته کوهها نقش بسیار مهمی در توزیع ناهمگون زمانی و مکانی بارندگی در کل کشور ایفا می‌کند.
آگاهی ازروند تغییرات بارش یک مکان می‌تواند بسیاری از مدیران و دست‌اندرکاران مرتبط با آب را نسبت به تصمیم‌گیری‌های آینده خود در ارتباط با اجرای پروژه‌های عمرانی یاری دهد. اقلیم ایران به استثنای سواحل شمالی و منطقه کوهستانی غرب کشور، خشک و نیمه خشک است.
قرارگیری بخش‌های زیادی از ایران در کمربند خشک و نیمه‌ خشک جهان ازیک سو و داشتن نقش تعیین کننده‌ای که نزولات جوی در تأمین آب کشور برعهده درند از سوی دیگر، باعث شده که آگاهی بیشتر نسبت به روند تغییرات بارش ایران از اهمیت چشم‌گیری برخوردار باشد.

آب و هوای ایران با تابستان‌های گرم و خشک و زمستان های سرد به ویژه در قسمتهای داخلی کشور، بی‌نهایت قاره‌ای است. دامنه تغییرات دمای هوا در ایران در حدود 22 تا 26 درجه سانتی‌گراد است. دوره بارندگی در بخش‌های عمده ایران از آبان تا اردیبهشت به طول می‌ انجامد و در پی آن دوره خشک و گرم فرا می‌رسدکه از اردیبهشت تا آخر مهرماه ادامه دارد. میانگین بارندگی در ایران در حدود 240 میلی‌متر است که بیشترین میزان آن در دشتهای حاشیه دریای‌خزر و دامنه‌های البرز و زاگرس به ترتیب با 1800 و 480 میلی‌متر روی می‌دهد. با وارد شدن به دشتهای داخلی شرق و مرکز ایران مقدار بارندگی با پیروی از توپوگرافی محل به کمتر از 100 میلی‌متر کاهش می‌یابد.
از نظر سینوپتیکی اب و هوای بیشتر بخش‌های ایران به ویژه در دوره گرم سال، تحت تأثیر سامانه پرفشار جنب حاره قرار دارد. این پدیده باعث به وجود آمدن تابستانهای بسیار گرم و خشک در این مناطق می‌شود.
قسمت عمده بارندگی در گستره ایران به وسیله سامانه‌های مدیترانه‌ای تولید می‌شوند که از غرب به شرق در بستر بادهای غربی به ایران وارد می‌شوند. تغییرات سامانه‌های سینوپتیکی و تغییرات سال به سال در تعداد سامانه‌های که به ایران وارد می‌شوند، عامل اصلی ضریب تغییرات بزرگی سالانه در کشور به شمار می‌رود.
سامانه‌های جبهه مدیترانه‌ای که در ارتباط با جریانهای هوای غربی وارد کشور می‌شوند، بخش اصلی بارندگی‌های کل کشور را در آخر پاییز و فصل زمستان تأمین می‌کنند. علاوه بر سامانه‌های جبهه‌ای مدیترانه‌ای، سامانه‌های باران‌آور سودانی نیز که از جنوب‌غرب وارد ایران می‌شوند، سهم عمده‌ای از بارندگی‌های غرب و جنوب‌غرب ایران را تشکیل می‌دهند. در منطقه کوهستانی شمال‌غرب کشور رگبارهای تندری و همرفتی از فرایندهای اصلی جوی هستند که موجب بروز بارندگی در فصل بهار و ابتدای تابستان می‌شوند. این سامانه‌های باران‌آور تنها در بخش‌های غربی کشور فعال هستند و زمانی که به مرکز و شرق کشور می‌رسند، رطوبت کافی برای تولید ابر و بارش ندارند، از این رو منطقه مرکزی و شرقی کشور مستعدترین منطقه برای بروز خشکسالی است. زیرا تغییرپذیری درون سالی و بین سالی بارندگی در این منطقه بسیار زیاد است و مقدار بارندگی سالانه و ماهانه از ضریب تغییرات بزرگی برخوردار است. این منطقه که بیش از نیمی از کشور را در بر می گیرد، به وسیله کوههای البرز و زاگرس احاطه شده است.
کوههای زاگرس همانند یک دیوار، رطوبت سامانه‌های باران‌آور را می‌گیرد؛ در نتیجه هوایی که به این منطقه می‌رسد، پتانسیل لازم را برای ایجاد بارندگی ندارد. این پدیده موجب بی‌نظمی بسیار زیادی، در بارندگی این منطقه می‌شود. نبود بارندگی از اردیبهشت تا مهر ماه به همراه دمای زیاد موجب تبخیر و تعرق شدید و در نتیجه کمبود شدید آب می‌شود.
نوسانات بارندگی عموماً بیشترین تأثیر را بر اقتصاد کشورهای غنی و فقیر داشته و خواهد داشت. اهمیت و دامنه این تغییرات به حدی است که می‌تواند موجبات بحران‌های سیاسی اجتماعی را فراهم نموده و حتی سقوط یا دوام دولت ها را موجب می‌گردد.
بیشتر انرژی مصرفی بشر سوخت‌های فسیلی از جمله روغن، بنزین و موارد مشابه می‌باشد. مصرف این سوخت‌ها سبب می‌شود غلظت گاز دی‌اکسیدکربن که از گازهای گلخانه‌ای اصلی محسوب می‌شود در اتمسفر افزایش یابد. این گازها اتمسفر و فضای اطراف زمین را به صورت یک محفظه درآورده به طوری که طول موجهای بلند منعکس شده از زمین نمی‌توانند از آن خارج شوند و این عمر باعث گرم شدن لایه سطحی زمین و لایه‌های زیرین اتمسفر و در نهایت گرم شدن زمین و اتمسفر می‌شود. تغییر در زمان و مقدار بارش موثر، به نحوی که در زمستان بارش بیشتر و در تابستان بارش کمتر می‌شود، تغییر مقدار بیشینه ،کمینه و میانگین بارش، تغییر در بیشینه و کمینه درجه حرارت، به طوری که تابستان‌ها گرمترو زمستان‌ها سردتر می‌شوند، که این مسئله موجب می‌شود اقلیم منطقه تحت تأثیر این پدیده، به سمت اقلیم خشک حرکت کند. تغییر در زمان ذوب برف، تغییر طول دوره رشد و زمان برداشت گیاهان، افزایش ارتفاع از سطح آب دریاها و اقیانوس‌ها، نازک شدن و کاهش مساحت یخ ها در قطب شمال، تغییر در میزان و کیفیت منابع آبی را می‌توان به عنوان اثرات مهم این پدیده ذکر نمود.
از طرفی افزایش گازهای گلخانه‌ای در هر منطقه اثر یکسانی ندارد و در برخی نواحی سبب افزایش و در بعضی نواحی موجب کاهش بارش می‌شود. تغییر الگوی دمایی و نوسان‌های محسوس در میزان بارندگی که از علائم قابل توجه پدیده تغییر اقلیم می‌باشد، اثرات نامطلوبی همچون کاهش منابع آب، افزایش سطح دریا، تخریب جنگل‌ها، تناوب و تشدید خشکسالی و تهدید سلامت انسان‌ها را به دنبال خواهد داشت و این امر به صورت غیر مستقیم منجر به آسیب‌های اقتصادی به کشورها در اثر مقابله با این اثرات خواهد گردید.
دو نوع اسیب‌پذیری به خاطر افزایش بارش مورد توجه می‌باشد:1-تغییراتی در نرخ بارش میانگین در مناطقی که کشاورزی دیم دارند. 2-تغییراتی در فراوانی وقایع غیرمترقبه  بارش در مناطقی که مساعد سیل و طوفان می‌باشند. در مورداول افزایش بارش در مناطق وابسته به بارش می تواند سودآور داشته باشد.
درحالی که کاهش بارش می تواند تأثیر منفی داشته باشد در مناطق خشک و نیمه خشک که فراهم نمودن آب شرب مشکل اساسی می‌باشد، تغییر اقلیم باعث مشکلات جدی در زمینه تأمین آب شرب در این مناطق خواهد شد. همچنین افزایش سیل و طوفان در مناطقی که مستعد این پدیده‌ها می‌باشد، باعث افزایش آلام مردم می‌گردد. اجرای طرح‌های کنترل سیلاب در این مناطق آسیب‌پذیری جامعه را کاهش می‌دهند. از آنجایی که این گونه طرح ها مستلزم صرف بودجه هنگفتی است، اطلاع در زمینه تغییر اقلیم در آینده در مناطق مورد نظر ضروری می‌باشد. غیر محتمل است که تمامی تغییرات هیدرولوژیکی ناشی از تغییر اقلیم سودمند باشد. برای مناطق مختلف تأثیر تغییر اقلیم و میزان خسارت و سودمندی آن متفاوت می‌باشد.
مطالعات انجام شده در سال‌های اخیر، که در فصل سوم شرح داده می‌شود، نشان دادند که پدیده النینیو نوسانات جنوبی[1] ( ENSO)به عنوان یک عامل مهم جهت توجیه واریانس بارندگی در مناطق مختلف جهان و از جمله ایران به کار رفته است.
شاخص بارش نوسانات جنوبی ESPI[2] که به عنوان معیاری برای وقوع النینیوولانینا می‌باشد، با در نظر گرفتن دوره 1990-1961 میلادی(مطابق با طولانی ترین دوره بارش) به صورت ماهانه مورد استفاه قرار می‌گیرد. تغییرات در نوسانات اطلس شمالی (NAO)[3] برای شرح افزایش و کاهش بارش در سال‌های تغییر در ایستگاه های مورد مطالعه به کارگرفته می‌شود.
این تحقیق تغییرات بارش سالانه در تمام ایستگاه های کشور را از سال 1965 تا 2008 را مورد بررسی قرار می‌دهد. هدف از این مطالعه، به طور کلی بررسی روند تغییر خصوصیات بارش در کل کشور به لحاظ تغییرات زمانی و مکانی آن، وارتباط ان با دمای منطقه و شناسایی آستانه‌های تغییر اقلیم و ارتباط این تغییرات با ناهنجارهای جهانی به همراه تعیین مناطقی که این تغییرات حداکثر بوده، به منظور مدیریت منابع آب بلند مدت منطقه است.
روش آماری مورد استفاده شامل روش ناپارامتری من – کندال وتخمین گر سن می‌باشد.
ساختار کلی پایانامه
1ـ در فصل اول پس از ارائه تعاریف کلی به تشریح مسئله بارش وتغییر اقلیم وجوانب مختلف پرداخته میشود.
2ـ در فصل دوم پیشینه تحقیق در ایران وجهان مورد بررسی قرار میگیرد.
3ـ در فصل سوم داده‌ها وایستگاه‌های مورد مطالعه معرفی واز لحاظ اقلیمی مورد بررسی قرار گرفته ودر مورد روش‌های تحقیق به تفصیل اورده شده است.
4- نتایج به دست امده برای همه ایستگاه‌ها بحث شده ودر پایان نتیجه‌گیری وپیشنهادات ارائه گردیده است.
1-1 بیان مسأله
افزایش سریع جمعیت كه از قرن گذشته شروع شده است همراه با افزایش نیاز به مواد غذایی و نیاز به انرژی كه خود از توسعه شتابان صنعتی ناشی می‌شود باعث استفاده از منابع سوخت فسیلی و افزایش میزان گازهای گلخانه‌ای گردیده‌ است. افزایش غلظت این گازها كه عمدتا شامل  CO2،CH4  ، H2O و N2O می‌گردند باعث به تله افتادن انرژی بازتاب شده توسط كره زمین و در نتیجه افزایش تدریجی دما می‌شود.
هوگتون و همكاران (1996) معتقدند كه اگر افزایش گازكربنیک با همین شدت ادامه یابد دمای كره‌ی زمین به گرمترین میزان در چهل میلیون سال گذشته خواهد رسید. او گرمایش زمین در اثر پدیده‌ی گلخانه‌ای را باعث تاثیر بر دمای آب، الگوی بارندگی، شدت تبخیر و تعرق، زمانبندی و بزرگی سیلابها و فراوانی و شدت طوفانها می داند.
هیات بین دول تغییر اقلیم (IPCC) با برگزاری نشستها وتهیه نشریاتی نسبت به تعیین سناریوهای آینده كره‌ی زمین ناشی از افزایش گازهای گلخانه‌ای در حالات مختلف و با بهره گرفتن از مدلهای عمومی گردش جو (GCM) پرداخته است.
بی‌شك تغییر در دمای هوا علاوه بر تاثیر بر تبخیر و تعرق از سطح خاك و گیاه بعلت تغییراتی كه بر ذخیره سطحی و زیر سطحی آب در خاك ایجاد می‌كند، می تواند اثر مستقیمی بر روی میزان سیلاب و فراوانی آن بجا گذارده و آبنمود سیلابها را با تغییرات اساسی روبرو كند. نظر به اهمیت سیلابها در طراحی مخازن سدها و سرریز احداثی اثر مستقیم تغییر در سیلابها در طراحی و هزینه‌های احداث سدها خواهد بود كه ریسك خطر را افزایش می‌دهد و تبعا هزینه مقابله با خطر را افزایش خواهد داد. چراكه تغییر در میزان سیلابها باعث تغییر در دبی سیلابهای با دوره بازگشت مشخص می‌گردد و از طرف دیگر تغییر در آبنمود سیلاب ورودی مخزن می‌تواند باعث تغییر در پاسخ مخزن ودرنتیجه تغییر در حجم تعدیل طغیان و منحنی فرمان سد گردد. از سوی دیگر رخداد خشكسالی با دوره بازگشت بالا كه ناشی از تغییرات اقلیمی می‌تواند باشد نیازمند نوعی سازگاری جدید در بهره برداری از منابع آب و خاك تحت شرایط جدید برای تطابق نیازها و منابع می‌باشد. وقوع خشكسالی با تداوم بالا پتانسیل سیل‌خیزی حوضه را بخصوص در اولین بارندگیها بمیزان قابل توجهی بالا می‌برد.‌ در حوضه‌های با بارشهای بشكل برف جبهه‌های گرم باران‌زا می‌تواند حجم عظیمی از سیلاب را در اثر ذوب ناگهانی برف ذخیره شده در حوضه تشكیل دهد كه سیلابهای زمستان سالهای 1383 و 1384 در استان چهارمحال و بختیاری نمونه‌ای از این سیلابها بود.
بستر مناسب از عنصر بارش و دما برای مطالعه تغییر اقلیم در کشور، داده‌های شبکه ایستگاه‌های سینوپتیک سازمان هواشناسی است که به طور عمده از سال 1951 کار دیدبانی عناصر اقلیمی جوی را در چارچوب دستورالعمل‌های سازمان هواشناسی جهانی شروع کرده‌اند.‌ گرچه در ایران تعداد محدودی ایستگاه با سنوات آماری حدود 100 سال و آن هم با داده‌های ناقص وجود دارد، ولی از میان این ایستگا‌‌‌هها نیز ایستگاه بوشهر دارای طولانی‌ترین آمار از سال 1878 به بعد می‌باشد که در مقایسه با بعضی از کشورها که بیش از 200 سال آمار داده‌های هواشناسی دارند، کم است. مسلم است بررسی تغییرات بارش و سایر عناصر اقلیمی در دوره‌های طولانی‌تر می‌تواند نتایج قابل قبول‌تری را به دنبال داشته باشد.(عسگری ورحیم زاده ،1385).
تغییر اقلیم و متعاقب آن تغییر در منابع آب به لحاظ پراكندگی مكانی و زمانی در تطابق با تغییر در الگوی مصارف (ازنظر میزان و توزیع زمانی نیازها) مدیران را ناچار به اتخاذ تصمیمات جدید مبتنی بر رویكرد سازگاری با اقلیم می‌كند كه در این رویكرد جدید هدف اولیه به حداقل رساندن پیامدهای نامطلوب تغییر اقلیم و حداكثر استفاده از شرایط جدید جهت نیل به توسعه پایدار است.
اصولاً وجود روند در سری‌های زمانی هیدرولوژیکی، ممکن است ناشی از تغییرات تدریجی طبیعی و تغییر اقلیم یا اثر فعالیت‌های انسانی باشد (بروک و کارتز، 1953). اثبات وجود روند معنی‌دار در یک سری زمانی بارندگی به تنهایی نمی‌تواند دلیلی قاطع بر وقوع تغییر اقلیم در یک منطقه باشد بلکه فرض رخداد آن را تقویت می کند (سیرانو و همکاران، 1999).
در این پایان‌نامه روند تغییرات حداکثربارش ومجموع بارش ودمای سالیانه در ایستگاه های هواشناسی كل كشور مورد بررسی قرار می‌گیرد.
1-2 اهمیت وضرورت تحقیق
1ـ انجام پژوهش‌های مرتبط با تییر اقلیم برای آمادگی هرچه بیشتر جهت مقابله با هزینه‌های خسارت بار ناشی از این تغییر بسیار ضروری می‌باشد.
2ـ آگاهی ازروند تغییرات بارش یک مکان می تواند بسیاری از مدیران و دست اندرکاران مرتبط با آب را نسبت به تصمیم‌گیری‌های آینده خود در ارتباط با اجرای پروژه‌های عمرانی یاری دهد.
3ـ قرارگیری بخش‌های زیادی از ایران در کمربند خشک و نیمه خشک جهان ازیک سو و داشتن نقش تعیین کننده‌ای که نزولات جوی در تأمین آب کشور برعهده درند از سوی دیگر ، باعث شده که آگاهی بیشتر نسبت به روند تغییرات بارش ایران از اهمیت چشم گیری برخوردار باشد.
1-3 اهداف تحقیق
به طور کلی بررسی روند تغییر خصوصیات بارش در کل کشور به لحاظ تغییرات زمانی و مکانی آن، وارتباط ان با دمای منطقه و شناسایی آستانه‌های تغییر اقلیم و ارتباط این تغییرات با ناهنجارهای جهانی به همراه تعیین مناطقی که این تغییرات حداکثر بوده، به منظور مدیریت منابع آب بلند مدت منطقه است.

بطورخلاصه این سازه‌ها به قرار زیر می‌باشند
الف- سازه‌های مستهلک کننده انرژی در جهت افقی در این سازه‌ها که اکثراٌدر پایین دست سر ریز سدها (سر ریز اوجی ) و در کانالها و در انتهای شیب شکن‌ها دیده می‌شوند انرژی آب به صورت جهش هیدرولیکی تلف می‌شود که انواع حوضچه‌های آرامش از این نوع می‌باشند.
ب- سازه‌های مستهلک کننده انرژی در جهت عمودی: این سازه‌ها اکثراٌ در کانالهای آبیاری مورد استفاده قرار می‌گیرند که از آن جمله می‌توان به حوضچه ای منی فولد (mani fold)، چاه آرامش و انواع فلیپ باکت‌ها اشاره کرد.
ج- سازهای مستهلک کننده انرژی در دو جهت عمودی و افقی: این سازه‌ها شامل انواع شیب شکنهای قائم و مایل می‌باشد که اکثراٌ در کانال‌های آبیاری استفاده می‌شود.
باتوجه به مطالب بالا یکی از معمول ترین روش‌های استهلاک انرژی در جهت افقی ایجاد پرش هیدرولیکی است پرش هیدرولیکی یا جهش آبی پدیده است جالب که بدلیل کاربرد بسیار آن در علم  هیدرولیک مطالعات بسیاری  
بر روی آن صورت گرفته است پرش هیدرولیکی پدیده­ای است که در اثر تغییر جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی رخ می دهد. همزمان ‌با این کار آشفتگی­های زیادی بصورت گرداب­های شدید و جریان غلتابی معکوس ایجاد می‌شو دکه این غلتاب‌ها باعث ورود مقدار قابل ملاحضه ای هواشده و سطح آب دارای ظاهری سفید، کف آلود و آشفته می‌شود.
این آشفتگی­ها، غلتاب­ها و ورود هوا به داخل آب باعث می‌شوندکه از انرژی آب درحد بالائی کاسته شود.
در یک پدیده جهش آبی می‌بایست عمقهای  y1 و y2 (عمق‌های متناظر) طول پرشLj، میزان افت انرژی، توزیع فشار، پروفیل سرعت اندازه گیری گردد. یکی ازخصوصیات مهم جهش آبی طول جهش می‌باشدکه بدست آوردن آن بسیارمهم بوده زیرابرطول حوضچه آرامش تأثیرمستقیم دارد. مواردکاربرد پرش هیدرولیکی به شرح ذیل است.

• کاهش انرژی آب درجریان ازروی سدها، سرریزها، و دیگر سازه‌های هیدرولیکی و نهایتاٌ محافظت ازقسمت‌های پائین دست.

2- افزایش سطح آب در کانال‌ها به منظور پخش آب.
3- افزایش دبی خروجی از زیر دریچه‌ها با دور نگه داشتن سطح یا یاب.
4- کاهش فشار بالابرنده در زیر سازه‌ها با افزایش عمق آب در دامنه سازه.
5- مخلوط نمودن مواد شیمیائی جهت تصفیه آب یا فاضلاب و نیز جهت مصارف کشاورزی
6- جدا نمودن هوای محبوس ازجریان­های موجود درکانال‌های باز دایروی.
بنابراین برای اینکه پرش درست در پائین دست سازه ایجاد شود و از منتقل شدن آن به پائین دست جلوگیری شود می‌بایست از حوضچه‌های آرامش استفاده کرد. این حوضچه‌ها مقاطع مستطیلی بوده و دیواره‌های آن ازبتن می‌باشد.
پس می‌بایست در پائین دست سازه یک کف افقی بتنی درست کرد و عمق پایاب لازم (عمق در پائین دست جهش در کانال ونه عمق ثانویه ) جهش را در آن ایجاد کرد تاعمق ثانویه جهش برابر آن عمق گردید در آن صورت پرش هیدرولیکی اتفاق خواهد افتاد چنانچه عمق پایاب موجود کم باشد در آن صورت برای اینکه جهش قطعاٌ ایجادشود می‌بایست کمی‌ کف حوضچه را پائین­تر آورد یا در انتهای کف افقی یک دیواره کوتاه قائم (پله) ایجاد کرد و سپس بوسیله این عمل اطمینان می‌یابیم که پرش قطعاٌ تشکیل می‌شود ولی این نکته مهم است که طول پرش بعضاٌ 1/6 برابر عمق ثانویه است و این طول زیادی را در بر می‌گیرد که چون سازه‌ها بتنی است باعث بالا رفتن هزینه می‌شود. بنابراین در طرح حوضچه‌های آرامش از بلوکهای ابتدائی، انتهائی و یا میانی نیز استفاده می‌کنند که به کوچکتر شدن طول حوضچه کمک می‌کند. پس اهداف اصلی ساخت حوضچه‌های آرامش یکی تثبیت پرش هیدرولیکی است و دیگری کمک به ایجاد پرش هیدرولیکی است. کوتاه­تر شدن طول پرش فقط به کم شدن هزینه‌ها کمک خواهد کرد. بدین جهت حوضچه‌های آرامش مختلفی مورد آزمایش قرار گرقتند که هر کدام برای یک نوع پرش شرح داده شده مفید می‌باشد این حوضچه‌ها پس از آزمایش بسیار و قطعی شدن آنها بصورت تیپ در آمده اند و در حال حاضر برای طراحی هر کدام از آنها می‌توان به تیپ اصلی آنها مراجعه کرد. بطور کلی دو نوع کلی حوضچه‌های آرامش وجود دارد یکی حوضچه‌های آرامش استاندارد USBR که خود به چندین نوع تقسیم می‌شود و یکی حوضچه آرامش استاندارد SAF که شرح آنها ذیلاٌ آورده می‌شود
در هفتاد سال گذشته، به دلیل اهمیت و کاربرد بسیار زیاد پرش هیدرولیکی مطالعات گسترده ای در این مورد انجام گردیده است.
پرش هیدرولیکی که در بستر‌های صاف، افقی و با شکل حوضچه منشوری اتفاق می‌افتد بنام پرش هیدرولیکی کلاسیک نام­گذاری شده است که دارای الگوی جریان دو بعدی می‌باشد این نوع پرش، پیش از این توسط محققین  بزرگ، مورد مطالعه قرار گرفته است. اهداف اصلی مطالعات ایشان، ایجاد روابط برای پیش بینی خصوصیات پرش نظیر طول پرش، عمق پایاب مورد نیاز. میزان استهلاک انرژی، توزیع سرعت جریان، نوسانات فشار، پروفیل سطح آب در طول پرش بوده است نتایج تحقیقات نشانگر آن است که زبری بستر در جهت کاهش طول پرش هیدرولیکی و عمق پایاب مؤثر است با توجه به اهمیت دو پارامتر طول پرش هیدرولیکی  و عمق پایاب در کم کردن هزینه‌های طراحی وساخت مستهلک کننده انرژی، همچنان نیاز به مطالعات در این مورد احساس می‌گردد. طی آخرین مطالعات انجام گرفته توسط ایدو راجاراتنام (2002) که از بستر مواج استفاده شده است نتایج آزمایشگاهی نشان داد که در صورت مواج بودن بستر، مقدار طول پرش و عمق پایاب بطور چشمگیری کاهش خواهد بافت همچنین به تحقیقات شفاعی و ایزدجو (2003) می‌توان اشاره کرد. آنها در تحقیقات خود با قرار دادن زبری‌های موجی شکل دربستر حوضچه آرامش نشان دادند که طول پرش هیدرولیکی تا 50% نسبت اعماق مزدوج نیز تا 30% کاهش یافته است مطالعات کارولو و همکاران (2007) نیز که روی بستر زبر شده توسط مصالح رودخانه‌ای نشان داد که طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه کاهش چشمگیری داشته است.
1-2- ضرورت تحقیق
پرش هیدرولیکی متداول­ترین روش جهت استهلاک انرژی در پایین دست سازه‌هایی هیدرولیکی می‌باشد در مستهلک کننده‌هایی انرژی از نوع پرش معمولا ٌبا کمک بافل و در داخل حوضچه آرامش ایجاد می‌شود تاکنون مطالعات گسترده ای در زمینه انواع حوضچه‌های آرامش صورت گرفته است
هدف همه این  مطالعات  بوجود آوردن حوضچه‌های اقتصادی بوده است.
پارامترهایی چون طول حوضچه، ضخامت دال کف، عمق پایاب مورد نیاز از جمله پارامترهای مهمی‌هستند که بر اقتصاد کردن سازه حوضچه آرامش تأثیر فراوانی دارند اخیراٌمطالعه مقدماتی نشان داده که زبر بودن کف حوضچه‌های آرامش باعث کاهش طول حوضچه و کاهش عمق پایاب مورد نیاز می‌گردد.{اید وراجااتنام 2002}. این مطالعه امید زیادی برای ایجاد حوضچه‌های اقتصادی تررا فراهم کرده است.
1-3- فرضیه تحقیق
این تحقیق بر این فرضیه استوار است که ارتفاع و عرض‌هایی مختلف زبری در کف بستر از طریق افزایش تنش برشی و در نتیجه تلاطم بیشتر جریان می‌تواند باعث تغییراتی در خصوصیات پرش هیدرولیکی و کاهش طول پرش و عمق پایاب شود که نهایتاٌ می‌توان سازه‌های مستهلک کننده انرژی اقتصادی تری طراحی کرد.
1-4- اهداف مطالعه حاضر
بطور کلی با توجه به مطالعات ارائه شده  اهداف این مطالعات را می‌توان به شرح ذیل بیان کرد :

• بررسی و ضعیت هیدرولیکی پرش در بستر زبر و اندازه ­گیری مشخصات پرش نظیر طول پرش و عمق پایاب در پرش هیدرولیکی با ابعاد‌های متفاوت زبری بستر برای اعداد فرود متفاوت
• برآورد میزان تأثیر ابعاد متفاوت زبری بستر بر مشخصات پرش هیدرولیکی و مقایسه آن با پرش کلاسیک
• افت انرژی پرش در بستر و مقایسه آن با پرش کلاسیک
• برآورد تنش برش کف در پرش هیدرولیکی با ابعاد‌های مختلف زبری بستر و مقایسه آن با حالت کلاسیک
• ارتباطات ایجاد شده بین عوامل هیدرولیکی پرش در بستر زبر به صورت بدون بعد.

1-5- روش تحقیق
برای رسیدن به اهداف این تحقیق نیاز به انجام آزمایش‌های مختلف می‌باشد. ابتدا منابع مهم در زمینه پرش هیدرولیکی کلاسیک و پرش بر روی بستر‌های زبر جمع آوری و مورد بررسی قرار گرفته است سپس اقدام به ساخت یک دستگاه فلوم آزمایشگاهی شد . فلوم آزمایشگاهی به طول 8 متر عرض 35/0 متر و ارتفاع 4/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران دانشگاه آزاد واحد یاسوج مورد استفاده قرار گرفت.
1-6-  مطالب این پایان نامه
به منظور ارائه بهتر کارهای‌ انجام شده در این مطالعه سعی گردیده است، که موضوعات مورد و مطالعه در فصول جداگانه ارائه شود و در فصل ابتدا، بر منابع و تحقیقات انجام شده قبلی، انجام گردد و سپس روش انجام آزمایشات و نتایج ارائه شود.
 
2-1- مقدمه    

با توجه به اینکه بررسی خصوصیات مربوط به پرش هیدرولیکی مستلزم آشنایی با مفاهیم هیدرولیکی بسیاری می­باشد که با دانستن آنها شناخت این پدیده عمیق­تر صورت خواهد گرفت، از این رو در بخش­های مختلف این فصل برخی از مفاهیم کلی مربوط به هیدرولیک مجاری باز بیان شده و در ادامه مبانی مربوط به جهش­های هیدرولیکی کلاسیک تشریح می­گردد. همچنین در انتها به روش های موجود برای کنترل پرش هیدرولیکی اشاره خواهد شد.
پرش هیدرولیکی می ­تواند روی کف­های نسبتاً افقی و یا کف­های شیب­دار با مانع و یا بدون مانع به وجود آید و بدیهی است بسته به این که در کدامیک از موقعیت­های مذکور پرش حاصل گردد دارای خصوصیات کاملاً متفاوتی خواهد بود.
با توجه به سادگی هندسه آبراهه پرش های کلاسیک و اهمیتی که این سادگی در طراحی حوضچه­های آرامش دارد، پرش هیدرولیکی کلاسیک طی هفتاد سال اخیر دارای اهمیت ویژه­ای بوده است. این پدیده در قرن 16 توسط لئوناردو داوینچی توصیف گردیده است اما از سال 1820 که بیدونه ایتالیایی نتایج اولین آزمایش را چاپ کرد، مورد توجه خاص قرار گرفت. (ماکاگنو 1967 بخش­های مهم آزمایشات بیدونه را ارائه داده است). بخش­های مهم و جالب آن شامل موارد (به نقل از هاگر 1992).
– نسبت عمق­های متناظر بالادست و پائین دست پرش.
– طول پرش که از پنجه پرش تا ناحیه عمق پایان اندازه ­گیری گردیده بود.
نسبت عمق­های متناظر با بهره گرفتن از معادله مومنتم به خوبی توسط بلانگر (1838) پیش بینی گردید. مطالعات تئوری و آزمایشات بیشتری توسط برسی فرانسوی (1860) انجام شد. بزین و دارسی (1865) و بوزینسک (1877). فورشهایمر (1914 و 1925) به خوبی خلاصه ای از مطالعات پرش هیدرولیکی را ارائه نمودند. اطلاعات آزمایشگاهی زیادی توسط گیبسون (1914) برای اعداد فرود تا 6/8 ارائه گردید. مطالعات مولر (1894) را می توان به عنوان یک نمونه از یک روش متفاوت در قیاس با مطالعات فرانسوی­ها در زمینه هیدرولیک در نظر گرفت. مطابق بررسی بعمل آمده توسط هاگر، اطلاعات سایر کشورها در این خصوص بدست نیامده است.
اولین مطالعه آزمایشگاهی سیستماتیک بر روی پرش هیدرولیکی کلاسیک توسط سفرانز (1927و 1929) انجام شده اگرچه هینز (1920)، استیونس (1925)، لوی و المز (1927) و منتقدین آنها در مورد اینکه پرش به چه چیزی اتلاق می شود بحث­هایی داشته اند اما مقاله سفرانز (1927) خلاصه ای از مطالعات پیشین از جمله اطلاعات بیدونه، دارسی بزن، فریدی مریمان (1895) را دارا است. همچنین اطلاعات سازمان محیط زیست میامی (ریگل و بیبه 1917)، هورتون (1916) و کنیسون (1916) در آن گنجانده شده است. براساس مطالعات انجام شده توسط کنسیون و سفرانز و فلش بارت (1929) محاسبه عمق­های متناظر با بهره گرفتن از معادله مومنتم در سطح عمومی پذیرفته شد.
سفرانز (1929) پروفیل پرش­ها را در محدوده جریان غلطابی مشخص نمود و طی آن معادله­ای را برای محاسبه طول جریان غلطابی[1] ارائه داد. ضمناً استهلاک انرژی را به حرکت غلطابی جریان در ناحیه غلطابی نسبت داد و در آخر اولین دوره تحقیقاتی پرش­های هیدرولیکی، مبانی محدوده طولی و ارتفاعی پرش را تعیین نمود. در دهه سی میلادی مهندسین هیدرولیک آلمانی مطالعات مربوط به پرش هیدرولیکی را تحت تأثیر قرار دادند. سفرانز (1930) استهلاک انرژی جریان غلطابی را مورد بررسی قرار داد و همچنین طول جریان غلطابی را براساس مطالعات این واچرز (1930)، پیتر کوسکی (1932) و مطالعات قبلی خودش دوباره تحلیل نمود.
در طول دوره دوم مطالعه مربوط به پرش­ها، عمده مطالعات و نتایج توسط ایالات متحده آمریکا بدست آمد که طی آن بخماتف (1932) در مورد جریان آبراهه­ های باز بحث نمود و راس (1934) فرضیه اعداد بدون بعد که عدد فرود از شاخص های مهم پرش­های هیدرولیکی می باشد را ارائه نمود.
هوک (1934) پرش­های بزرگ و همچنین عکس­برداری از آن­ها را گزارش نمود و دراموند (1935) یک رویه ساده طراحی را ارائه نمود. بخماتف و ماتزکه (1936) پروفیل­های بدون بعد سطح آزاد آب و همچنین داده ­های آزمایشی عمق­های متناظر و طول پرش را ارائه نمودند. سومین مطالعه انجام شده در خصوص طراحی توسط اسکوبی (1939) ارائه گردید. مور (1943) وضعیت ایجاد پرش در انتهای شیب شکن­ها و همچنین انواع فرم­های پرش و پروفیل­های سطحی را مورد بررسی قرار داد و بخماتف و ماتزکه به هنگام بررسی این مقاله ایده توزیع سرعت را ارائه دادند.
سایر مطالعاتی که در این میان حائز اهمیت هستند توسط اسمتانا (1933 و 1935) در چکسلواکی، ویسیکی (1931) در سوئیس، جونز (1928) و انگل (1933) در انگلیس، لیندکویست (1927 و 1933) در سوئد، اسکاند (1938 و 1946) در فرانسه، فرگلیو (1939) در ایتالیا و توسط محققین روس از جمله آروین (1935) و سوتوسو (1935) ارائه گردیده است. نقد و بررسی­های مهمی نیز توسط شوکلیچ (1935)، سیترینی (1939) و بعد از آن توسط جیگر (1949) انجام شد. دوره دوم مطالعات پرش های هیدرولیکی با آغاز جنگ جهانی دوم به اتمام رسید.
در اواخر دوره 50 و اوائل دوره 60 سه کار عمده در زمینه پرش­های هیدرولیکی از جمله مطالعات راس و همکاران (1959) و اشکرودر (1963) و راجاراتنام (1965) انجام گرفت. تمام این مطالعات با میدان سرعت داخلی و ویژگی­های توربولانت در پرش هیدرولیکی درارتباط بودند. بطور همزمان برادلی و پترکا (1957) اطلاعات بیشتری را در هنگام مطالعه جریان دریچه­ها توسط فرانکو(1955 و 1961) جمع آوری کردند.
راجاراتنام (1962و1968) پروفیل سطح آزاد را تعریف کرد، پاتاب هیرامایا (1964) اثرات ویسکوزیته را مورد بررسی قرار داد و هانکو (1965) میزان افت انرژی در پرش را مطالعه کرد. مطالعات تئوری مربوط به عمق­های متناظر و طول پرش توسط فلورز(1954)،اشکرودر (1954 و 1962)، هورسکی آمداستراوس (1960 و 1961) و بور (1960)، راو و راماپ راساد (1966) و گوپتا (1967) انجام شده است. آنی (1961) و اشکرودر (1964) معادلات اساسی جریان توربولانت را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. آلن و حمید (1968) موقعیت ایجاد پرش، بریتنودر و دورر (1967) توزیع توربولانت در پرش و رضوان (1967) مشخصات توربولانت در طول پرش را مورد بررسی قرار دادند. این دوره از تحقیقات با نظریه راجاراتنام (1967) پیرامون پرش­های هیدرولیکی به اتمام رسید. راجاراتنام در مقاله خود ضمن بررسی مقالات اخیر اشاره  خاصی نیز به ویژگی­های جریان داخلی داشت. همچنین فرضیه او پیرامون تطبیق هیدرولیکی با جت­های دیواره­ای بسیار حائز اهمیت است.
دوره چهارم پرش­های هیدرولیکی در اوائل دهه هفتاد صورت گرفت و شامل روش­های مشاهداتی بسیار پیشرفته مانند روش هات فیلم (رش 1970، رش و لوت هاورز 1971 و 1972) و سنجش­گر لیزر داپلر می باشد. اولین مدل­های ریاضی پرش هیدرولیکی توسط راس (1970) نارایانان (1975) مک کرکدیل و خلیفه (1983) مادسن و سوندسن (1983)، سوندسن و مادسن (1984)، قارانگیک و چادری (1991) تهیه گردید و تغییر جریان از وضعیت فوق بحرانی به جریان زیر بحرانی توسط معادله از نوع بوزینسک شبیه سازی شد.
تعدادی از مقالات راجع به موضوعاتی که توضیح داده شد بحث می کنند مثلاً سوامی (1970)، گارگ و شرما (1971) در خصوص راندمان پرش بحث می­ کنند. ویلسون و ترنر (1972) مقاله­ای را تحت عنوان موقعیت پرش منتشر کردند. مقالاتی که پیرامون تعیین طول پرش بحث می­ کنند شامل مقالات سرماونیون هام (1973)، مهرترا (1976)، گیویا و همکاران (1976)، بوش (1981 و 1982)، اورس (1987)، هاگر و برمن و کاواگوشی (1990) می باشند. در زمینه عمق­های متناظر، پروفیل سطح آب، از جمله ویژگی های جریان داخلی رش و همکاران (1976)، گیویا و همکاران (1977)، سوامی و پراساد (1977)، گیل (1980)، پاولو (1987)، وینخ سیانوزهنسکی (1988)، هاگر و برمن (1989)، هویت وسلین (1989) تحقیقاتی را به انجام رسانده اند. لوت هاوزر و کارتا (1972)، لوت هاوزر و آلمو (1979) تأثیر جریان ورودی و جداشدگی بر روی پرش را تجزیه و تحلیل کرده اند. نسه و محمود (1976) تحلیل تنش برشی مرزی را در پرش­های افقی و بر روی شیب بررسی نموده ­اند و نتیجه گرفتند که اختلاف قابل توجهی در پارامترهای مربوطه در شرایط جریان توسعه یافته و توسعه نیافته وجود دارد. مکانیزم استهلاک انرژی توسط ویپارلی (1988) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. اوتسو و همکاران (1990) قادر به یافتن اثر شرایط ورودی بر روی عمق­های متناظر، طول پرش و سرعت ماکزیمم نگردیدند ولی افزایش لایه مرزی در طول پرش را مورد بررسی قرار دادند. مطالعه آنها از این جهت حائز اهمیت است که نشان دادند پرش هیدرولیکی کلاسیک نوعی خاص از پرش مستغرق می باشد. چهارمین دوره از مطالعات پرش­های هیدرولیکی با بازنگری مک کروکدیل (1986) به پایان رسید.

1-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………. 3
1-2- بیان مسئله  تحقیق…………………………………………………………………………………………………………….. 4
1-3- اهمیت و لزوم انجام تحقیق……………………………………………………………………………………………….. 5
1-4- کاویتاسیون در سریز سد شهید عباسپور…………………………………………………………………………… 5
1-5- فرضیه های تحقیق……………………………………………………………………………………………………………… 12
1-6- سوالات تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………….. 12
1-7- اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………. 13
1-8- کاربردهای متصور از تحقیق……………………………………………………………………………………………….. 13
1-9- جنبه نوآوری تحقیق…………………………………………………………………………………………………………… 13
1-10- مواد و روش های تحقیق……………………………………………………………………………………………………… 13
1-11- ساختار تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………… 13
فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه پژوهش
2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………. 16
2-2- کاویتاسیون چیست؟…………………………………………………………………………………………………………… 16
2-3- فاكتورهای موثر در پدیده كاویتاسیون :…………………………………………………………………………….. 18
2-4- شاخص کاویتاسیون…………………………………………………………………………………………………………….. 18
2-5- سوابق پژوهش مرتبط با کاویتاسیون…………………………………………………………………………………. 19
2-6- سوابق تحقیق در زمینه مدلسازی سرریز سدها………………………………………………………………… 25
2-7- سوابق مطالعات عددی در زمینه کاویتاسیون سرریز………………………………………………………… 29
2-8- سوابق تحقیق در زمینه الگوریتم نزدیکترین همسایه……………………………………………………… 36
فصل سوم: مواد و روش های تحقیق
3-1- مقدمه:…………………………………………………………………………………………………………………………………… 42
3-2- سرریز سد شهید عباسپور و آسیب در آن………………………………………………………………………… 42
3-3-گزارش و روند آسیب سرریز کارون 1…………………………………………………………………………………. 45
3-4-سازوکار محتمل آسیب…………………………………………………………………………………………………………. 48
3-5- الگوریتم نزدیکترین همسایه………………………………………………………………………………………………. 51
3-6- ساختار مدل شبیه سازی با بهره گرفتن از الگوریتم –k نزدیکترین همسایه ……………………… 51
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل نتایج
4-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 54
4-2- تهیه پایگاه داده های مورد نیاز…………………………………………………………………………………………… 54
4-3- تولید پایگاه داده های موردنیاز تحقیق………………………………………………………………………………. 58
4-4- توسعه مدل نزدیکترین همسایگی……………………………………………………………………………………… 62
4-5- توسعه مدل نزدیکترین همسایگی……………………………………………………………………………………… 63
4-6- مراحل مدلسازی در XLMiner…………………………………………………………………………………………. 63
4-7- نتایج مدل نزدیکترین همسایگی در طول تاج سرریز سد عباسپور…………………………………. 65
فصل پنجم: جمع بندی و پیشنهادها
نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………. 71
منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 72
 
چکیده
  سرعت کاویتاسیون و شاخص کاویتاسیون که خود ترکیبی از سرعت و فشار جریان می­باشند، پارامترهای مهم موثر در آسیب شناخته شده ­اند تا روندی جدید و متفاوت از روش شاخص کاویتاسیون بحرانی در تخمین آسیب سنجیده شود. در تحقیق حاضر با بهره گرفتن از مبانی هیدرولیکی مربوط به کاویتاسیون در سرریز سدها و نیز مطالعات انجام شده توسط محققین یک سری داده مربوطه تهیه شده و سپس شاخص ریسک کاویتاسیون محاسبه می شود و پس از آن با بهره گرفتن از الگوریتم نزدیکترین همسایگی و نرم افزاری مدلسازی مربوط اقدام به توسعه مدل پیش بینی می شود و در نهایت با بهره گرفتن از شاخصهای اماری ضریب همبستگی، ضریب حساسیت، متوسط مربعات خطا و خطای مطلق دقت مدل تهیه شده بررسی می شود و با ازمونهای گرافیکی و نموداری دقت ان بررسی می شود. برای تهیه پایگاه داده های مورد نیاز تحقیق از مدل WS77 استفاده شده است و پس از اینکه پایگاه داده های تحقیق تهیه شد اقدام به مدلسازی به روش نزدیکترین همسایگی شده و مشاهده شد که روش نزدیکترین همسایگی در این زمینه دقت مطلوبی دارد. با توجه به دقت مطلوب روش نزدیکترین همسایگی در برآورد خسارت کاویتاسیون با نظر به اینکه پیش بینی خسارت ناشی از  پدیده کاویتاسیون در سرریز سدها و استفاده از معادلات ریاضی مشکل است و تا حدی غیر ممکن است و استفاده از این روش تا حد مطلوبی به این مشکل کمک خواهد کرد است و با بهره گرفتن از این روش در سدها تا حد بسیار زیادی این مشکل را میتوان برطرف کردتوصیه میشود استفاده از الگوریتم نزدیکترین همسایگی چون بهترین و دقیقترین و مطلوبترین روش در حل این مشکل (برآورد خسارت ناشی از پدیده کاویتاسیون) میباشد در تمامی سدها مورد استفاده قرار گیرد چون خواه یا ناخواه این خطردر اکثر سدها  وجود دارد.
واژه های کلیدی: شاخص کاویتاسیون، سرعت کاویتاسیون، روش نزدیکترین همسایگی، نرم افزار ws77،
 1-1- مقدمه
سدها از سازه­های پر اهمیت برای حفظ آبهای جاری بر سطح زمین و کنترل و
بهره ­برداری از آنها می­باشد. امروزه به دلیل افزایش جمعیت و نیازهای جدید جوامع بشری و با توجه به کمبود آب قابل شرب، اهمیت این سازه افزایش یافته است. بطوریکه سدها بعنوان اهرم استراتژیکی توسعه و قدرت یک کشور محسوب می­شوند. علاوه بر اینها، دارای کاربری مهم  دیگری یعنی مهار سیلاب[1] و جلوگیری از خطرات ناشی از آن می­ باشند و البته خود سدها نیز می­توانند در صورت عدم توجه به آنها و نگهداری نامناسب به عنوان خطر محسوب شوند.
 برای مقابله با خطرات احتمالی و برای تخلیه[2]  ایمن و سریع دبی­های بزرگ پیش ­بینی شده و خطرات پیش ­بینی نشده در سازه سد، از چندین نوع تخلیه کننده سیلاب استفاده می­ شود که سرریز[3] از مهمترین آنها می­باشد. به دلیل ارتفاع بسیار زیاد جریان و در نتیجه سرعت بالای آن که ممکن است باعث تولید فشار کمتر از فشار بخار آب و باعث ایجاد کاویتاسیون[4] شود، توجه ویژه به پدیده کاویتاسیون در سرریزها لازم می­باشد (زندی و همکاران، 1389).
سالهای زیادی است که حوادث مربوط به پدیده کاویتاسیون در نقاط مختلف جهان ذهن مهندسان را به خود معطوف کرده است (زندی و اژدری، 1389).  كاویتاسیون به دلیل شتاب گرفتن سیال روی بدنه جسم، و افت فشار آن به زیر فشار بخار، در نواحی خاصی از جریان، اتفاق می افتد. در این نواحی، آب به بخار تبدیل می شود و حباب های بخارآب تشكیل می شوند. به علت ورود جتهای آب به درون این حباب ها، احتمال متلاشی شدن آنها وجود دارد، و جریان حالت غیردائمی[5] پیدا می كند.
كاویتاسیون ممكن است به صورت جزیی روی بدنه جسم ایجاد شود و یا اینكه در مقایسه با ابعاد جسم، بسیار بزرگ شود (نوروزی و همکاران، 1389).
در طراحی سازه­های هیدرولیکی مسائلی مطرح است که حل آنها تنها با تئوری و روابط تحلیلی[6] امکان­ پذیر نمی ­باشد. به دلیل پیچیده بودن معادلات جریان نمی توان تنها با بهره گرفتن از تئوری، رفتار نمونه اصلی[7] را پیش بینی کرد (زندی، 1384) و لازم است از مدلهای عددی[8] و یا مدلسازی مبتنی بر روش های داده کاوی[9] استفاده نمود. از جمله این مسائل می­توان به پدیده کاویتاسیون در سرریز سدها و اثرات مخرب آن و خسارات حاصله از خوردگی کاویتاسیون اشاره نمود.
 به دلیل پیچیدگی ها و ویژگی های منحصر بفرد سازه های هیدرولیکی مانند سرریز، روش مناسبی برای طراحی هندسه ارائه نگردیده است و می توان برای حصول اطمینان از عملکرد مناسب این سازه ها از مدل های هیدرولیکی و یا مدلهای عددی و همچنین مدلهای مبنی بر پایگاه داده ها[10] و

  محاسبات آماری[11] استفاده کرد.

با توجه به توسعه سریع مدل های عددی، اغلب مشاهده شده است که ترکیب روش­های عددی و تجربی می تواند منجر به بالا بردن میزان اطمینان به نتایج شود (زندی، 1384).   
1-2- بیان مسئله  تحقیق
سرعت کاویتاسیون[12] و شاخص کاویتاسیون[13] که خود ترکیبی از سرعت و فشار جریان می­باشند، پارامترهای مهم موثر در آسیب[14] شناخته شده ­اند تا روندی جدید و متفاوت از روش شاخص کاویتاسیون بحرانی[15] در تخمین آسیب سنجیده شود. البته مقاومت مصالح و زمان بهره وری نیز خود تا حدودی در این عوامل پنهان هستند(زندی، 1384).
در روش های کلاسیک انتخاب شاخص کاویتاسون(si) حتی برای یک سازه خاص با داده های داده شده برای خسارت و عملکرد و ساخت آن نامشخص است. روند آسیب کاویتاسیون بسیار پیچیده است. عوامل زیادی بر کاویتاسون تاثیر گذار بوده و اندرکنش[16] این عوامل نا شناخته است.
 هنگامی که شرایط بهره برداری تغییر کند سطح و گسترش آسیب نیز تغییر می کند. سطح آسیب در هر ناحیه ای به خصوصیات مقاومت مصالح، روش های ساختمانی، عملکرد سرریز و به مهارتهای ساخت و اجرای سازه بستگی دارد که با نوع سرریز، زمان و جریانهای بهره برداری تغییر می کند و لازم است مطابق شرابط بهره برداری مختلف و دبی های طراحی با دوره بازگشت مختلف مدیریت شود. و بنابراین مشاهده می شود که برآورد ریسک کاویتاسیون در سرریزها با بهره گرفتن از مدلهای ریاضیات کلاسیک مشکل است و لازم است از مدلهای جدیدتر مبتنی بر داده کاوی استفاده شود (قوچانی، 1385).
لی و هوپس(1996) با بهره گرفتن از منطق فازی[17] مدلی برای بررسی رفتار سرریزها در شرایط بهره برداری مختلف ارائه نمودند. در تحقیق حاضر سعی می شود با بهره گرفتن از تکنیک جدید مدلسازی مبتنی بر نزدیکترین همسایگی[18] شاخص ریسک کاویتاسون در سرریزها براورد شده و مدلی بدین منظور تهیه شود.
به منظور توسعه مدل موردنظر با بررسی شرایط مختلف، تاثیر پارمترهای هیدرولیکی مختلفی همچون شاخص کاویتاسیون، سرعت، زمان و مقاومت و شرایط هیدرولیکی مختلف بررسی خواهد شد. روند کلی کار بر اساس نتایج گزارشات آسیب کاویتاسیون در سرریز سد شهید عباسپور است و قابلیت مدل مبتنی بر نزدیکترین همسایگی در این زمینه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
1-3- اهمیت و لزوم انجام تحقیق
پیچیدگی آسیب کاویتاسون در سرریز سدها بدلیل شرایط متفاوت طرح، ساخت و بهره برداری، مشکل بودن پیش بینی، اشکالات اجرائی در زمان ساخت، تولید و نحوه گردآوری اطلاعات، خطاهای معمول مشاهداتی، تعاریف متفاوت از ریسک کاویتاسیون می باشد و این موارد از مهمترین پارامترهای متعدد دخیل در این پدیده است.
 شاخص ریسک کاویتاسون، سرعت جریان، مقاومت سطحی مصالح، زمان بهره وری و محتوی هوای جریان نیز متغیرهای موثر قابل ذکر بر مسئله می باشند که باعث پیچیدگی آن
می شوند. در سرریزهای سدها بعلت بالا رفتن سرعت جریان، فشار پائین آمده و از فشار بخار سیال کمتر می شود که این مسئله باعث تولید حباب در جریان و خوردگی بدنه سرریز سدها شده و در مواردی باعث تخریب کامل سرریز و خسارت شدید به آن می شود که در مهندسی سد و بهره برداری از سرریزها اهمیت کاربردی ویژه ای دارد.
1-4- کاویتاسیون در سریز سد شهید عباسپور
زندی و همکاران (1389) به مطالعه کاویتاسیون با مدلسازی عددی در سرریز سد شهید عباسپور پرداخته اند که جزئیاتی در این قسمت ارائه شده است. ایشان با توجه به جریان دوفازی و شرایط فیزیکی مسئله و سرعت ناچیز آب پشت سد بصورت فشار هیدرواستاتیک و با دادن تابع (تابع منشور فشار) بعنوان فشار نسبی با توجه به ارتفاع هیدرولیکی آب در ورودی دامنه، معرفی نمودند. برای شبیه سازی اغتشاش در مرزهای ورودی، مقادیر واقعی و داده های مربوط به k و ε در دسترس نیست و در این برنامه با روابط تقریبی موجود اجرا شد. برای ورودی های فشار هیدرواستاتیکی جهت جریان با توجه به توسعه یافتگی جریان بصورت گرادیان صفر مشخص گردید. خروجی مسئله در این تحقیق بصورت فشار هیدرواستاتیکی معرفی شد.
شکل 1-1- دامنه حل و شرایط مرزی مسئله (زندی و همکاران، 1389)
برای سنجیدن توانایی مدلسازی در یافتن سطح آب، جریان عبوری در یک کانال افقی و بر روی یک مانع نیم دایره بررسی شد. این مانع از ترکیب سیمان-گچ که در کف فلومی مستطیل شکل افقی با عرض 250 میلیمتر و عمق 130 میلیمتر قرار دارد، ساخته شد. 
شکل 1-2- نمای مش منتخب نهایی مسئله (زندی و همکاران، 1389)
 شکل1-3- جریان عبوری از مانع نیم استوانه با شعاع 30 میلیمتر مشاهده آزمایشگاهی (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-4- پروفیل سطح و منحنی میزان سرعت آب در جریان عبوری مدلسازی شده با α = 0.5 (زندی و همکاران، 1389)
شکل 5 بنابر انتظار فیزیکی از مسئله مدل شد. در شکل 6 نقاط کم فشار بر سرریز در قسمت ابتدای اوجی و قسمت تغییر شیب تنداب مشخص است. ناحیه پرفشار بر سرریز در قسمت جام پرتابی قرار دارد.
در شکل 7 بیشترین فشار در کل دامنه حل، در کف مخزن سد بصورت هیدرواستاتیک و کمترین آن بعد از جام پرتابی و زیر پرتابه جریان آب قرار دارد. در شکل 8 سرعت جریان در مخزن سد برابر با صفر یا نزدیک به آن است. جریان با رسیدن به آغاز اوجی سرریز و تاج سرریز سرعت گرفته و به میزان حداکثر خود در قسمت انتهای تنداب، جام پرتابی و در پرتابه جریان می رسد. بعد از پرتابه و در پایاب سرعت به یک حالت یکنواخت اما زیاد می رسد.
شکل 1-5- سطح آب شبیه سازی شده برای دبی حداکثر محتمل (زندی و همکاران، 1389)
 
شکل 1-6- فشار دامنه حل در دبی محتمل حداکثر (زندی و همکاران، 1389)
  شکل 1-7- سرعت در دامنه حل برای دبی حداکثر محتمل (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-8- فشار کل دامنه حل و همچنین قسمت های کم فشار در دبی 700 مترمکعب بر ثانیه (زندی و همکاران، 1389)
 
طبق شبیه سازی های صورت گرفته توسط زندی برای سه دبی  700، 1160 و 5400 نتایج شاخص کاویتاسون طبق شکلهای 9 تا 11 بدست آمده است.
شکل 1-9- شاخص کاویتاسیون برای دبی 700 مترمکعب بر ثانیه (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-10- شاخص کاویتاسیون برای دبی 1160 مترمکعب بر ثانیه (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-11- شاخص کاویتاسیون برای دبی 5400 مترمکعب بر ثانیه (زندی و همکاران، 1389)
1-5- فرضیه های تحقیق
با توجه به مبانی مطرح شده در قسمتهای قبلی مهمترین فرضیات تحقیق عبارتند از:

• سازه ها آسیب یکسانی در شرایط طرح نخواهند داشت، نظر به اینکه برنامه بهره برداری و ساخت آنها متفاوت است.
• تاثیر اندازه و خطاهای ناشی از مشاهدات مدل و پیش بینی شرایط واقعی خطاهائی را در طراحی وارد می نماید.
• پیش بینی محل و هندسه زبری منفرد ایجاد شده که منجر به کاویتاسون می شود مشکل است.
• خسارت کاویتاسون تابع پارمترهای مختلفی همچون شاخص کاویتاسون، سرعت جریان، مقاومت سطحی مصالح سازه، زمان بهره برداری و مقدار هوای جریان دارد.
• مدلسازی شاخص ریسک کاویتاسون سرریز سدها با بهره گرفتن از مدلسازی نزدیکترین همسایگی امکان پذیر است و دقت مطلوبی دارد.
• با بهره گرفتن از مدلسازی نزدیکترین همسایگی می توان تاثیر پارامترهای مختلف بر شاخص کاویتاسون را بررسی نمود.

1-6- سوالات تحقیق
مهمترین سوالات تحقیق عبارتند از:

• شاخص ریسک کاویتاسون در سرریز سدها تابع چه پارامترها و متغیرهائی است؟
• آیا امکان توسعه مدلی برای پیش بینی شاخص ریسک کاویتاسون با بهره گرفتن از تکنیک مدلسازی نزدیکترین همسایگی وجود دارد؟
• دقت روش نزدیکترین همسایگی در پیش بینی شاخص ریسک کاویتاسون سرریزها چگونه است؟
• تاثیر شرایط بهره برداری و متغیرهای مختلف بر شاخص ریسک کاویتاسون در مدل نزدیکترین همسایگی چگونه است؟

1-7- اهداف تحقیق
مهمترین اهداف تحقیق حاضر عبارتند از:

• بررسی مشخصات کاویتاسون در سرریز سدها و ریسکهای مرتبط با آن
• بررسی روش های براورد شاخص ریسک کاویتاسون در سرریز سدها
• آشنائی با الگوریتم مدلسازی نزدیکترین همسایگی
• توسعه روشی برای پیش بینی شاخص ریسک کاویتاسون با بهره گرفتن از نزدیکترین همسایگی
• کاربرد مدل تهیه شد در سرریز سد شهیدعباسپور

1-8- کاربردهای متصور از تحقیق
با توجه به اینکه هدف اصلی تحقیق حاضر ارائه مدلی برای تخمین شاخص ریسک کاویتاسیون است، در نهایت در موارد زیر می­توان از نتایج و روش انجام تحقیق استفاده کرد:

• وزارت نیرو
• شرکتهای بهره برداری از سدها و سرریزهای آنها
• شرکتهای مشاور در طراحی سریز سدها

1-2- بیان مسئله. 3
1-3- اهداف و ضرورتهای انجام پژوهش…. 4
1-4- ساختار پایان نامه. 5
فصل دوم: پیش زمینه و سابقۀ پژوهش…. 7
2-1- مقدمه. 7
2-2- انواع زبری جریان.. 8
2-3- عوامل مؤثر بر زبری هیدرولیکی.. 10
2-4-1- اثر قطر دانه های رسوب، عمق جریان و لزجت جریان.. 102-4-  بررسی عوامل مؤثر بر زبری هیدرولیکی.. 10
2-4-2- اثر شکل بستر. 11
2-4-3- اثر ناهمواری سطح آبراهه. 13
2-4-4- اثر تغییرات اندازه و شکل مقاطع رودخانه. 13
2-4-5- اثر موانع.. 14
2-4-6- اثر پوشش گیاهی.. 14
2-4-7- اثر پیچانرودی.. 15
2-4-8- اثر غلظت جریان.. 15
2-5- انواع روابط تعیین ضریب زبری.. 16
2-5-1- رابطۀ شزی (1768) 16
2-5-2- رابطۀ دارسی ویسباخ (1845) 17
2-5-3- رابطۀ مانینگ (1891) 17
2-6- روش های مختلف تعیین ضریب زبری مانینگ… 17
2-6-1- روابط نیمه تجربی.. 18
2-6-2- روابط تجربی.. 21
2-6-3- جداول.. 22
2-6-3-1- جدول U S G  S (سازمان زمینشناسی آمریکا) 22
2-6-3-2- جدول تورنر و چانمیسری(1957) 23
2-6-3-3- جدول چاو (1959) 23
2-6-3-4- جدول سازمان برنامه و بودجه. 26
2-7- تعیین زبری ناشی از شکل بستر. 30
2-7-1- تعیین زبری ناشی از شکل بستر با در نظر گرفتن نوع شکل بستر. 31
2-7-1-1- رابطۀ شکل بستر با توان جریان و قطر متوسط دانه های رسوب… 32
2-7-1-2- روابط تعیین زبری هیدرولیکی شکلهای مختلف بستر. 33
2-7-2- تعیین زبری ناشی از شکل بستر بدون در نظر گرفتن نوع شکل بستر. 33
2-8- تعیین زبری ناشی از پوشش گیاهی.. 34
2-8-1- روابط تجربی و نیمه تجربی.. 35
2-8-2 – رابطۀ پتریک و باسماجیان (1975) 35
2-8-3- روابط گرین و گارتن (1978) 36
2-8-4- روابط رهمیر  (1969) . 35
2-9- تعیین ضریب زبری مانینگ بر اساس داده های اندازه گیری شده آبسنجی.. 44
2-9-1- واسنجی ضریب مانینگ با بهره گرفتن از نیمرخ طولی تراز آب… 44
2-9-2- تعیین ضریب زبری مانینگ با بهره گرفتن از منحنی دبی- اشل جریان.. 45
2-10- تعیین ضریب زبری مانینگ به روش کاون (1956) 45
2-11- انتخاب روش مناسب برای برآورد ضریب زبری مانینگ… 46
2-12- خصوصیات مدل Hec-Ras.. 46
2-13- بیان پارامترها و اصطلاحات… 48
2-14- سابقۀ پژوهش…. 49
فصل سوم: مواد و روشها 58
3-1- مقدمه. 58
3-2- مواد اجرای طرح.. 58
3-2-1- انتخاب رودخانه‌ مورد مطالعه. 58
3-2-2- رودخانۀ فهلیان.. 64
3-2-3-تحلیل رژیم جریان رودخانه فهلیان : 66
3-2-3-1-رژیم سیلابی رودخانه : 66
3-2-3-2- رژیم دائمی رودخانه : 66
3-2-3-3- رژیم رسوبی رودخانه : 67
3-3- روش های اجرای طرح.. 68
3-3-1- کارهای میدانی و آزمایشگاهی.. 68
3-3-1-1- آزمایش دانه بندی.. 68
3-3-2- محاسبۀ ضریب مانینگ از روش های مختلف… 84
3-3-3- پروفیل سطح آب : 91
3-3-3-1- نتایج مطالعات هیدرولوژی وهیدرولیكی : 94
3-3-3-2- نتایج بررسی هیدرولیكی : 95
3-3-4- اجرای نرمافزار H e c-R a s برای ترسیم پروفیل سطح آب… 97
3-3-4-1- انتقال اطلاعات به نرمافزار H e c-R a s. 99
3-3-5- انتقال منحنی های دبی اشل به Excel. 105
3-3-6- محاسبۀ خطاها به روش آماری R M  S E. 105
فصل چهارم: نتایج و بحث…. 106
4-1- مقدمه. 106
4-2- نتایج.. 106
4-2-1- نتایج حاصل از روابط تجربی.. 107
4-2-2- نتایج حاصل از روش های نیمه تجربی.. 118
4-2-3- نتایج حاصل از جداول.. 122
4-2-4- نتایج حاصل از روش های متأثر از مجموعۀ عوامل.. 126
5-1- مقدمه. 134فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها 134
5-2- نتیجه گیری.. 134
5-3- پیشنهادها 137
مراجع ومنابع.. 139
منابع فارسی.. 139
منابع لاتین.. 140
چكیده
این تحقیق با شناخت شرایط حاكم بر رودخانه فهلیان به تعیین ضریب زبری مانینگ در محدوده مورد مطالعه با بهره گرفتن از روش های مختلف تجربی ، نیمه تجربی و جداول جهت استفاده در طراحی ها می پردازد . و بهترین و مطمئن ترین روش تعیین ضریب زبری را با بهره گرفتن از مطالعات صحرایی و تلفیق با روابط تجربی ارائه می نماید و در پایان نیز تعدادی روابط پیشنهادی ارائه می گردد . به همین منظور محدوده مورد مطالعه به طول 23 كیلومتر به 5 بازه تقسیم گردید ودر هر بازه آزمایش دانه بندی مصالح بستر صورت گرفته و با بهره گرفتن از روش های ذكر شده n مربوط به هر بازه بدست آمد. سپس جهت  بررسی نتایج مقدار n بدست آمده به نرم افزار HEC- RAS  وارد گردید ومنحنی های دبی اشل حاصل از نرم افزار با منحنی های دبی اشل واقعی ایستگاهای رودخانه  مورد مقایسه قرار گرفت . نتایج حاصل از این مطالعه نشان میدهد روش های تجربی ونیمه تجربی بری به دلیل شنی بودن بستر رودخانه از دقت بالاتری نسبت به سایر روشها برخوردار است . همچنین جهت صحت سنجی، پروفیل طولی رودخانه با بهره گرفتن از نرم افزار HEC-RAS وضریب n  روش منتخب ترسیم گردید و ارتفاع سطح آب حاصل از این پروفیل با ارتفاع اندازه گیری شده توسط دوایستگاه بالادست و پایین دست مقایسه ومقدار خطای 4 سانتی متر مشاهده گردید . ودر پایان مقدار ضریب زبری مانینگ 037/0 برای این رودخانه

 بدست آمد .

واژه های كلیدی : ضریب زبری مانینگ ، منحنی دبی اشل ، نرم افزار HEC-RAS ، آزمایش دانه بندی ، فهلیان
 1-1- مقدمه
اهمیّت موضوع برآورد صحیح ضریب زبری مانینگ ، بیان مسئله ، اهداف و ضرورت­های انجام پژوهش حاضر و تشریح ساختار پایان نامه مواردی است كه دراین فصل بیان خواهدشد.
به­­منظور تحلیل شرایط حاکم بر جریان­های یکنواخت و نیز طراحی سازه­های هیدرولیکی و مهندسی رودخانه روابط متعددی وجود دارد که از این میان رابطۀ مانینگ از اهمیّت بیشتری برخوردار بوده و عمومیت بسیاری دارد. در این رابطه تخمین مقدار مناسب ضریب زبری مانینگ در برآورد میزان تراز آب نقش بسزایی داشته و از اهمیّت ویژه­ای برخوردار است. با توجه تحقیقاتی که تا کنون در این زمینه صورت گرفته می­توان نتیجه گرفت که تفاوت­های بسیار کوچک چند صدمی در تعیین مقادیر ضریب زبری مانینگ می ­تواند برآورد مساحت اراضی سیل­گیر را ده­ها هزار مترمربع تغییر داده و در نتیجه در برآورد میزان خسارات وارده تأثیر بسزایی داشته باشد. این امر نیز بر برنامه ­ریزی­های مدیریتی و ساماندهی رودخانه تأثیرگذار می­باشد. بنابراین چنین طرح­ها و اقداماتی که مستقیماً در ارتباط با مدیریت و سامان­دهی رودخانه­ها هستند، نیازمند دقّت زیاد در انتخاب روش تعیین ضریب زبری مانینگ می­باشند. ضریب زبری مانینگ کلیّه عوامل مؤثر در مقاومت بستر کانال در مقابل جریان را در خود مستتر دارد و همچنین این ضریب شدّت افت انرژی را در یک جریان نشان می دهد. راه مناسب در تخمین صحیح­تر ضریب مانینگ، شناخت عوامل مؤثر در این ضریب می­باشد. این عوامل عبارتند از زبری بستر کانال، جنس کانال، نامنظمی سطح مقطع، پوشش گیاهی(نوع و میزان تراکم آن)، شکل مسیر(مستقیم یا مارپیچی بودن مسیر)، وجود موانع در مسیر جریان و حتّی عمق و دبی جریان که علاوه بر تأثیر در افت طولی در مسیر جریان تا حدودی دربرگیرندۀ افت­های ناشی از تغییر شکل جریان(افت­های موضعی) نیز می­باشند.
1-2- بیان مسئله
در کلیّه مطالعات مهندسی رودخانه و طراحی سازه­های متقاطع رودخانه نظیر پل­ها، سدهای انحرافی و یا دهانه­های آبگیر، تعیین عوامل هیدرولیکی نظیر عمق و سرعت جریان، ضروری است. متداول­ترین رابطه در تعیین میزان سرعت، رابطۀ مانینگ بوده و برای استفاده از این رابطه، تعیین ضریب زبری مانینگ اجتناب­ناپذیر است. برای محاسبۀ ضریب زبری مانینگ، روش مطمئنی برای همۀ رودخانه­ها وجودندارد و برای هر رودخانه باید با توجه به شرایط همان رودخانه، بهترین روش تعیین شود.
مقدار زبری یکی از پارامترهای عمدۀ افت انرژی در کانال­ها و رودخانه­هاست که تغییرات آن حتی به اندازه چند صدم باعث ایجاد ده­ها هزار مترمربع تفاوت در سطح سیل­گیری اراضی می­ شود. لذا با برآورد دقیق مقدار آن که متأثر از عوامل مختلفی نظیر جنس بستر، پوشش گیاهی، دانه­بندی و اندازه ذرات بستر، نحوۀ تغییر مقطع رودخانه و… است، می­توان علاوه بر پیشگیری غیرسازه ای از سیل، به­کمک پهنه­ بندی خطر سیل، که از توجیه اقتصادی بیشتری برخوردار است، به نتایج محاسبات هیدرولیکی نیز اطمینان بیشتری داشت. از سوی دیگر از آنجا كه دقّت تعیین عمق جریان در تعیین دقیق مشخصه­های فنّی و حقوقی نظیر حدود بستر و حریم رودخانه­ها، مؤثر می­باشد ، برآورد دقیق ضریب زبری هیدرولیكی علاوه برارزش فنّی ، اهمیّت حقوقی نیز پیدا می­ کند. همچنین با علم به تأثیر ضریب زبری مانینگ بر فرسایش و انتقال رسوب، با انتخاب مناسب این ضریب می­توان شاهد تأثیرات مهم و مثبت آن بر حفاظت خاک و مدیریت آب­خیزداری بود.
رودخانۀ فهلیان یکی از رودخانه های بزرگ جنوب غرب کشور می باشدکه در شمال غرب استان فارس درشهرستان های ممسنی ورستم واقع شده است كه از به هم پیوستن رودخانه های شور وشیرین تشكیل می گردد و یکی از سرشاخه­های اصلی رودخانۀ زهره است که ازبه هم پیوستن رودخانه های شیو، کتی وخیرآباد تشکیل شده و به خلیج فارس می ریزد.بر روی این رودخانه­ ابنیه و سازه­های هیدرولیکی متعددی احداث شده ­اندوهم اکنون نیز سد پارسیان(گورک) نیز دربالادست رودخانه برروی یکی از سرشاخه های آن واقع دربخش دشمن زیاری ممسنی دردست اجرا می باشد. مدیریت سیلاب و همچنین پهنه­ بندی جریان سیلاب می ­تواند در طراحی و حفاظت و سامان­دهی طرح­های مهندسی رودخانه و تعیین حریم ایمن این رودخانه مهم و مؤثر باشد. یکی از کلیدی­ترین پارامترهای مهم در مهندسی رودخانه، ضریب زبری مانینگ است که نتایج مدل­های هیدرولیکی رودخانه وابستگی زیادی به این پارامتر دارد.
لذا این تحقیق با هدف تعیین مناسب­ترین رابطه جهت محاسبۀ ضریب زبری مانینگ در رودخانه فهلیان، به­ دلیل عبور از میان مناطق مسکونی ،زمین های کشاورزی وجود تأسیسات فراوان در اطرافش از اهمیّت ویژه­ای برخوردار است، به بررسی روابط موجود در این زمینه، در رودخانه­ مورد نظر خواهد پرداخت و باعث بهبود برنامه ­ریزی­های مدیریتی و ساماندهی محدوده­های مذکور خواهد شد.
1-3- اهداف و ضرورت­های انجام پژوهش

1. با توجه به اهمیّت و حساسیّت موجود در امر تخمین ضریب زبری مانینگ در رودخانه­ها و با توجه به این­که پیش از این مطالعاتی دراین خصوص بر روی رودخانه فهلیان صورت نگرفته است، محاسبۀ ضریب زبری مانینگ در این رودخانه با بهره گرفتن از روش­های مختلف، مقایسۀ این روش­ها و تخمین مقدار خطا در هر رابطه ضروری احساس شد.
2. مقایسۀ نتایج حاصل از روش­های مختلف و تحلیل آن­ها به انجام مطالعات بعدی در همین زمینه در رودخانه­های دیگر و نیز مطالعات در زمینه ­های مختلف هیدرولیکی کمک خواهد کرد.
3. در شرکت­های مشاوره تنها روش معمول در تخمین ضریب مانینگ در رودخانه­ها، روش کاون می­باشد. انجام این روش مستلزم تحقیقات وقت­گیر و هزینه­بر بوده و در عین حال در بسیاری از رودخانه­ها اعم از رودخانه­های دارای بستر ماسه­ای، با تخمین اعداد بزرگ­تر از حد واقعی موجود در این رودخانه­ها سبب تحمیل هزینه­ های اضافی خواهد شد. لذا با تعیین بهترین روش محاسبۀ ضریب زبری مانینگ برای رودخانه­ مورد مطالعه با بهره گرفتن از روش حل معکوس و نرم­افزار Hec-Rasدر این تحقیق به ساخت دقیق­تر سازه­های هیدرولیکی بر روی این رودخانه­ها و همین­طور صرفه­جویی در وقت و هزینه­ های ساخت این سازه­ها کمک خواهد شد. در این تحقیق خطای موجود در هر روش  به­کمک رابطۀ جذر میانگین مجموع مربعات خطاها محاسبه شده است.

1-4- ساختار پایان نامه
کلیۀ مطالب این پایان نامه در پنج فصل بصورت کلی ارائه خواهند شد که مباحث کلیدی هر یک از این پنج فصل به اختصار در زیر ارائه شده است:

• فصل اول: کلیّات

در این فصل اهمیّت و حساسیّت موجود در تخمین ضریب زبری مانینگ ونیز ضرورت پرداختن به این موضوع بیان شد. بیان مسئله و اهداف و ضرورت­های انجام پژوهش از دیگر بخش­های این فصل است.

• فصل دوم: پیش­زمینه و سابقۀ پژوهش

با توجه به گستردگی بسیار زیاد و تنوع روش­های برآورد ضریب زبری مانینگ در رودخانه­ها، در ابتدای این فصل سعی می‌شود که دسته بندی­های موجود در این زمینه ارائه شود. در ادامه پس از بیان تعدادی از پارامترها و اصطلاحات به­کار برده شده در این تحقیق، به بررسی و مرور نتایج حاصل از پژوهش‌های سایر محقّقین در این زمینه، پرداخته خواهد شد.

• فصل سوم: مواد و روش­ها

در این فصل رودخانه­ مورد مطالعه معرفی شده و با بهره گرفتن از اطلاعات گردآوری شده، بازه­های مورد مطالعه از این رودخانه­ به زیربازه­های مختلف تقسیم شده و به تشریح روش­های مهم و مورد استفاده در این تحقیق پرداخته خواهد شد. در ادامه توضیح داده می­ شود که چگونه به کمک نرم­افزار Hec-Ras، و استفاده از روش آماری جذر میانگین مجموع مربع خطاها (RMSE)، مناسب­ترین ضریب زبری مانینگ محاسبه خواهد شد. همچنین روش های تجربی پیشنهادی جهت محاسبه این ضریب در رودخانه فهلیان ارائه خواهد شد .

• فصل چهارم: نتایج و بحث

در این فصل پس از ارائۀ نتایج، شکل‌ها و نمودارهای حاصل از محاسبۀ ضریب زبری مانینگ به روش های مختلف برای رودخانه‌ مورد مطالعه و مقایسۀ نتایج حاصل از آن­ها با آمار واقعی موجود، نکات قوّت و ضعف هر کدام از روش­ها بیان و بهترین روش انتخاب و سرانجام روش یا روش هایی به­عنوان روش­های بهینه در محاسبۀ ضریب زبری مانینگ در این رودخانه پیشنهاد می‌شود.

• فصل پنجم: نتیجه ­گیری و پیشنهادها

در این فصل نتایج کلی حاصل شده از تحقیق به­همراه پیشنهاداتی برای سایر پژوهشگران ارائه خواهند شد.
2- پیش ­زمینه و سابقۀ پژوهش
2-1- مقدمه
ضریب زبری هیدرولیكی رودخانه كه در فصل حاضر به اختصار تحت عنوان ضریب زبری به­كار رفته است به درجۀ مقاومت در مقابل جریان گفته می­ شود. بعد و واحد ضریب زبری به نوع رابطۀ جریان بستگی دارد.
در این فصل به معرفی انواع ضرایب زبری متداول، از جمله ضریب زبری مانینگ در رودخانه­ها، که پرکاربردتر از دیگر روش­ها در تخمین ضریب زبری است پرداخته می­ شود و دسته­بندی­های موجود در این زمینه ارائه خواهد شد. انتخاب روش مناسب برآورد ضریب زبری مانینگ از بین روش­های مختلف، بخش بعدی این فصل می­باشد. در ادامه به معرفی خصوصیات نرم­افزار Hec-Ras که مهم­ترین نرم­افزار مورد استفاده در این تحقیق است، در حد مورد نیاز، پرداخته خواهد شد.  پس از آن پارامترها و اصطلاحات بکار رفته در روش­های مختلف در حد کفایت توضیح داده می‌شوند. سپس در ادامۀ فصل به مرور برخی از مهم­ترین منابع موجود در زمینۀ روش­های تخمین ضریب زبری مانینگ پرداخته می­ شود. در این مرحله سعی می‌شود نتایج به­دست آمده از هر پژوهش در حد لزوم مورد بررسی قرار گیرد.
2-2- انواع زبری جریان
زبری جریان در رودخانه­ها را می­توان در هشت نوع زیر تقسیم بندی نمود[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانه­ها، وزارت نیرو]:

• زبری جدارۀ رودخانه ناشی از زبری دانه­ های رسوب موجود در جدارۀ آبراهه و سیلاب­دشت
• زبری ناشی از موانع
• زبری ناشی از بی نظمی جداره آبراهۀ اصلی و سیلاب­دشت
• زبری ناشی از تغییرات ابعاد و شكل مقاطع
• زبری ناشی از پیچان­رودی رودخانه
• زبری ناشی از شكل بستر ناشی از امواج ماسه­ای[1]
• زبری پوشش گیاهی موجود در بستر آبراهه و سیلاب­دشت