فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

چکیدهسابقه و هدف: طغیان رودخانه‌ها یک پدیده طبیعی است که اثرات مخربی بر زندگی انسان داشته و زیان‌های اقتصادی زیادی به‌بار می-آورد. تعیین دبی جریان سیلاب در مطالعات هیدرولیکی و هیدرولوژیکی و نیز طراحی سازه‌های آبی در مسیر رودخانه از اهمیت بالایی برخوردار است. رویکردهای مختلفی در مطالعه طغیان رودخانه‌ها و همچنین تعیین دبی سیلاب وجود دارد که هرکدام از آنها دارای خطاها و محدودیت‌هایی هستند. تخمین دبی جریان در ایستگاه‌های هیدرومتری با استفاده از منحنی دبی-اشل همواره یکی از بارزترین روش‌های تعیین دبی جریان رودخانه‌ها است، اما محدودیت اساسی و مهم این روش این است که برای دبی‌های سیلابی باید از منحنی، برونیابی شود که این روند با خطا و عدم قطعیت همراه است. همچنین روش‌های دیگر، مانند دستگاه سرعت‌سنج مولینه و دستگاه آگوستیک داپلر در شرایط جریان طبیعی رودخانه و به‌ویژه در مواقع سیلابی، علاوه بر مخاطره آمیز بودن، بسیار پر‌هزینه و زمانبر می‌باشد. استفاده از روش‌های سرعت‌سنجی مبتنی بر تصویربرداری از سطح جریان از جمله رویکردهایی است که اخیراً به عنوان یک روش غیرتماسی در مجاری روباز مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش از تکنیک جدید سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) با استفاده از تصاویر پهپادی استفاده شده است که با دقتی مناسب، سریع و بدون تماس با جریان و اختلال در الگوی جریان آب، توزیع عرضی سرعت و همچنین دبی جریان را در مواقع سیلابی رودخانه محاسبه می‌کند.مواد و روش‌ها: برای دستیابی به اهداف پژوهش، اقدام به فیلم‌برداری با استفاده از پهپاد از مقطع رودخانه زیارت در محل تلاقی با رودخانه قره‌تپه (استان گلستان) در سیلاب اردیبهشت 1403 شد. بدین ترتیب که تصویربرداری از سطح جریان رودخانه در ارتفاع 40 متری به وسیله پهپاد و به صورت کاملاً عمودی به مدت 40 ثانیه با فرکانس 30 فریم بر ثانیه صورت گرفت. پس از انجام عملیات پردازش تصاویر در نرم‌افزارPIVLAB در محیط MATLAB، سرعت سطحی جریان در مقطع عرضی رودخانه محاسبه شد و درنهایت توزیع عرضی سرعت و دبی جریان رودخانه در شرایط سیلابی با استفاده از روش سرعت- مساحت محاسبه و با داده‌های اندازه-گیری شده مقایسه شد. یافته‌ها: در این مطالعه برای اندازه‌گیری دبی و تبدیل سرعت سطحی به سرعت متوسط مقطع با روش‌های ردیابی مبتنی بر تصویر، از شاخص سرعت (k) استفاده گردید. به کمک این روش توزیع عرضی سرعت و دبی جریان در رودخانه در شرایط سیلابی بدون تماس با جریان در یک مقطع با استفاده از دو الگوریتم تعریف شده درPIVLAB مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آن نشان‌دهنده دقت بالای هر دو الگوریتم در برآورد دبی جریان و توزیع عرضی سرعت در مقطع مورد مطالعه بود به‌طوری‌که دبی و سرعت متوسط جریان به ترتیب با خطای نسبی حدود 5/3 و 7 درصد برآورد و محاسبه گردیدند.نتیجه‌گیری: براساس نتایج به دست آمده و با توجه به اینکه اندازه‌گیری دقیق دبی جریان سیلابی رودخانه‌ها در زمان کوتاه از اهمیت ویژه-ای برخوردار است، عملیات پردازش تصاویر پهپادی جهت تخمین دبی جریان رودخانه و همچنین توزیع عرضی سرعت رودخانه، می-تواند اقدام موثری در این زمینه باشد.چکیدهسابقه و هدف: طغیان رودخانه‌ها یک پدیده طبیعی است که اثرات مخربی بر زندگی انسان داشته و زیان‌های اقتصادی زیادی به‌بار می-آورد. تعیین دبی جریان سیلاب در مطالعات هیدرولیکی و هیدرولوژیکی و نیز طراحی سازه‌های آبی در مسیر رودخانه از اهمیت بالایی برخوردار است. رویکردهای مختلفی در مطالعه طغیان رودخانه‌ها و همچنین تعیین دبی سیلاب وجود دارد که هرکدام از آنها دارای خطاها و محدودیت‌هایی هستند. تخمین دبی جریان در ایستگاه‌های هیدرومتری با استفاده از منحنی دبی-اشل همواره یکی از بارزترین روش‌های تعیین دبی جریان رودخانه‌ها است، اما محدودیت اساسی و مهم این روش این است که برای دبی‌های سیلابی باید از منحنی، برونیابی شود که این روند با خطا و عدم قطعیت همراه است. همچنین روش‌های دیگر، مانند دستگاه سرعت‌سنج مولینه و دستگاه آگوستیک داپلر در شرایط جریان طبیعی رودخانه و به‌ویژه در مواقع سیلابی، علاوه بر مخاطره آمیز بودن، بسیار پر‌هزینه و زمانبر می‌باشد. استفاده از روش‌های سرعت‌سنجی مبتنی بر تصویربرداری از سطح جریان از جمله رویکردهایی است که اخیراً به عنوان یک روش غیرتماسی در مجاری روباز مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش از تکنیک جدید سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) با استفاده از تصاویر پهپادی استفاده شده است که با دقتی مناسب، سریع و بدون تماس با جریان و اختلال در الگوی جریان آب، توزیع عرضی سرعت و همچنین دبی جریان را در مواقع سیلابی رودخانه محاسبه می‌کند.مواد و روش‌ها: برای دستیابی به اهداف پژوهش، اقدام به فیلم‌برداری با استفاده از پهپاد از مقطع رودخانه زیارت در محل تلاقی با رودخانه قره‌تپه (استان گلستان) در سیلاب اردیبهشت 1403 شد. بدین ترتیب که تصویربرداری از سطح جریان رودخانه در ارتفاع 40 متری به وسیله پهپاد و به صورت کاملاً عمودی به مدت 40 ثانیه با فرکانس 30 فریم بر ثانیه صورت گرفت. پس از انجام عملیات پردازش تصاویر در نرم‌افزارPIVLAB در محیط MATLAB، سرعت سطحی جریان در مقطع عرضی رودخانه محاسبه شد و درنهایت توزیع عرضی سرعت و دبی جریان رودخانه در شرایط سیلابی با استفاده از روش سرعت- مساحت محاسبه و با داده‌های اندازه-گیری شده مقایسه شد. یافته‌ها: در این مطالعه برای اندازه‌گیری دبی و تبدیل سرعت سطحی به سرعت متوسط مقطع با روش‌های ردیابی مبتنی بر تصویر، از شاخص سرعت (k) استفاده گردید. به کمک این روش توزیع عرضی سرعت و دبی جریان در رودخانه در شرایط سیلابی بدون تماس با جریان در یک مقطع با استفاده از دو الگوریتم تعریف شده درPIVLAB مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آن نشان‌دهنده دقت بالای هر دو الگوریتم در برآورد دبی جریان و توزیع عرضی سرعت در مقطع مورد مطالعه بود به‌طوری‌که دبی و سرعت متوسط جریان به ترتیب با خطای نسبی حدود 5/3 و 7 درصد برآورد و محاسبه گردیدند.نتیجه‌گیری: براساس نتایج به دست آمده و با توجه به اینکه اندازه‌گیری دقیق دبی جریان سیلابی رودخانه‌ها در زمان کوتاه از اهمیت ویژه-ای برخوردار است، عملیات پردازش تصاویر پهپادی جهت تخمین دبی جریان رودخانه و همچنین توزیع عرضی سرعت رودخانه، می-تواند اقدام موثری در این زمینه باشد.