فصل اول: مقدمه و کلیات

1- مقدمه و کلیات

1-1- سلولز

معمولاً سلولز در دیواره سلولی گیاهان عالی وجود دارد و نیز می تواند در قارچها، جلبکها و باکتریها هم تشکیل شود. این ماده به طور متوسط هر ساله تقریباً 1010 x5/7 تن در طبیعت تولید می شود و به همین دلیل به عنوان فراوانترین پلیمر تجدیدپذیر و طبیعی موجود در زمین شناخته شده است [سیرو و همکاران،2010]. سلولز در گیاهان چوبی و غیرچوبی در ماتریسی از پلیمر های زیستی مانند لیگنین، همی سلولزها و مواد استخراجی قرار دارد و درصد این پلیمرها بسته به چوبی و غیرچوبی بودن گونه و جایگاه آن متفاوت است. برای نمونه متوسط پراکنش این مواد در چوبهای سوزنی برگ، پهن برگ و گیاهان غیرچوبی در جدول 1-1 نشان داده شده است.

مواد سلولزی دارای کاربردهای بسیار زیاد و متفاوتی بوده و می­توانند برای تولید محصولات مختلف از جمله تولید پانلها، کاغذ و مقوا، الیاف، فیلم­ها، غشاهای نیمه تراوا، مواد منفجره و….. به کار روند. سلولز از نظر شیمیایی یک پلیمر خطی بوده و حاوی واحدهای مونومر β – D گلوكوپیرانوز است كه به وسیله پیوندهای 4®1 گلوكوزیدیك به هم متصل شده اند [فنجل و وگنر، b1989]. درجه بسپارش سلولز بسته به منبع و روشهای آماده سازی آن متفاوت می باشد. این مقدار در سلولز طبیعی حاصل از پنبه به بیشترین مقدار ممکن (15000) می رسد. همچنین برای مقایسه درجه بسپارش سلولز در خمیرکرافت بین 500 تا 2000 متغیر است [فنجل و وگنر، b1989].

فیبریلهای اولیه به عنوان کوچکترین ساختار سلولزی در گیاهان عالی، شامل 36 ملکول موازی و جهت یافته سلولز بوده که به وسیله پیوندهای هیدروژنی در نواحی بی شکل و کریستالی قرار گرفته اند و در نتیجه ابعاد عرضی تقریبی آنها بین 2-4 نانومتر می باشد. اگر فیبریلهای اولیه با سایر مواد چوبی نظیر همی سلولزها، لیگنین، پکتین و پروتئین ترکیب شود آنگاه میکروفیبریل تشکیل می شود. ابعاد عرضی میکروفیبریل بسته به منبع سلولز و روشهای آماده سازی (پیش تیمار) و تولید متفاوت بوده و بین 3-20 نانومتر می باشد [سیرو و پلاکت، 2010]. میکروفیبریل در مرحله بعدی دستجات فیبریل را تشکیل داده و گاهی اوقات از آن به عنوان ماکروفیبریل یاد شده و در واقع ترکیبات اولیه دیواره الیاف چوبی هستند.

2-1- باگاس (تفاله نیشکر)

ماده لیگنوسلولزی حاصل از استخراج شکر در کارخانجات استحصال این ماده از نیشکر، تفاله نیشکر یا باگاس نامیده می شود. معمولاٌ این ماده در کشورهای فاقد منابع چوبی به عنوان ماده اولیه مناسب برای تولید کاغذ و مقوا [جعفری پطرودی و همکاران، 2011] و نیز انواع صفحات فشرده چوبی مانند تخته خرده چوب و تخته فیبر مورد استفاده قرار می گیرد. اخیراً نیز با گسترش فرآیندهای پالایش زیستی[1] از این ماده برای تولید بیواتانل استفاده می کنند. ترکیبات شیمیایی نظیر سلولز،     همی سلولزها و لیگنین این ماده در حد پهن برگان بوده اما میزان مواد استخراجی این ماده در حدود 2 برابر پهن برگان می­باشد [جعفری پطرودی و همکاران، 2011]. در کشور ما مقادیر بسیار زیادی از این ضایعات در حدود سالانه 3/4 میلیون تن تولید می شود که می تواند ماده اولیه بسیار مناسب برای تولید نانوالیاف سلولز باشد [نجفی، 2009]. به طور متوسط از هر 10 تن نیشکر می توان حدود 3 تن باگاس مرطوب که متوسط رطوبت آن بین 40-55 درصد است تولید کرد.

از نظر مرفولوژیکی، باگاس دارای دو بخش مغز[1] و ساقه است. مغز باگاس از سلولهای پارانشیمی تشکیل می شود و لذا برای استفاده در تولید خمیرکاغذ مناسب نبوده و جداسازی (مغززدایی)  می شود. ساقه باگاس عمدتاً حاوی الیاف سلولزی با طول حدود 1700-1300 میکرومتر است که اندکی بیشتر از متوسط طول الیاف پهن برگان است که این مقادیر به منطقه جغرافیایی و نوع گونه نیشکر بستگی دارد. در شکل1-1 تصویری از باگاس نشان داده شده است.

3-1- نانو مواد

امروزه فرآوری و تولید محصولات بر پایه نانومواد از جمله زمینه های تحقیقات كاربردی در حال گسترش در تمامی علوم می باشد و تاكید بر آن در حدی است كه بازار محصولات بر پایه نانو در سال 2011 به حدود 20 میلیارد دلار رسیده است [جعفری پطرودی و همکاران، 1389].

4-1- نانو الیاف سلولزی

سلولز از نظر ذاتی دارای طبیعت و ویژگی های نانومواد می باشد. بدین معنی که در دیواره سلولی الیاف، مواد لیگنوسلولزی به صورت اجتماعی از فیبریلها در اندازه نانو وجود دارد و ساختارهای ریز موجود در الیاف سلولزی همگی در ابعاد نانو بوده و انتظاراتی كه از دیگر مواد نانویی متصور است، در رد این ماده نیز حتی به صورت طبیعی صادق است. مقاومت ذاتی زنجیرهای سلولز بسیار زیاد و حدود GPa3-2 می باشد [ویکیپدیا، 2009]. هنگامی که الیاف مواد لیگنوسلولزی با استفاده از تیمارهای مکانیکی به وسیله همگن سازها یا آسیابهای با قدرت برشی بسیار زیاد در حد فیبریل جدا می گردند دارای ضخامت کمتر از 100 نانومتر شده و به سلولز میکروفیبریله شده[1] یا سلولز میکروفیبریلار تبدیل می شوند که امروزه هر دوی این واژه ها در اکثر مقالات یا کتابها دیده می شود [چینگا-کاراسکو، 2011]. هر چند امروزه واژه های دیگری نظیر نانوالیاف سلولزی و سلولز نانوفیبریله شده[2] نیز برای این نوع الیاف سلولزی استفاده می شود که باید دقت داشت این واژه ها را در صورتی استفاده کرد که ضخامت الیاف سلولزی به صورت همگن و در حد میکروفیبریل و دارای ضخامت کمتر از 100 نانومتر باشد [چینگا-کاراسکو، 2011]. البته غیر از روشهای مکانیکی که به آن اشاره شده است با استفاده از تیمار شدید یا هیدولیز اسیدی به همراه تیمار مکانیکی نوعی از الیاف سلولزی در ابعاد نانو تولید می شود که به نام نانوویسکر سلولز[3] یا نانوکریستال سلولز[4] معروف است [سیرو و پلاکت، 2010]. از نظر مقایسه ای سلولز میکروفیبریله شده نسبت به نانوکریستال سلولز دارای نسبت طول به قطر بیشتری بوده و امروزه به عنوان تقویت کننده در انواع چند سازه ها، اندود کننده ها و فیلم ها به دلیل تجدیدپذیری، فراوانی، نسبت طول به قطر بسیار زیاد[5] و ویژگی های مکانیکی منحصر به فرد از محبوبیت و جایگاه خاصی برخوردار گردیده است [ایچهورن و

 همکاران، 2010]. مواد سلولزی دارای ویژگی­های مقاومتی منحصر به فردی هستند به عنوان مثال سلوفان[6] و سلولز دوباره تجدید شده[7] به ترتیب دارای مقاومت کششیMPa 50 و MPa243 هستند. دلیل اصلی مقاومت بسیار زیاد الیاف سلولزی نسبت به الیاف مصنوعی نظیر نایلون و پلی اتیلن با دانسیته بسیار زیاد به اجزای سازنده آنها که همان نانو الیاف سلولز می باشد و دارای مدول الاستیسیته GPa145 می باشند برمی­گردد [اسپنس و همکاران، c2010؛ سیورود و استنیس، 2009]. مقاومت سلولز میکروفیبریله شده یا نانوفیبریله شده از مقاومت خمیر اولیه این مواد بسیار بیشتر می باشد که دلیل اصلی این موضوع، توزیع تنشهای نانو سلولز (سلولز میکروفیبریله شده یا نانوفیبریله شده) و نگهداری بیشتر آن در نتیجه سطح ویژه بسیار زیاد این مواد می باشد [تانیگوچی و اوکامورا، 2008].

5-1- روشهای تولید نانو الیاف سلولزی

مواد اولیه مناسب برای تولید سلولز میکروفیبریله شده را می توان خمیرکاغذ چوب وگیاهان غیرچوبی، باکتری و پنبه نام برد. عموماً سلولز میکروفیبریله شده را می توان با روشهای مکانیکی متداول نظیر همگن سازی[1][تورباک و همکاران، 1983؛ سیورود و همکاران، 2009]، ریز سیال سازی[2][هنریکسون و همکاران، 2007 و 2008 ]، آسیابهای با قدرت بسیار زیاد[3][ ایواموتو و همکاران، 2007؛ نوگی و همکاران ، 2009؛ حسن و همکاران، 2012] وخرد کردن انجمادی[4][چاکرابورتی و همکاران، 2005] تولید کرد.

امروزه از برخی روشهای پیش تیمار شیمیایی و آنزیمی نیز به منظور سهولت جداسازی نانوالیاف در روشهای فوق استفاده می شود [زیمرمن و همکاران، 2010] که در بخش های بعدی به طور کامل در مورد آنها بحث خواهد شد.

1-5-1- همگن ساز

در همگن ساز الیاف خمیر هنگام عبور از دستگاه، تحت تاثیر افت ناگهانی فشار قرار می گیرند و همزمان فشار و نیروهای برشی بسیار زیادی نیز به الیاف اعمال می شود. عموماً افت ناگهانی فشار درهمگن ساز از نوعManton-Gaulin 15MR حدود MPa55 بوده و الیاف به طور متوسط 10 تا 20 بار از این دستگاه عبور داده می شود و این مقدار بستگی به نوع الیاف سلولزی و روشهای پیش تیمار اعمال شده دارد [تورباک و همکاران، 1983؛ اندرسن و همکاران، 2006؛ اریکسن و همکاران، 2008؛ استنستاد و همکاران، 2008؛ سیورود و استنیس، 2009]. علاوه بر مصرف بسیار زیاد انرژی، کلوخه شدن الیاف در شیر ورودی این دستگاه نیز از مهمترین موانع استفاده از این دستگاه در تولید سلولز میکروفیبریله شده می باشد [زیمرمن و همکاران، 2010]. از طرف دیگر، سهولت استفاده و تولید، قابلیت تجاری کردن و تولید پیوسته از مهمترین مزایای این دستگاه می باشند [ سیورود و استنیس، 2009]. شکل1-2 همگن ساز مورد استفاده برای تولید نانوالیاف سلولز در این تحقیق را نشان می دهد.

2-5-1- ریز سیال ساز

از آنجا که این دستگاه دارای بخشهای ورودی متحرک نیست لذا تولید نانوالیاف سلولز با این دستگاه، احتمال کلوخه شدن الیاف را نسبت به دستگاه همگن ساز

این مطلب را هم بخوانید :

 کاهش می دهد. خمیرکاغذ از پمپ تشدید کننده ای که فشار خروجی را بهMPa276 افزایش داده و به همراه مخزنی که عملیات تبدیل الیاف سلولزی به نانو الیاف سلولزی را از طریق فشار و نیروی برشی انجام می دهد عبور می کند. میزان کلوخه شدن در این دستگاه به دلیل ایجاد فشار مخالف کمتر از همگن ساز است [هنریکسن و همکاران، 2008]. شکل1-3 تصویر دستگاه ریز سیال ساز مورد استفاده برای تولید نانوالیاف سلولز را نشان می دهد.

3-5-1- آسیاب های پرقدرت

این دستگاه شامل دو صفحه ثابت[1] و چرخان[2] می باشد که خمیر کاغذ با فشار زیاد از شکاف بین این دو صفحه برای تولید نانوالیاف سلولز عبور داده می شود. این صفحات دارای برجستگی ها و فرورفتگی های بسیار زیادی بوده که تماس الیاف با این صفحات منجر به تبدیل شدن آنها به ریزساختار تشکیل دهنده آنها خواهد شد و در ادامه نانو الیاف سلولز با افزایش تعداد عبور آنها از بین این صفحات تولید خواهد شد [نوگی و همکاران، 2009]. عموماً  کاربید سیلیسیم با درجه 46 برای تولید این صفحات مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین کاربید سیلیسیم با درجات مختلف، پیکر بندی و الگوهای متفاوت دیگر نیز می

1-3  محاسبه ابعاد شکل‌های بستر………………………………….. 11

1-3-1 رابطه فردسو 1975 ……………………………………………….12

1-3-2 رابطه یالین و کاراهان 1979 ……………………………………..13

1-3-3 رابطه یالین و شیرلین 1988……………………………………..13

1-3-4 رابطه یالین 1992………………………………………………….14

1-3-5 رابطه آدامز 1990…………………………………………………. 15

1-3-6 رابطه ون‌راین 1984………………………………………………. 15

1-4  لایه مرزی…………………………………………………………… 20

1-5  ساختار جریان بر روی شکل‌های بستر………………………….. 22

1-6  میانگین‌گیری دوگانه……………………………………………….. 24

1-7  اهداف تحقیق………………………………………………………. 25

فصل دوم: مواد و روش‌ها………………………………………………… 27

2-1  مقدمه……………………………………………………………….. 27

2-2  منطقه مورد مطالعه………………………………………………… 27

2-3  وسایل مورد استفاده………………………………………………. 32

2-3-1 مولینه……………………………………………………………… 32

2-3-2 دستگاه ADV………………………………………………………

2-3-3 دماسنج…………………………………………………………… 34

2-3-4 کولیس…………………………………………………………….. 34

2-3-5 دوربین نقشه‌برداری و وسایل مربوطه………………………….. 35

2-3-6 طناب، اسپری رنگ و سایر وسایل مورد نیاز………………….. 35

2-4  داده‌های برداشت شده……………………………………………. 35

2-4-1 داده‌های نقشه‌برداری…………………………………………… 36

2-4-2 داده‌های سرعت…………………………………………………. 38

2-4-3 داده‌های دانه‌بندی………………………………………………… 40

2-5  پارامترها و روش‌های استفاده شده……………………………… 41

2-5-1 برآورد دبی و دیگر مشخصات مقاطع……………………………. 41

2-5-2 برآورد سرعت متوسط هر پروفیل سرعت………………………. 43

 

2-5-3 برآورد اعداد بی‌بعد (فرود، رینولدز و …)………………………… 43

2-5-4 تعیین سرعت برشی……………………………………………… 44

2-5-5 تعیین سرعت برشی بحرانی……………………………………..49

2-5-6 میانگین‌گیری دوگانه………………………………………………. 50

2-5-7 روابط ون‌راین………………………………………………………. 51

فصل سوم: نتایج و بحث………………………………………………… 53

3-1  مقدمه……………………………………………………………….. 53

3-2  بررسی مشخصات هندسی بازه‌ها و مقاطع انتخابی…………. 53

3-2-1 نقشه‌ها و پروفیل‌های تراز بستر در امتداد طولی بازه‌ها……… 54

3-2-2 بررسی مشخصات هیدرولیکی و هندسی مقاطع عرضی بازه‌ها…61

3-2-3 بررسی دانه‌بندی بازه‌های مورد مطالعه………………………… 64

3-2-4 توزیع سرعت در بازه‌های مختلف……………………………….. 68

3-3  سرعت برشی………………………………………………………. 70

3-3-1 دامنه اعتبار قانون لگاریتمی…………………………………….. 70

3-3-2 دامنه اعتبار قانون سهمی……………………………………….. 72

3-3-3 محاسبه سرعت برشی به روش‌های مختلف………………….. 72

3-3-4 مقایسه روش‌های مختلف در تعیین سرعت برشی…………… 73

3-4  سرعت برشی بحرانی………………………………………………. 76

3-5  میانگین‌گیری دوگانه………………………………………………… 76

3-6  محاسبه ابعاد شکل‌های بستر…………………………………….. 79

3-6-1 شکل‌های بستر رودخانه بابلرود…………………………………… 82

3-6-2 شکل‌های بستر رودخانه بهشت‌آباد……………………………… 85

3-6-3 شکل‌های بستر رودخانه کاج…………………………………….. 86

3-7  بررسی روند تغییرات ابعاد شکل بستر در مقابل پارامترهای فیزیکی و هیدرولیکی..88

3-8  بررسی داده‌های برداشت شده با استفاده از دستگاه ADV در رودخانه……92

3-8-1 بررسی پروفیل‌های سرعت……………………………………….. 92

3-8-2 تحلیل جریان آشفته بر روی شکل بستر رودخانه‌ها…………….. 94

فصل چهارم: نتیجه‌گیری کلی و پیشنهادات……………………………… 97

این مطلب را هم بخوانید :

4-1  خلاصه نتایج……………………………………………………………. 97

4-2  پیشنهادات……………………………………………………………. 100

مراجع……………………………………………………………………….. 102

چکیده:

بستر رودخانه به ندرت دارای سطحی مسطح است و ساختار آن معمولاً به صورت عوارضی با مشخصات هندسی است که به آن ها شکل‌های بستر می‌گویند. اگرچه ابعاد این شکل‌های بستر به عنوان تابع پیچیده‌ای از پارامترهای رسوبی و هیدرولیکی در نظر گرفته می‌شوند، با این حال مطالعات زیادی انجام شده که رابطه‌ای بین ابعاد شکل‌های بستر و مشخصات جریان ارائه می‌کند. از میان روش‌های پیش‌بینی ابعاد شکل‌های بستر، روش ون‌راین به طور گسترده‌ای برای تعیین ارتفاع و طول شکل‌های بستر مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش ون‌راین بر اساس داده‌های آزمایشگاهی و صحرایی با اندازه ذرات بستر بین 19/0 تا 6/3 میلی‌متر ارائه شده است. هدف انجام این مطالعه تعمیم روش ون‌راین در سه رودخانه درشت‌دانه (بابلرود در شمال و بهشت‌آباد و کاج در مرکز ایران) با اندازه ذرات بستر بین 21 تا 38 میلی‌متر است. شش بازه مستقیم با مجموع طول 463 متر، عرض متوسط 23 متر و 22 مقطع عرضی برای اندازه‌گیری پارامترهای هیدرولیکی انتخاب شده. همچنین 128 پروفیل سرعت با استفاده از دستگاه مولینه و 5 پروفیل با دستگاه ADV برداشت شده‌اند. از روش میانگین‌گیری دوگانه نیز برای محاسبه مقداری واحد برای پارامترهای هیدرولیکی هر شکل بستر استفاده شده است. برای تشریح بیشتر تفاوت مطالعه حاضر با مطالعه ون‌راین، از دستگاه ADV و آنالیز کوادرانت نیز برای بازه برداشت شده در رودخانه کاج استفاده شده است. همچنین برای اندازه‌گیری پارامتر انتقالی در روش ون‌راین، از روش مشخصات لایه مرزی برای تعیین تنش برشی استفاده شده. به منظور تعیین ابعاد شکل‌های بستر، 15266 نقطه با تراکم 2/1 نقطه در هر متر مربع از بستر رودخانه با شبکه‌بندی با اندازه‌های 5/0*5/0 متر مربع، 1*1 متر مربع و 2*1 متر مربع نقشه‌بردای شد. ون‌راین برای بستر مسطح مقادیر مثبت و کم پارامتر انتقالی را در نظر گرفته است در حالی که برای سه رودخانه انتخاب شده این پارامتر دارای مقدار منفی است که نشان می‌دهد شکل های بستر در شرایط بیشتر جریان نسبت به شرایط ون‌راین تشکیل شده‌اند. پیش‌بینی پارامترهای جریان با استفاده از روش ون‌راین نشان می‌دهد که برای رودخانه بابلرود، عمق جریان باید در محدوده 2 متر تا 7 متر تغییر کند، اگرچه سواحل این رودخانه این موضوع را تأیید نمی‌کنند. با توجه به داده‌های صحرایی برداشت‌شده از رودخانه بابلرود، تراز بستر این رودخانه در یک بازه زمانی 80 روزه دارای نوسان است که این امر نشان می‌دهد مشخصات هندسی شکل‌های بستر در فصول مختلف سال تشکیل شده‌اند. برای رودخانه بهشت‌آباد، وجود پوشش گیاهی و مکانیزم متفاوت تشکیل شکل‌های بستر باعث می‌شود نتوان از روش ون‌راین در این رودخانه استفاده کرد. استفاده از داده‌های برداشت‌شده از رودخانه‌های بابلرود و بهشت‌آباد برای محاسبه پارامتر انتقالی نشان می‌دهد پیش‌بینی مسطح بودن یا وجود شکل‌های بستر با استفاده از روش ون‌راین امکان‌پذیر نبوده و این روش ابعاد شکل‌های بستر را به درستی پیش‌بینی نمی‌کند که این امر نشان می‌دهد برای تعمیم روش ون‌راین در این دو نوع رودخانه‌های درشت‌دانه مطالعات بیشتری باید انجام شود. هرچند برای رودخانه کاج مکانیزم تشکیل شکل‌های بستر مانند رودخانه‌های شنی است، بنابراین روش رون‌راین می‌تواند به خوبی ابعاد شکل‌های بستر این رودخانه را پیش‌بینی کند.

فصل اول: مقدمه و بررسی منابع

1-1- مقدمه

نیاز انسان به آب منجر به شکل‌گیری بیشتر تمدن‌های بشری در کنار رودخانه‌ها شده‌است. به دلیل ایجاد این تمدن‌ها در کنار یکی از اصلی‌ترین منابع تأمین آب شیرین جهان، یعنی رودخانه‌ها، حفاظت از ساکنین آن‌ها در مقابل پدیده‌هایی نظیر سیل و خشک‌سالی و همچنین استفاده بهینه از آب رودخانه‌ها برای اهداف گوناگون، از اهمیت بالایی برخوردار است. به این منظور یکی از شاخه‌های علم مهندسی، به نام مهندسی رودخانه ایجاد شد و طی سالیان بعد و به خصوص طی یک قرن اخیر توسعه یافت. از اهداف این علم یافتن راه کارهایی مفید برای به حداقل رساندن تأثیرات منفی رودخانه نظیر فرسایش و سیل، بر مناطق پرجمعیت است[60].

به طور کلی مهندسی رودخانه علمی است که در مورد پدیده‌های حاکم بر رودخانه، همچنین پروژه‌های مختلف بهره‌برداری، حفاظت، اصلاح و تغییر مسیر رودخانه برای استفاده بهتر از آن و اجتناب از خسارت‌های احتمالی وارده از رودخانه بحث می‌کند و مبتنی بر اصول تئوریک و تجربیات بشری است[4].

یکی از پدیده‌هایی که به طور مستقیم یا غیرمستقیم از همان ابتدا تا کنون مورد توجه مهندسین این علم بوده‌است، پدیده‌های فرسایش و رسوب‌گذاری است. این دو پدیده سبب برهم زدن تعادل پایدار رودخانه‌ها شده و به موجب آن سایر عوامل تأثیرگذار و تأثیرپذیر از این پدیده‌ها بوجود می‌آیند، به همین دلیل تحقیقات مختلفی بر روی این پدیده‌ها و انتقال رسوب انجام شده است. از جمله اولین پژوهشگرانی که در این موارد فعالیت کرده‌اند می‌توان به ژیلبرت[1] (1914)، انیشتین[2] (1942)، وانونی[3] (1946)، لیو[4] (1957)، بروکس[5] (1962) و دوبویز[6] (1987) اشاره کرد[36]. این محققین عامل اصلی ایجاد پدیده‌های فرسایش و رسوب‌گذاری را برهم کنش نیروهای وارد بر ذرات بستر می‌دانند. یکی از مهم‌ترین این نیروها، نیروی اصطکاک است که در اثر حرکت سیال بر روی بستر رودخانه در خلاف جهت جریان بوجود می‌آید و به عنوان عامل مقاومت در مقابل جریان مطرح می‌شود. مقاومت در برابر جریان نه تنها ناشی از شکل و اندازه ذرات تشکیل‌دهنده بستر است، بلکه پستی و بلندی‌های بستر رودخانه یعنی شکل‌های بستر[7] نیز تأثیر زیادی روی آن دارد. به عنوان مثال در رودخانه‌های کوهستانی حدود 80% مقاوت جریان ناشی از شکل بستر رودخانه و مابقی مربوط به ذرات بستر است. به همین دلیل تعیین مقاوت جریان ناشی از شکل‌های بستر یکی از مهم‌ترین وظایف مهندسی رودخانه است[22]. با توجه به نقش مهمی که شکل‌های بستر رودخانه‌ها در مقاومت جریان دارند، مطالعه و بررسی روند ایجاد آن‌ها، مشخصات آن‌ها و تأثیر متقابلی که شکل‌های بستر و مشخصات جریان بر روی یکدیگر می‌گذارند، از اهمیت خاصی برخوردار است. به این منظور شاخه‌ای از علم مهندسی رودخانه ایجاد شد که نقش مهمی در پیش‌بینی رفتار رودخانه دارد. این شاخه از علم مهندسی رودخانه، مورفولوژی رودخانه است که به تحقیق و بررسی بر روی ویژگی‌های هندسی، خصوصیات فیزیکی رودخانه نظیر توپوگرافی و برهم کنش آن‌ها با خصوصیات جریان مثل سرعت و مقاومت جریان می‌پردازد[5]. مورفولوژی رودخانه به دلیل وجود تعداد زیاد متغیرهای وابسته و محدوده وسیع تغییرات از پیچیدگی‌های زیادی برخوردار است[32]. با این حال در این شاخه از علم تحقیقات فراوانی انجام شده و مطالعاتی نیز در حال انجام می‌باشد. به عنوان مثال می‌توان به مطالعات میلان[8] (2012)، کبیری و همکاران (2013)، براون و پاسترناک[9] (2014)، فضل‌اللهی و همکاران (2014) و مفتیان و همکاران (2014) اشاره کرد[47، 38، 19، 26 و 48]. شروع این تحقیقات توسط محققینی نظیر سایمونز و ریچاردسون[10] (1963)، چابرت و چاو[11] (1963)، گای[12] و همکاران (1966)، انگلاند و هانسن[13] (1967)، آلام و کندی[14] (1969) و ژولیان و راسلان[15] (1998) بوده که در مورد طبقه‌بندی شکل‌های بستر بر اساس مشخصات آن‌ها و تأثیرشان بر مقاومت جریان است، همچنین نوردین و آلژرت[16] (1972)، شن و چیانگ[17] (1977)، مول[18] و همکاران (1987)، و لای[19] (1998) نیز که ویژگی شکل‌های بستر مثل ارتفاع و طول آن‌ها را مورد بررسی قرار دادند[36]. در میان تحقیقات موجود، اکثر آن‌ها در شرایط آزمایشگاهی بوده‌است که دلیل این امر سختی و هزینه زیاد برداشت اطلاعات از رودخانه‌ها می‌باشد. با این حال محققینی نیز اقدام به انجام مطالعات صحرایی در مورد شکل‌های بستر و ویژگی‌های رودخانه‌های رسوبی بزرگ کرده‌اند که از جمله اولین این محققین می‌توان به تیلور[20] (1971)، شن و همکاران (1978)، پیترز[21] (1978)، کلاسن[22] و همکاران (1988)، راسلان (1991) و ژولیان و وارگادالام[23] (1995) اشاره کرد[36].

علی‌رغم وجود مطالعات زیادی که در مورد مورفولوژی رودخانه و شکل‌های بستر آن صورت گرفته‌است، هنوز سؤالات بسیاری در این زمینه وجود دارد و نیازمند انجام تحقیقات بیشتر است؛ در ادامه این بخش ضمن معرفی شکل‌های مختلف رودخانه‌ها، شکل‌های بستر و طبقه‌بندی آن‌ها نیز ارائه شده و مهم‌ترین روابط موجود برای پیش‌بینی ابعاد شکل‌های بستر توسط مشخصات جریان بیان می‌شود، پس از آن به بیان اهداف این تحقیق و اهمیت انجام آن می‌پردازیم.

2-1- رودخانه

رودخانه آبراهه‌ایست که روی مصالح فرسایش‌پذیر و به طور طبیعی تشکیل شده‌است. تشکیل رودخانه‌ها تحت تأثیر چندین عامل اعم از شرایط اقلیمی، زمین‌شناسی و جغرافیاییست[2]. مهم‌ترین این عوامل عبارتند از دبی آبراهه، مقاومت بستر به فرسایش، شکل هندسی، خصوصیات و مقدار رسوبات انتقال یافته. زمانی که شکل و ابعاد رودخانه‌ها تثبیت شد، تغییر شکل آن‌ها نیز تقریباً تمام می‌شود مگر آنکه تغییری بنیادی در یکی از عوامل بالا رخ دهد[2]. در اکثر رودخانه‌ها، این تغییرات بنیادی همواره در حال روی دادن است، به طور مثال تغییرات دبی رودخانه بر اثر نوسانات بارندگی، تغییر مقاومت بستر بر اثر رشد گیاهان و یا تغییر در نرخ انتقال رسوب به دلیل فعالیت‌های انسانی و غیره.

علی‌رغم تغییرات بالا، بیشتر رودخانه‌ها در شرایط رژیم هستند یعنی ابعاد آن‌ها در طول یک دوره زمانی معین ثابت باقی می‌ماند[2]. حالت رژیم نیازمند توازن بین فرسایش و رسوب‌گذاریست، یعنی رسوبات تخلیه‌ شده از یک بازه معین، با رسوبات ورودی به آن بازه مساوی باشد، در این حالت لزومی به ثابت ماندن دبی رسوب و دبی آب نیست[2]. به همین دلیل حالت رژیم در رودخانه‌ها سبب تغییرناپذیری راستای آبراهه نخواهد شد زیرا این تغییرپذیری به دلیل فرسایش و رسوب‌گذاری در سواحل رخ می‌دهد. به طور کلی در رودخانه‌هایی با بستر متحرک، در محدوده‌ای از دبی جریان، رودخانه شرایط خود را تا 10 برابر تغییر در دبی رسوب، با تغییر در شکل‌های بستر و تغییرات همزمان در عمق و سرعت جریان تنظیم می‌کند و شیب، ابعاد آبراهه و ارتفاع متوسط بستر، بدون تغییرات قابل ملاحظه‌ای باقی می‌ماند[2]. اگر شرایط رژیم در بازه‌ای از رودخانه برقرار نباشد، تراز بستر رودخانه نوسان داشته و این نوسانات تا زمانی که بین رسوبات ورودی و خروجی تعادل برقرار شود ادامه میابد. همان‌طور که اشاره شد رودخانه‌ها دارای خصوصیات بسیار پیچیده‌ای هستند و با روش‌های تحلیلی توصیف نمی‌شوند، به همین دلیل بررسی آن‌ها بیشتر نیازمند دانش و آگاهی کامل از خصوصیات آن‌هاست تا تئوری‌های هیدرولیکی[2]. به این منظور رودخانه‌ها هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی با شبیه‌سازی آن‌ها در شرایط آزمایشگاهی بررسی می‌شوند.

1-2-1- شکل‌های پلان رودخانه

رودخانه‌ها با توجه به شکل پلان آن‌ها، به 3 دسته کلی تقسیم می‌شوند: مستقیم[1]، شریانی[2] و پیچان‌رودی[3]. عوامل متعددی بر شکل‌گیری هر کدام از این شکل‌ها تأثیر می‌گذارند؛ اما رابطه این عوامل به طور کامل شناخته شده نیست[2].

1- رودخانه‌های مستقیم: این نوع رودخانه‌ها از یک راستای مستقیم تبعیت می‌کنند و به دو صورت تشکیل می‌شوند: 1- به وسیله شیب‌های کم که برای ایجاد سرعت‌های فرساینده کافی نیستند و 2- به وسیله شیب‌های زیاد که سرعت‌های به نسبت بالایی تولید کرده و توان فرسایندگی بالایی دارند. البته شرایط بستر رسوبی نیز بسیار تعیین‌کننده است، به طور مثال ممکن است در رودخانه‌ای علی‌رغم وجود شیب زیاد و سرعت فرسایشی بالا، در مواردی به دلیل وجود لایه‌هایی فرسایش‌ناپذیر در مسیر رودخانه، به جای مسیری مستقیم، شاهد یک مسیر دارای قوس باشیم.

2- رودخانه‌های شریانی: این نوع رودخانه‌ها از به هم پیوستگی آبراهه‌های تصادفی تشکیل و به وسیله پشته‌ها از همدیگر جدا می‌شوند. این نوع رودخانه‌ها نشان‌دهنده پیدایش کلی یک شریان هستند و در شرایط رژیم به ندرت ایجاد می‌شوند[2]. نوع دیگری از این رودخانه‌ها نیز وجود دارد که به آن‌ها رودخانه‌های انشعابی[4] می‌گویند. این رودخانه‌ها بر روی تشکیلات دلتا و به دلیل افزایش تراز بستر ایجاد می‌شوند و پس از تقسیم شدن رودخانه به مسیرهای جداگانه، یا در جریان ورقه‌ای ناپدید می‌شوند و یا با رسیدن به یک شیب تند، مجدداً یکی می‌شوند. شکل ‏1‑1 نمایی از این نوع رودخانه‌ها را نشان می‌دهد.

3- رودخانه‌های پیچانرودی: این نوع رودخانه‌ها از یک مسیر پیچ و خم‌دار و غیرمستقیم تبعیت می‌کنند. این رودخانه‌ها به طور پیوسته به وسیله فرسایش و رسوب‌گذاری در سواحل در حال جابجا شدن هستند، البته در صورتی که شرایط زمین‌شناسی بستر رودخانه امکان ایجاد این تغییرات را داشته‌باشد. میزان پیچ و خم این رودخانه‌ها توسط عددی به نام نسبت سینوسی[1] مشخص می‌شود. نسبت سینوسی یک رودخانه برابر است با نسبت طول آبراهه موازی با خط مرکزی به طول خط مستقیمی که نقاط ابتدا و انتهای آبراهه را به هم وصل می‌کند. در شکل ‏1‑2 نحوه محاسبه نسبت سینوسی نشان داده شده‌است. به طور کلی رودخانه‌ها تمایل به سینوسی شدن دارند و به طور کلی رودخانه‌های مستقیمی که طول آن‌ها بزرگ‌تر یا مساوی چند برابر عرض رودخانه باشد به ندرت یافت می‌شوند[43]. حتی در بازه‌هایی از رودخانه که دارای مسیر مستقیمی هستند، خط‌القعر آن بازه‌ها دارای نسبت سینوسی بزرگ‌تر از یک است به این معنا که علی‌رغم مستقیم بودن پلان کلی بازه، خط‌القعر آن دارای قوس است.

2 Sinuosity Ratio

1 Straight Rivers

2 Braided Rivers

3 Meandering Rivers

1 Distributary Rivers

1 Gilbert

2 Einstein

3 Vanoni

4 Liu

2-3- تقریب بالا و پایین از یك مجموعه‌ی فازی نسبت به یك زیر گروه نرمایT– فازی……………………. 20

فصل 3 : زیر گروه‌های T– فازی (نرمال) ناهموار

3-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………… 27

3-2- زیرگروه‌های T– فازی ناهموار بالایی و پایینی ………………………………………………………. 28

3-3- تصویرهای همریختی گروهی از زیر گروه‌های T– فازی ناهموار ……………………………………. 33

فصل 4: مجموعه های ناهموار در حلقه ها

4-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………….. 37

4-2- روابط همنهشتی قوی و كامل و مجموعه‌های ناهموار ……………………………………………… 38

4-3- تقریب‌های مجموعه فازی …………………………………………………………………………….. 44

4-4- ایده‌آل‌های اول (اولیه) ناهموار در حلقه‌ی جابجایی ………………………………………………. 47

4-5- ایده‌آل‌های فازی اول (اولیه) از یك حلقه‌ی جابجایی ……………………………………………… 54

4-6- ایده‌آل‌های فازی اول ناهموار …………………………………………………………………………. 56

4-7- ایده‌آل‌های ناهموار فازی………………………………………………………………………………. 60

پیوست A …………………………………………………………………………………………………..

پیوست B ……………………………………………………………………………………………………

منابع ………………………………………………………………………………………………………….. 87

چکیده:

در این پایان‌نامه، هدف مطالعه‌ی مجموعه‌های ناهموار ( فازی ) و ارتباط آن با گروه‌ها و حلقه‌ها است. ابتدا فضای تقریب و مجموعه‌های ناهموار را تعریف می‌كنیم و كاربرد آن را در گروه‌ها و حلقه‌ها بیان می‌كنیم. زیرگروه‌ها و زیرحلقه‌ها و ایده‌آل‌های Tـ  فازی ناهموار را معرفی كرده و نشان می‌دهیم چهارچوب كلی‌تری نسبت به زیرگروه‌ها و زیرحلقه‌ها و ایده‌‌آل‌های Tـ  فازی برای t- نرم دلخواه دارند. تأثیر همریختی بر آن‌ها را بیان كرده و برخی از مفاهیم را در مورد مجموعه‌های ناهموار فازی را نیز بیان  می‌كنیم.

پیشگفتار:

نظریه مجموعه‌های ناهموار به عنوان تعمیمی از نظریه مجموعه‌های كلاسیك، برای كار با داده‌های نادقیق است كه برای اولین بار توسط زادیسلاو پاولاك[1] [14] در سال 1982 مطرح شد. اساس این نظریه یك رابطه هم‌ارزی روی مجموعه مرجع می‌باشد كه توسط آن برای هر زیرمجموعه یك تقریب ناهموار پایینی و یك تقریب ناهموار بالایی معرفی می‌گردد. این نظریه و رابطه آن با ساختارهای جبری بعدها توسط دانشمندان بسیاری از جمله بونیكفسكی[2] ([1])، بیسواس[3]، ناندا[4] ([1])، كوروكی[5]، موردسون[6]، لئورینو[7] و … مورد مطالعه قرار گرفت.

دابویس[8] و پرد[9] ([6]) و ([7]) اولین كسانی بودند كه مفاهیم مجموعه‌های فازی ناهموار و ناهموار فازی را معرفی كردند. یك مجموعه فازی ناهموار زوجی از مجموعه‌های فازی است كه ناشی از تقریب زدن یك مجموعه فازی در یك فضای تقریب فازی و یك مجموعه ناهموار فازی زوجی از مجموعه‌های فازی است كه ناشی از اجرای نظریه فازی بر یك فضای تقریب معمولی است.

در ایرن نیز دكتر بیژن دواز[10] ([3]) اولین كسی بود مطالعات خود را روی مجموعه‌های ناهموار آغاز كرد. ایشان مطالعات خود را در مورد ساختارهای جبری ناهموار و ساختارهای فازی ناهموار سوق  داد.

هدف این پایان‌نامه مطالعه مجموعه‌های فازی ناهموار و برخی از ساختارهای ناهموار جبری نظیر زیر گروه‌های فازی ناهموار و زیرحلقه فازی ناهموار و ایده‌آل فازی

 ناهموار است. همچنین در این پایان‌نامه نشان داده می‌شود كه طی چه شرایطی یك ساختار ناهموار جبری تحت یك همریختی پایا است. و همچنین عمده‌ترین كارها انجام گرفته روی مجموعه‌های فازی ناهموار را روی مجموعه‌های ناهموار فازی بررسی می‌كنیم.

این پایان‌نامه در چهار فصل تهیه گردیده است. در فصل 1 تعاریف و پیش‌نیازها، در فصل 2 مجموعه‌های T- فازی ناهموار برای t-  نرم دلخواه و در فصل 3 زیرگروه‌های T –  فازی ناهموار و تأثیر همریختی‌ها بر آن‌ها را بیان كرده و در فصل 4 ابتدا ایده‌آل‌های T-  فازی اول (اولیه) ناهموار را بیان كرده و برخی از مطالب گفته شده را روی مجموعه‌های ناهموار فازی بیان می‌كنیم.

فصل اول: تعاریف و پیش نیازها

1-1- مقدمه

در این فصل برخی مفاهیم و نتایج در مورد مجموعه‌های ناهموار و مجموعه‌های ناهموار (فازی) كه در سایر فصول مورد استفاده قرار می‌گیرد را ارائه می‌كنیم.

برای كسب اطلاعات جامع‌تر در مورد این مفاهیم به [2] و [3] و [6] و [1] و [15] مراجعه شود.

2-1- مجموعه‌های ناهموار

1-2-1- یادآوری

– به گردایه‌ای از اشیاء دوبدو متمایز مجموعه گوئیم.

– اگر A,B دو مجموعه باشند به  ضرب دكارتی A در B گوییم.

– هر زیر مجموعه‌ی   یك رابطه از  A به B نامیده می‌شود. اگر A=B باشد، به هر زیر مجموعه   یك رابطه روی A گفته می‌شود. اگر R رابطه‌ای روی  A باشد و  می‌نویسیم aRb.

– اگر R رابطه‌ای روی A باشد، وارون R به ‌صورت  و متمم R به ‌صورت  نمایش داده می‌شود.

– رابطه‌ی R روی مجموعه‌ی A بازتابی است یعنی:

این مطلب را هم بخوانید :

– رابطه‌ی R روی مجموعه‌ی A تقارنی است یعنی:

– رابطه‌ی R روی مجموعه‌ی A ترایایی است یعنی:

– رابطه‌ی R روی مجموعه‌ی A هم‌ارزی است یعنی، بازتابی، تقارنی و ترایایی است.

1-6. فرضیه پژوهش…………………………………………………………………………………..8

1-7.متغیرهای پژوهش……………………………………………………………………………… 8

1-8.تعاریف­مفهومی­وعملیاتی­ا­جزاء……………………………………………………………………..8

فصل دوم :مبانی نظری و پیشینه پژوهش

2-1. مقدمه………………………………………………………………………………………….12

2-2. مبانی نظری…………………………………………………………………………………….12

2-2-1. تاریخچه روند فن­آوری اطلاعات در کتابخانه ………………………………………………..13

2-2-2. تعاریف کتابخانه دیجیتالی ………………………………………………………………….14

2-2-3. چرا کتابخانه دیجیتالی ؟…………………………………………………………………..16

2-2-4. اهداف کتابخانه دیجیتالی…………………………………………………………………18

2-2-5.کتابداران در کتابخانه­های دیجیتالی………………………………………………………18

2-2-5-1.آموزش­های لازم برای کتابداران دیجیتالی ……………………………………………..19

2-2-6. انواع دیدگاه ها در مورد کتابخانه دیجیتال ………………………………………………. 20

2-2-7.ویژگی­های کتابخانه­های دیجیتالی ………………………………………………………….22

2-2-8. مزایای کتابخانه­های دیجیتالی ……………………………………………………………..23

2-2-9. خدمات کتابخانه­های دیجیتالی ……………………………………………………………25

2-2-9-1. خدمات مرجع در کتابخانه­های تخصصی……………………………………………….. 26

2-2-10. مجموعه­سازی و توسعه منابع اطلاعاتی در کتابخانه ­های دیجیتالی………………..27

2-2- 11. مواد اطلاعاتی کتابخانه دیجیتالی ……………………………………………………..28

2-2-12. علل گرایش به کتابخانه­های دیجیتالی…………………………………………………..29

2-2-13. چالش­ها در حوزه کتابخانه­های دیجیتالی……………………………………………….30

2-2-13-1.چالش­ها و مسایل حوزه نگرش کتابخانه­های دیجیتالی …………………………….30

2-2-13-2. چالش­ها و مسایل حوزه نیروی انسانی کتابخانه­ های دیجیتالی ………………….31

2-2-13-3.چالش­ها و مسایل حوزه ساخت مجموعه دیجیتالی ………………………………… 32

2-2-13-4.چالش­ها و مسایل تجهیزات و ­دستگاه­های دیجیتال­سازی………………………….. 34

2-2-14. اصول و پایه­های ایجاد کتابخانه­­های دیجیتالی…………………………………………….35

2-2-15. مدیریت کتابخانه های دیجیتال………………………………………………………………37

2-2-15-1. آموزش……………………………………………………………………………………..38

 

2-2-16. سخت­افزارها و نرم­افزارهای مورد نیاز کتابخانه دیجیتال……………………………………42

2-2-16-1. سخت­افزارها……………………………………………………………………………….42

2-2-16-02 نرم­افزارها …………………………………………………………………………………42

2-2-16-3. تجهیزات دیجیتالی ………………………………………………………………………43

2-2-17. استانداردها در کتابخانه­های دیجیتالی …………………………………………………..45

2-2-18. هزینه و مسایل مالی کتابخانه­های دیجیتالی……………………………………………..45

2-2-18-1. موانع مالی………………………………………………………………………………….46

2-2- 18-2. مسایل حفاظت و نگهداری منابع دیجیتالی………………………………………….47

2-2-18-3. عدم وضوح قوانین مربوط به حق مولف………………………………………………47

2-2-18-4. نبود روابط عاطفی میان کاربر و کتابخانه………………………………………………50

2-2-18-5.استاندارد نبودن نظام­های ارتباطی………………………………………………………..50

2-2-18-6. عدم هماهنگی مابین متخصصان رایانه­ای و کتابداری و اطلاع­رسانی……………….50

2-2-18-7. برخوردهای مقطعی و سطحی مدیران موسسات……………………………………..51

2-2-18-8. عدم توجه به استانداردهای مورد نیاز……………………………………………….51

2-2-18-9. هزینه نسبتا بالای ایجاد…………………………………………………………………51

2-2-18-10. لزوم داشتن مهارت جست­و­جو و بازیابی اطلاعات……………………………………..52

2-2-18-11. موانع مالی ………………………………………………………………………………52

2-2-18-12. حفاظت از منابع اطلاعاتی بودجه…………………………………………………..52

2-2-19. مدیریت کتابخانه­های دیجیتالی ……………………………………………………………..52

2-2-19-1. کتابداران در عصر الکترونیک ………………………………………………………………53

2-2-19-2. کتابداران کتابخانه­های دیجیتالی………………………………………………………54

2-2-19-2-1. وظایف کتابدار دیجیتالی ………………………………………………………………54

2-2-20. معرفی برخی از کتابخانه­های دیجیتالی معروف جهان و ایران ………………………..55

2-2-20-1. معرفی چند نمونه از کتابخانه­های دیجیتالی جهان…………………………………..55

2-2-20-2. معرفی چند نمونه از کتابخانه­های دیجیتالی ایران………………………………….55

2-2-20-2-1. کتابخانه دیجیتالی تخصصی انستیتو پاستور…………………………………..55

2-2-20-2-2. کتابخانه مجازی فارسی قفسه…………………………………………………….56

2-2-20-2-3. کتابخانه مجازی ایران………………………………………………………………..56

این مطلب را هم بخوانید :

2-2-20-2-4.موسسه فرهنگی و اطلاع­رسانی تبیان……………………………………………..57

2-2-20-2-5. کتابخانه دیجیتال دانشگاه آزاد………………………………………………………57

2-2-20-2-5-1. کتابخانه دیجیتال دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد………………………..65

2-3. پیشینه پژوهش………………………………………………………………………………..66

2-3-1. پژوهش های داخل کشور……………………………………………………………….66

2-3-2. پژوهش در خارج کشور…………………………………………………………………..68

2-3-3. نتایج پیشینه ها…………………………………………………………………………….74

فصل سوم :روش اجرای تحقیق

3-1. مقدمه…………………………………………………………………………………………77

3-2. روش تحقیق……………………………………………………………………………………77

3-3. جامعه آماری…………………………………………………………………………………..77

3-4. ابزار و روش گردآوری داده ها……………………………………………………………….79

3-5. روایی و پایایی ابزار گردآوری داده های تحقیق ………………………………………….80

3-5-1. روایی……………………………………………………………………………………….80

3-5-2. پایایی………………………………………………………………………………………..80

3-6. روش تجزیه و تحلیل داده ها……………………………………………………………….81

3-6-1. آمارتوصیفی ………………………………………………………………………………81

3-6-2. آمار استنباطی …………………………………………………………………………….81

فصل چهارم :تجزیه و تحلیل داده های تحقیق

4-1. مقدمه……………………………………………………………………………………….83

4-2.یافته های پژوهش…………………………………………………………………………..83

4-2-1.تحلیل داده های جمعیت شناسی………………………………………………………84

4-2-2. یافته ها بر اساس سوالات پژوهش……………………………………………………..86

4-3.بررسی فرضیه تحقیق………………………………………………………………………….94

4-3-1.بررسی نرمال بودن متغیرها………………………………………………………………..94

4-3-2.آزمون فرضیه تحقیق ……………………………………………………………………….94

فصل پنجم : نتیجه گیری،بحث و پیشنهادات

5-1. مقدمه……………………………………………………………………………………………95

5-2. نتایج پژوهش ………………………………………………………………………………97

5-2-1.نتیجه جمعیت شناسی…………………………………………………………………….97

5-2-2. نتایج یافته به پرسش های اساسی پژوهش ………………………………………….97

5-3.نتایج آمار استنباطی  ………………………………………………………………………….99

5-4.بحث…………………………………………………………………………………………….100

5-5.پیشنهادات ……………………………………………………………………………………101

5-5-1.پیشنهادات تحقیق ………………………………………………………………………..101

5-5-2. پیشنهادات تحقیق آتی ……………………………………………………………….101

منابع فارسی ……………………………………………………………………………………..102

منابع لاتین………………………………………………………………………………………. 104

پیوست­ها …………………………………………………………………………………………105

چکیده انگلیسی ………………………………………………………………………………..110

چکیده:

مقدمه: کتابخانه­ ها با هدف پاسخ­گویی به مراجعان و ارائه اطلاعات مورد نیاز آنان ایجاد گردیده­اند و خدمات دیجیتال راه­موثری برای رسیدن به این هدف می­باشد که امکان استفاده از راه دور به مراجعان و بدون حضور در کتابخانه و هم­چنین تهیه سریع­تر اطلاعات مورد نیاز آنان را فراهم­می­آورد. امروزه مدل­های جدیدی برای طراحی کتابخانه در نظر گرفته می شود که در این میان کتابخانه دیجیتال جایگاه ویژه ای را در محیط مجازی دارد.

هدف: هدف تحقیق حاضر آگاهی از دیدگاه­های مدیران و کتابداران کتابخانه­های دانشگاه آزاد اسلامی استان گیلان در مورد ایجاد کتابخانه دیجیتال است.

روش­شناسی : روش پژوهش توصیفی-پیمایشی است و برای گردآوری اطلاعات از پرسشنامه محقق ساخته استفاده شده است. جامعه آماری تحقیق را مدیران و کتابداران دانشگاه های آزاد استان گیلان تشکیل می­دهند و برای تجزیه و تحلیل داده­های پژوهش از نرم­افزار اس. پی. اس. اس استفاده شده است .

نتایج : یافته ­های پژوهش نشان می­دهد که مدیران و کتابداران کتابخانه­های­دانشگاه آزاد اسلامی استان گیلان شناخت و آگاهی نسبتا خوبی به کتابخانه دیجیتال دارند و نظرشان نسبت به دیجیتالی کردن منابع کتابخانه­ها مثبت بوده­و انجام آن­را در  کتابخانه­ها  ضروری می­دانند. هم­چنین مدیران و کتابداران، فقدان نیروی انسانی متخصص کتابدار، نداشتن تسلط به زبان­های خارجی، نبودن نیروی انسانی در علوم رایانه­ای، جایگاه نامناسب کتابخانه در تشکیلات اداری، نبود تجهیزات لازم، فقدان بودجه کافی­را از  موانع ایجاد کتابخانه دیجیتال می دانند.

مدیران و کتابداران  آشنایی بسیار خوبی نسبت به کتابخانه دیجیتالی دارند و  649/. آنها دیدگاه مثبتی برای تشکیل کتابخانه دیجیتالی دارند که این نگرش مثبت بیانگر تمایل آنها در بکارگیری فن آوری اطلاعات برای پاسخگویی به محققان و همکاری بین کتابخانه ای در راستای توسعه کتابخانه دانشگاه آزاد اسلامی استان گیلان می باشد.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

امروزه دسترسی کاربران کتابخانه­های دانشگاهی به روزآمدترین منابع علمی در کوتاه­ترین زمان ممکن، ضرورتی است که این کتابخانه­ها را در ارائه پیشرفته­ترین خدمات اطلاع­رسانی ناگزیر می­سازد. کتابخانه­ها برای ایفای رسالت سنگینی که در جهت ارایه خدمات اطلاع­رسانی نوین بر دوش دارند، نیازمند به کارگیری فن­آوری اطلاعات در پیچیده­ترین سطوح ممکن هستند. فن­آوری اطلاعات که کتابخانه به مفهوم امروز، بدون آن معنا نمی­یابد، ضرورتا” متکی بر عناصر بنیادینی است که زیرساخت فن­آوری اطلاعات را تشکیل می­دهند.

کتابخانه دیجیتال، کتابخانه­ای است که منابع و خدمات کتابخانه­ای را به­صورت دیجیتال در اختیار کاربران قرار می­دهد .

این کتابخانه­ها در راستای توسعه کتابخانه­ها از اواسط سده بیستم به بعد مطرح شدند و از اواخر همین سده پا به عرصه وجود گذاشتند. این کتابخانه­هادر امتداد توسعه و پیشرفت کتابخانه­های سنتی مطرح شدند ونسل جدیدی از کتابخانه­های دیجیتال را معرفی کردند.

بنابر این کتابخانه­های دیجیتال نمی­خواهند و نمی­توانندجایگزین کتابخانه­های سنتی شوند،این کتابخانه­ها برای پاسخ­گویی به نیازهای نوین کاربران به­وجود آمده­اند.

آترتون در سال1977تعریف روشنی از زیر ساخت اطلاعات ارائه داده است. به تعبیر او، زیر ساخت اطلاعات هر کشوری توانایی­های ملی در دسترسی به دانش و اطلاعات و همچنین انتقال دانش و اطلاعات به منظور استفاده عملی از دانش است (آترتون، 1977).

کتابخانه دانشگاهی به عنوان مرکزی که مسئولیت ارائه خدمات اطلاعاتی به جامعه وسیعی از دانشجویان و اعضای هیات ­علمی را بر عهده دارد، نیازمند همگامی با نوآوری­های موجود در زمینه اطلاع­رسانی است. افزایش تصاعدی تولیدات علمی و تاکید روزافزون دانشگاه­ها بر انجام پژوهش­های پربار علمی، روز به روز بر سنگینی وظایفی که بر دوش کتابخانه­های دانشگاهی است، می­افزاید(حریری، 1388).

باتوجه به رسالت اصلی کتابخانه در برآوردن نیازهای اطلاعات کاربران، امروزه مدل­های جدیدی برای طراحی کتابخانه­ها در نظر گرفته می­شودکه در این میان ایجاد  کتابخانه­های دیجیتال جایگاه ویژه­ای را در محیط  مجازی اینترنت به خود اختصاص داده است.این نوع کتابخانه­ها با داشتن قابلیت­های بیشتر و پیشرفته­تر برای مدیریت اطلاعات، از دیگر مراکز اطلاعاتی اینترنتی متمایز شده­اند(فدایی،1387).

کتابخانه­ها تنها زمانی می­توانند رضایت کاربران خود را جلب نمایند که خدمات اطلاع رسانی مورد تقاضای کاربران را در مطلوب­ترین سطح ممکن ارائه دهند و تحقق این هدف در گرو فراهم بودن امکاناتی مانند نیروی انسانی متخصص، بودجه کافی، تجهیزات سخت­افزاری مناسب و دیدگاه مثبت و پذیرای سازمانی و مدیریتی در رابطه با فن­آوری اطلاعات است .

در مورد کتابخانه­های دانشگاهی ایران نیز، امروز بیش از گذشته، دلایلی وجود دارد که استفاده از فن­آوری اطلاعات در کتابخانه و خودکارسازی آن­ها را ضروری می­سازد. افزایش رو به رشد کاربران، نیاز بیشتر به استفاده از مواد کتابخانه­ای در داخل و خارج از کتابخانه­ها، رشد میزان مواد منتشر شده، تغییر ماهیت مواد مطالعاتی(به معنی استفاده بیشتر از لوح­های­فشرده، مجلات الکترونیکی، پایگاه­های اطلاعاتی پیوسته) و توسعه کامپیوتر­های جدیدتر و ارزان­تر، تنها بخشی از دلایلی هستند که بر خودکارسازی تاکید دارند. علاوه بر فعالیت­های داخلی عادی مثل فهرست­نویسی، فراهم­آوری و کنترل امانت، فن­آوری­های ­اطلاعاتی را می­توان در کتابخانه، برای سایر فعالیت­ها مثل پردازش اطلاعات به کار گرفت. از آن­جا که اکثر کتابخانه­های دانشگاهی به انجام فعالیت­های تحقیقاتی می­پردازند، پردازش اطلاعات برای آن­ها بسیار اهمیت دارد.

کتابخانه در طول تاریخ همواره مرکز نگهداری، بهره­برداری و اشاعه اطلاعات و دانش بشری بوده­اند. افزایش روزافزوان حجم اطلاعات، گسترش سریع اینترنت تولید قالب­های گوناگون اطلاعاتی، پیدایش و تحول چند رسانه­ای­ها، و تمایل فزاینده پژوهشگران به دسترسی به قالب­های الکترونیکی اطلاعات، نقش و عملکرد کتابخانه­ها را در جهان امروز دستخوش تحول ساخته است. به گونه­ای که در حال حاضر، اینترنت گسترده­ترین و روزآمدترین منبع اطلاعاتی بوده و عمومیت آن همچنان رو به افزایش است(امین­پور، 1385).

دانشگاه آزاداسلامی به عنوان دانشگاهی جوان و رو به گسترش به منظور تحقق اهدافش، ناگزیراز داشتن کتابخانه­های توانمندی است که بتواند پاسخگوی نیازهای آموزشی و پژوهشی آن باشد، زیرا هدف اساسی این دانشگاه پرورش استعدادها و انتقال و پیشبرد دانش از طریق آموزش و پژوهش­های علمی است(دانشگاه آزاد،1374).

با نگاهی گذرا، به خوبی می­توان دریافت که همگام با تحولات نظام آموزش و حرکت به سوی آموزش­های الکترونیکی، کتابخانه­ها نیز باید مسیر خود را به سمت دیجیتالی­شدن تغییر دهند تا بتوانند با تغییر نقش خود، جایگاه خود را حفظ نمایند و متناسب با نیاز جامعه خود، نسبت به ارایه خدمات جدید توانا باشند. پیوند کتابخانه­ها، فن­آوری اطلاعات، و آموزش با یکدیگر اتحاد سه جانبه­ای است که کشورهای توسعه یافته در راه نیل به اهداف آموزش خود به لزوم آن واقف هستند و کشورهای در حال توسعه باید به آن عنایت بیشتری داشته باشند(رحیمی­نژاد،1385).

کتابخانه­های دیجیتالی کتابخانه­هایی هستند با همان اهداف ، عملکردها و آرمان­های کتابخانه سنتی که لزوما برای جامعه­ای خاص از استفاده کنندگان سازماندهی شده­اند. در این تعریف “کتابخانه­های دیجیتالی ” سازمان­های هستند متشکل از کارکنانی متخصص جهت سازماندهی و انتخاب منابع که امکان دسترسی فکری، تفسیر، توزیع و نگهداری بی­عیب و نقض منابع مذکور را فراهم می­کنند. کارکنان کتابخانه دیجیتالی اطمینان دارند که آثار دیجیتالی گردآوری شده در مجموعه به منظور دسترسی سریع و مقرون به صرفه برای استفاده جامعه­ای خاص از استفاده کنندگان یا مجموعه­ای از چند جامعه در مدت زمان طولانی پایدار خواهند بود(کلوند،1998).

کتابخانه­های دیجیتالی اطلاعات سازماندهی­شده و با کیفیت بالا را فراهم می­کنند بسیاری از ویژگی­های پیشرفته کتابخانه دیجیتالی متکی به فراداده است. کتابداران به منابع موجود در فهرست­ها یا مجموعه­های دیگر از طریق فراداده ها توصیف می­کنند که این امر دستیابی به اطلاعات را تسهیل می­کند (گارسیا کرسیو، 2010).

یک کتابخانه دیجیتالی، چیزی جز خدمات اطلاعاتی کتابخانه­ای توزیعی نیست که به صورت فیزیکی، مجازی و با ترکیبی از هر دو ارایه شود و در آن حجم نسبتا” زیادی از منابع اطلاعاتی تنها در قالب

1-3    محاسبه ابعاد شکل‌های بستر. 11

1-3-1     رابطه فردسو 1975. 12

1-3-2     رابطه یالین و کاراهان 1979. 13

1-3-3     رابطه یالین و شیرلین 1988. 13

1-3-4     رابطه یالین 1992. 14

1-3-5     رابطه آدامز 1990. 15

1-3-6     رابطه ون‌راین 1984. 15

1-4    لایه مرزی.. 20

1-5    ساختار جریان بر روی شکل‌های بستر. 22

1-6    میانگین‌گیری دوگانه. 24

1-7    اهداف تحقیق.. 25

فصل دوم: مواد و روش‌ها 27

2-1    مقدمه. 27

2-2    منطقه مورد مطالعه. 27

2-3    وسایل مورد استفاده 32

2-3-1     مولینه. 32

2-3-2     دستگاه ADV . 33

2-3-3     دماسنج… 34

2-3-4     کولیس…. 34

2-3-5     دوربین نقشه‌برداری و وسایل مربوطه. 35

2-3-6     طناب، اسپری رنگ و سایر وسایل مورد نیاز. 35

2-4    داده‌های برداشت شده 35

2-4-1     داده‌های نقشه‌برداری… 36

2-4-2     داده‌های سرعت…. 38

2-4-3     داده‌های دانه‌بندی… 40

2-5    پارامترها و روش‌های استفاده شده 41

 

2-5-1     برآورد دبی و دیگر مشخصات مقاطع.. 41

2-5-2     برآورد سرعت متوسط هر پروفیل سرعت…. 43

2-5-3     برآورد اعداد بی‌بعد (فرود، رینولدز و …). 43

2-5-4     تعیین سرعت برشی… 44

2-5-5     تعیین سرعت برشی بحرانی… 49

2-5-6     میانگین‌گیری دوگانه. 50

2-5-7     روابط ون‌راین.. 51

فصل سوم: نتایج و بحث    53

3-1    مقدمه. 53

3-2    بررسی مشخصات هندسی بازه‌ها و مقاطع انتخابی.. 53

3-2-1     نقشه‌ها و پروفیل‌های تراز بستر در امتداد طولی بازه‌ها 54

3-2-2     بررسی مشخصات هیدرولیکی و هندسی مقاطع عرضی بازه‌ها 61

3-2-3     بررسی دانه‌بندی بازه‌های مورد مطالعه. 64

3-2-4     توزیع سرعت در بازه‌های مختلف…. 68

3-3    سرعت برشی.. 70

3-3-1     دامنه اعتبار قانون لگاریتمی… 70

3-3-2     دامنه اعتبار قانون سهمی… 72

3-3-3     محاسبه سرعت برشی به روش‌های مختلف…. 72

3-3-4     مقایسه روش‌های مختلف در تعیین سرعت برشی… 73

3-4    سرعت برشی بحرانی.. 76

3-5    میانگین‌گیری دوگانه. 76

3-6    محاسبه ابعاد شکل‌های بستر. 79

3-6-1     شکل‌های بستر رودخانه بابلرود. 82

3-6-2     شکل‌های بستر رودخانه بهشت‌آباد. 85

3-6-3     شکل‌های بستر رودخانه کاج.. 86

3-7    بررسی روند تغییرات ابعاد شکل بستر در مقابل پارامترهای فیزیکی و هیدرولیکی.. 88

این مطلب را هم بخوانید :

3-8    بررسی داده‌های برداشت شده با استفاده از دستگاه ADV در رودخانه. 92

3-8-1     بررسی پروفیل‌های سرعت…. 92

3-8-2     تحلیل جریان آشفته بر روی شکل بستر رودخانه‌ها 94

فصل چهارم: نتیجه‌گیری کلی و پیشنهادات   97

4-1    خلاصه نتایج.. 97

4-2    پیشنهادات… 100

نه

مراجع  102

فهرست اشکال

 

 

شکل ‏1‑1: 1) رودخانه انشعابی و 2) رودخانه شریانی.. 6

شکل ‏1‑2: نمایی از قسمتی از رودخانه پیچانرود تنگوئیه سیرجان و نحوه محاسبه ضریب سینوسی آن. 7

شکل ‏1‑3: نمایی از برخی شکل‌های بستر[2] 8

شکل ‏1‑4: نمایی از شکل بستر و ابعاد آن. 11

شکل ‏1‑5: نمودار دسته‌بندی شکل‌های بستر ارائه شده توسط ون‌راین[68] 17

شکل ‏1‑6: نمودارهای محاسبه ابعاد شکل توسط ارائه شده توسط ون‌راین[68] 18

شکل ‏1‑7: پروفیل سرعت جریان سیال واقعی و محل لایه مرزی.. 21

شکل ‏1‑8: ساختار لایه مرزی بر روی شکل بستر[15] 22

شکل ‏1‑9: ساختار لایه مرزی بر روی شکل بستر. 23

شکل ‏2‑1: عکس هوایی رودخانه بابلرود و بازه‌های انتخابی تهیه‌ شده توسط نرم‌افزارهای Arc GIS و SAS Planet 29

شکل ‏2‑2: تصویری از بازه‌های رودخانه بابلرود. 30

شکل ‏2‑3: عکس هوایی رودخانه‌های کاج و بهشت آباد و بازه‌های انتخابی تهیه‌ شده توسط نرم‌افزارهای Arc GIS  و SAS Planet 31

شکل ‏2‑4: تصویری از بازه‌های رودخانه‌های کاج و بهشت آباد. 32

شکل ‏2‑5: نحوه استقرار دستگاه ADV در رودخانه. 34

شکل ‏2‑6: نحوه شبکه بندی و برداشت بستر رودخانه. 37

شکل ‏2‑7: نمایی از بازه درونکلا 1 و نقاط برداشت شده بر اساس دو شبکه‌بندی مختلف…. 38

شکل ‏2‑8: برداشت سرعت توسط مولینه و دستگاه ADV.. 39

شکل ‏2‑9: منحنی دانه‌بندی.. 40

شکل ‏2‑10: روش‌های محاسبه دبی مقطع[54] 42

شکل ‏2‑11: نحوه محاسبه شیب به دو روش رگرسیونی (0019/0) و کلی (0013/0) 43

شکل ‏2‑12: عوامل موثر بر تنش برشی و مقاومت بستر. 48

شکل ‏2‑13: نمودار ارائه‌شده توسط شیلدز. 49

شکل ‏3‑1: نقشه توپوگرافی بازه‌های انارستان و درونکلا 1. 55

شکل ‏3‑2: نقشه توپوگرافی بازه‌های درون‌کلا 2 و کلاریکلا.. 56

شکل ‏3‑3: نقشه توپوگرافی بازه‌های کاج و بهشت آباد. 57

شکل ‏3‑4: نیمرخ تغییرات تراز بستر در محور وسط رودخانه بابلرود. 58

ده

شکل ‏3‑5: نیمرخ تغییرات تراز بستر در محور وسط رودخانه‌های کاج و بهشت آباد. 59

شکل ‏3‑6: مقایسه نیمرخ تغییرات بستر در راستای محور مرکزی و خط‌القعر بازه انارستان.. 59

شکل ‏3‑7: تفاوت تعداد خطوط هم‌تراز بستر در دو شبکه‌بندی 5/0*5/0 و 1*2 متر مربع. 61

شکل ‏3‑8: مقاطع عرضی بازه‌های مختلف…. 62

شکل ‏3‑9: تغییرات اندازه و یکنواختی ذرات در طول شکل بستر. 65

شکل ‏3‑10: تغییرات اندازه و یکنواختی ذرات در عرض رودخانه (عدد 0 بیان‌گر ساحل چپ است) 65

شکل ‏3‑11: حرکت ذرات رسوب در بالادست و پایین‌دست شکل بستر زمان بروز جدایی جریان[24] 67

شکل ‏3‑12: پروفیل‌های سرعت در مقطع 1 از بازه درونکلا 2. 68

شکل ‏3‑13: پروفیل‌های سرعت بازه انارستان. 68

شکل ‏3‑14: بررسی اعتبار قانون لگاریتمی و انحراف ناحیه خارجی از این قانون. 70

شکل ‏3‑15: بررسی اعتبار قانون سهمی و انحراف ناحیه خارجی از این قانون. 72

شکل ‏3‑16: مقایسه روش‌های مختلف تعیین سرعت برشی با یکدیگر. 74

شکل ‏3‑17: مقایسه دو روش نمودار شیلدز و سولزبای در تعیین سرعت برشی بحرانی بر روی شکل‌های بستر انتخابی.. 76

شکل ‏3‑18: پروفیل‌های سرعت روی شکل بستر شماره 3 و میانگین‌گیری دوگانه از آن‌ها 77

شکل ‏3‑19: برازش قانون لگاریتمی بر پروفیل حاصل از میانگین‌گیری دوگانه. 78

شکل ‏3‑20: رابطه بین ارتفاع و طول شکل‌های بستر در رودخانه‌های درشت‌دانه بابلرود، بهشت‌آباد و کاج در ایران (نمودار سمت راست) و رودخانه ریزدانه Yellow River در چین (نمودار سمت چپ[24]) 80

شکل ‏3‑21: نیمرخ تغییرات بستر در محور مرکزی بازه درونکلا 1، برداشت شده در دو بازه زمانی اسفند و تیر ماه. 84

شکل ‏3‑22: وجود پوشش گیاهی متراکم در رودخانه بهشت‌آباد. 86

شکل ‏3‑23: تصویر بازه رستم آباد در فصول مختلف: بالا) اردیبهشت 93، پایین) مهر 91. 87

شکل ‏3‑24: پروفیل طولی حاصل از ته‌نشینی ذرات شن ریز و سیلت بعد از جریان‌های سیلابی[24] 88

شکل ‏3‑25: تغییرات ارتفاع شکل بستر در مقابل عمق جریان در رودخانه یانگ تسه (نمودار سمت راست[24]) و در رودخانه‌های بابلرود، بهشت‌آباد و کاج (نمودار سمت چپ) 89

شکل ‏3‑26: تغییرات شیب شکل بستر در مقابل تغییرات شیب بستر و اندازه قطر ذرات بستر. 90

شکل ‏3‑27: تغییرات شیب شکل بستر در مقابل تغییرات عدد فرود و تنش برشی بی‌بعد.. 91

شکل ‏3‑28: تغییرات طول شکل بستر نسبت به عمق جریان در مقابل تغییرات عدد فرود. 92

شکل ‏3‑29: رابطه بین طول ناحیه جدایی جریان و عدد فرود[39] 93

شکل ‏3‑30: پروفیل‌های سرعت اندازه‌گیری شده بر روی شکل بستر. 94

شکل ‏3‑31: نتایج حاصل از آنالیز کوادرانت بر روی شکل بستر رودخانه‌های درشت‌دانه. 95

یازده

فهرست جداول

 

 

جدول ‏1‑1: توصیف شکل‌های بستر برگرفته از انجمن مهندسان عمران ایالات متحده آمریکا 1996. 9

جدول ‏2‑1: مشخصات بازه‌های انتخاب شده رودخانه بابلرود. 28

جدول ‏2‑2: مشخصات بازه‌های انتخاب شده رودخانه‌های کاج و بهشت آباد. 31

جدول ‏3‑1: تراکم و تعداد نقاط نقشه‌برداری شده در هر بازه. 60

جدول ‏3‑2: مشخصات هیدرولیکی مقاطع انتخاب شده در رودخانه بابلرود. 63

جدول ‏3‑3: مقادیر قطرهای مشخصه ذرات و انحراف معیار هندسی مقاطع در رودخانه بابلرود. 64

جدول ‏3‑4: دامنه اعتبار قانون لگاریتمی بر حسب درصد در محور مرکزی بازه‌های انتخاب شده در رودخانه بابلرود. 71

جدول ‏3‑5: محاسبه سرعت برشی در مقاطع رودخانه بابلرود با استفاده از روش‌های مختلف (تمامی مقادیر بر حسب متر بر ثانیه است) 73

جدول ‏3‑6: مقادیر سرعت و سرعت برشی بدست آمده از پروفیل میانگین‌گیری دوگانه برای هر شکل بستر. 78

جدول ‏3‑7: مقادیر ابعاد شکل‌های بستر انتخاب شده در بازه‌های مختلف…. 79

جدول ‏3‑8: ابعاد شکل‌های بستر اندازه‌گیری شده و مقادیر پارامتر انتقالی مربوط به هر شکل بستر. 81

جدول ‏3‑9: مقادیر پارامتر انتقالی و سرعت برشی محاسبه شده با فرض یکسان بودن مکانیزم تشکیل شکل‌های بستر در رودخانه‌های درشت‌دانه و ریزدانه. 83

جدول ‏3‑10: مقادیر پارامتر انتقالی و سرعت برشی محاسبه شده با فرض یکسان بودن مکانیزم تشکیل شکل‌های بستر در رودخانه کاج و رودخانه‌های ریزدانه. 88

دوازده

 

 

 

 

 

چکیده

بستر رودخانه به ندرت دارای سطحی مسطح است و ساختار آن معمولاً به صورت عوارضی با مشخصات هندسی است که به آن ها شکل‌های بستر می‌گویند. اگرچه ابعاد این شکل‌های بستر به عنوان تابع پیچیده‌ای از پارامترهای رسوبی و هیدرولیکی در نظر گرفته می‌شوند، با این حال مطالعات زیادی انجام شده که رابطه‌ای بین ابعاد شکل‌های بستر و مشخصات جریان ارائه می‌کند. از میان روش‌های پیش‌بینی ابعاد شکل‌های بستر، روش ون‌راین به طور گسترده‌ای برای تعیین ارتفاع و طول شکل‌های بستر مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش ون‌راین بر اساس داده‌های آزمایشگاهی و صحرایی با اندازه ذرات بستر بین 19/0 تا 6/3 میلی‌متر ارائه شده است. هدف انجام این مطالعه تعمیم روش ون‌راین در سه رودخانه درشت‌دانه (بابلرود در شمال و بهشت‌آباد و کاج در مرکز ایران) با اندازه ذرات بستر بین 21 تا 38 میلی‌متر است. شش بازه مستقیم با مجموع طول 463 متر، عرض متوسط 23 متر و 22 مقطع عرضی برای اندازه‌گیری پارامترهای هیدرولیکی انتخاب شده. همچنین 128 پروفیل سرعت با استفاده از دستگاه مولینه و 5 پروفیل با دستگاه ADV برداشت شده‌اند. از روش میانگین‌گیری دوگانه نیز برای محاسبه مقداری واحد برای پارامترهای هیدرولیکی هر شکل بستر استفاده شده است. برای تشریح بیشتر تفاوت مطالعه حاضر با مطالعه ون‌راین، از دستگاه ADV و آنالیز کوادرانت نیز برای بازه برداشت شده در رودخانه کاج استفاده شده است. همچنین برای اندازه‌گیری پارامتر انتقالی در روش ون‌راین، از روش مشخصات لایه مرزی برای تعیین تنش برشی استفاده شده. به منظور تعیین ابعاد شکل‌های بستر، 15266 نقطه با تراکم 2/1 نقطه در هر متر مربع از بستر رودخانه با شبکه‌بندی با اندازه‌های 5/0*5/0 متر مربع، 1*1 متر مربع و 2*1 متر مربع نقشه‌بردای شد. ون‌راین برای بستر مسطح مقادیر مثبت و کم پارامتر انتقالی را در نظر گرفته است در حالی که برای سه رودخانه انتخاب شده این پارامتر دارای مقدار منفی است که نشان می‌دهد شکل های بستر در شرایط بیشتر جریان نسبت به شرایط ون‌راین تشکیل شده‌اند. پیش‌بینی پارامترهای جریان با استفاده از روش ون‌راین نشان می‌دهد که برای رودخانه بابلرود، عمق جریان باید در محدوده 2 متر تا 7 متر تغییر کند، اگرچه سواحل این رودخانه این موضوع را تأیید نمی‌کنند. با توجه به داده‌های صحرایی برداشت‌شده از رودخانه بابلرود، تراز بستر این رودخانه در یک بازه زمانی 80 روزه دارای نوسان است که این امر نشان می‌دهد مشخصات هندسی شکل‌های بستر در فصول مختلف سال تشکیل شده‌اند. برای رودخانه بهشت‌آباد، وجود پوشش گیاهی و مکانیزم متفاوت تشکیل شکل‌های بستر باعث می‌شود نتوان از روش ون‌راین در این رودخانه استفاده کرد. استفاده از داده‌های برداشت‌شده از رودخانه‌های بابلرود و بهشت‌آباد برای محاسبه پارامتر انتقالی نشان می‌دهد پیش‌بینی مسطح بودن یا وجود شکل‌های بستر با استفاده از روش ون‌راین امکان‌پذیر نبوده و این روش ابعاد شکل‌های بستر را به درستی پیش‌بینی نمی‌کند که این امر نشان می‌دهد برای تعمیم روش ون‌راین در این دو نوع رودخانه‌های درشت‌دانه مطالعات بیشتری باید انجام شود. هرچند برای رودخانه کاج مکانیزم تشکیل شکل‌های بستر مانند رودخانه‌های شنی است، بنابراین روش رون‌راین می‌تواند به خوبی ابعاد شکل‌های بستر این رودخانه را پیش‌بینی کند.

 

کلمات کلیدی: ADV، شکل‌های بستر، مشخصات لایه مرزی، رودخانه‌های درشت‌دانه، روش میانگین‌گیری دوگانه، آنالیز کوادرانت، روش ون‌راین.

 

1-  فصل اول

فصل اول: مقدمه و بررسی منابع

1-1     مقدمه

نیاز انسان به آب منجر به شکل‌گیری بیشتر تمدن‌های بشری در کنار رودخانه‌ها شده‌است. به دلیل ایجاد این تمدن‌ها در کنار یکی از اصلی‌ترین منابع تأمین آب شیرین جهان، یعنی رودخانه‌ها، حفاظت از ساکنین آن‌ها در مقابل پدیده‌هایی نظیر سیل و خشک‌سالی و همچنین استفاده بهینه از آب رودخانه‌ها برای اهداف گوناگون، از اهمیت بالایی برخوردار است. به این منظور یکی از شاخه‌های علم مهندسی، به نام مهندسی رودخانه ایجاد شد و طی سالیان بعد و به خصوص طی یک قرن اخیر توسعه یافت. از اهداف این علم یافتن راه کارهایی مفید برای به حداقل رساندن تأثیرات منفی رودخانه نظیر فرسایش و سیل، بر مناطق پرجمعیت است[60].

به طور کلی مهندسی رودخانه علمی است که در مورد پدیده‌های حاکم بر رودخانه، همچنین پروژه‌های مختلف بهره‌برداری، حفاظت، اصلاح و تغییر مسیر رودخانه برای استفاده بهتر از آن و اجتناب از خسارت‌های احتمالی وارده از رودخانه بحث می‌کند و مبتنی بر اصول تئوریک و تجربیات بشری است[4].

یکی از پدیده‌هایی که به طور مستقیم یا غیرمستقیم از همان ابتدا تا کنون مورد توجه مهندسین این علم بوده‌است، پدیده‌های فرسایش و رسوب‌گذاری است. این دو پدیده سبب برهم زدن تعادل پایدار رودخانه‌ها شده و به موجب آن سایر عوامل تأثیرگذار و تأثیرپذیر از این پدیده‌ها بوجود می‌آیند، به همین دلیل تحقیقات مختلفی بر روی این پدیده‌ها و انتقال رسوب انجام شده است. از جمله اولین پژوهشگرانی که در این موارد فعالیت کرده‌اند می‌توان به ژیلبرت[1] (1914)، انیشتین[2] (1942)، وانونی[3] (1946)، لیو[4] (1957)، بروکس[5] (1962) و دوبویز[6] (1987) اشاره کرد[36]. این محققین عامل اصلی ایجاد پدیده‌های فرسایش و رسوب‌گذاری را برهم کنش نیروهای وارد بر ذرات بستر می‌دانند. یکی از مهم‌ترین این نیروها، نیروی اصطکاک است که در اثر حرکت سیال بر روی بستر رودخانه در خلاف جهت جریان بوجود می‌آید و به عنوان عامل مقاومت در مقابل جریان مطرح می‌شود. مقاومت در برابر جریان نه تنها ناشی از شکل و اندازه ذرات تشکیل‌دهنده بستر است، بلکه پستی و بلندی‌های بستر رودخانه یعنی شکل‌های بستر[7] نیز تأثیر زیادی روی آن دارد. به عنوان مثال در رودخانه‌های کوهستانی حدود 80% مقاوت جریان ناشی از شکل بستر رودخانه و مابقی مربوط به ذرات بستر است. به همین دلیل تعیین مقاوت جریان ناشی از شکل‌های بستر یکی از مهم‌ترین وظایف مهندسی رودخانه است[22]. با توجه به نقش مهمی که شکل‌های بستر رودخانه‌ها در مقاومت جریان دارند، مطالعه و بررسی روند ایجاد آن‌ها، مشخصات آن‌ها و تأثیر متقابلی که شکل‌های بستر و مشخصات جریان بر روی یکدیگر می‌گذارند، از اهمیت خاصی برخوردار است. به این منظور شاخه‌ای از علم مهندسی رودخانه ایجاد شد که نقش مهمی در پیش‌بینی رفتار رودخانه دارد. این شاخه از علم مهندسی رودخانه، مورفولوژی رودخانه است که به تحقیق و بررسی بر روی ویژگی‌های هندسی، خصوصیات فیزیکی رودخانه نظیر توپوگرافی و برهم کنش آن‌ها با خصوصیات جریان مثل سرعت و مقاومت جریان می‌پردازد[5]. مورفولوژی رودخانه به دلیل وجود تعداد زیاد متغیرهای وابسته و محدوده وسیع تغییرات از پیچیدگی‌های زیادی برخوردار است[32]. با این حال در این شاخه از علم تحقیقات فراوانی انجام شده و مطالعاتی نیز در حال انجام می‌باشد. به عنوان مثال می‌توان به مطالعات میلان[8] (2012)، کبیری و همکاران (2013)، براون و پاسترناک[9] (2014)، فضل‌اللهی و همکاران (2014) و مفتیان و همکاران (2014) اشاره کرد[47، 38، 19، 26 و 48]. شروع این تحقیقات توسط محققینی نظیر سایمونز و ریچاردسون[10] (1963)، چابرت و چاو[11] (1963)، گای[12] و همکاران (1966)، انگلاند و هانسن[13] (1967)، آلام و کندی[14] (1969) و ژولیان و راسلان[15] (1998) بوده که در مورد طبقه‌بندی شکل‌های بستر بر اساس مشخصات آن‌ها و تأثیرشان بر مقاومت جریان است، همچنین نوردین و آلژرت[16] (1972)، شن و چیانگ[17] (1977)، مول[18] و همکاران (1987)، و لای[19] (1998) نیز که ویژگی شکل‌های بستر مثل ارتفاع و طول آن‌ها را مورد بررسی قرار دادند[36]. در میان تحقیقات موجود، اکثر آن‌ها در شرایط آزمایشگاهی بوده‌است که دلیل این امر سختی و هزینه زیاد برداشت اطلاعات از رودخانه‌ها می‌باشد. با این حال محققینی نیز اقدام به انجام مطالعات صحرایی در مورد شکل‌های بستر و ویژگی‌های رودخانه‌های رسوبی بزرگ کرده‌اند که از جمله اولین این محققین می‌توان به تیلور[20] (1971)، شن و همکاران (1978)، پیترز[21] (1978)، کلاسن[22] و همکاران (1988)، راسلان (1991) و ژولیان و وارگادالام[23] (1995) اشاره کرد[36].

1 Gilbert

2 Einstein

3 Vanoni

4 Liu

5 Brooks

6 Duboys