للمهندسين المدنيين (مدني+موارد مائية)

ثيَنطاظا ئيَكىَ‏ بو ديزاينىَ‏ بو ثروذيَن ئاظديَرى يىَ‏ و سكرا
الخطوة االولى في
التصميم
لمشاريع الري والسدود
The first step in designing for irrigation and
dam projects
بةرهةظكرن
ئةندازيار / عبدالقادر حممد صاحل
ئةتريشى
ريَظةبةريا سكرىَ‏ دهوك
2019
1

ئةف ثةرتووكة
بو ئةندازياريَن تايبةمتةند ب سةرضاظكيَن
ظة ئاظىَ‏
ثةرتووكة ئةم
بو ئةندازيارةكانى سةرضاوةكانى ئاو
و بةنداوةكان
هذا الكتاب
الى المهندسين المختصين في
الري والسدود
2

بناظىَ‏ خودىَ‏ مةزنىَ‏ دلوظانىَ‏ ثر دلوظان
دةستثيَك
وةكو ئةركةك من ديت هندةك منونا دةربارةى ضةوانيا ‏)دياركرنا
ب ثروطرامىَ‏ GISى دطةل
Catchment Area
Prokon ب ثروطرامىَ‏ Slope Stability
بو سكرةكىَ‏
ئاخىَ‏ دطةل دياركرنا رامالينا ئاخىَ‏ و ثةيدابوونا نيشتويان دطةل ديزاينكرنا سةريذةكا
ئاظىَ‏ ‏)مسيل مائي(‏ دطةل ديزاينكرنا بركةكا ئاظىَ‏ ياكونكريتى و ديوارةكىَ‏ ثالثشت و
بانةكىَ‏ كونكرييت(‏ د ضةند الثةرةكا كوم كةم و شلوظة بكةم بو ئةندازيار و بسثوريَن د
ظى بواريدا كار دكةن ‏,هيظيدارم شيامب مفايةكى بطةهينم.‏
مقدمة
بسم هللا الرحمن الرحيم
رأيت من الواجب أن أقدم بعض االمثلة بخصوص ايجاد مساحة حوض التغذية
باستخدام برنامج مع تحليل استقرارية انحدار سد
ترابي باستخدام برنامج مع حساب الترسبات في حوض مائي مع
تصميم لمسيل مائي ‏)تصميم هيدروليكي(‏ وتصميم خزان ماء وجدار ساند وسقف
كونكريتي(‏ للمهندسين المختصين في هندسة الموارد المائية باستخدام بعض
أتمنى أن أكون قد قدمت عمال متواضعا ومن هللا
البرامج مثل
التوفيق.‏
GIS
Prokon
)Catchment Area(
(GIS,Prokon)
3

‏)دياركرنا Catchment Area
دطةل
ناظةروك
Slope Stability
بو سكرةكىَ‏ ئاخىَ‏ دطةل
دياركرنا رامالينا ئاخىَ‏ و ثةيدابوونا نيشتويان دطةل ديزاينكرنا سةريَذةكا ئاظىَ‏ ‏)مسيل
مائي(‏ دطةل بركةكا ئاظىَ‏ ياكونكريتى و ديوارةكىَ‏ ثالثشت و بانةكىَ‏ كونكرييت(‏
4

دياركرنا 1-
و باشرتين ريَك
بكارئينانا ثروطرامىَ‏
Catchment Area
(GIS( ى
-
و لدويف ثيَنطاظيَن خلوارىَ:‏
ريكا ئيَكىَ‏ ‏)الطريقة االولى(‏
5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

ريَكا دووىَ‏ ‏)الطريقة الثانية(‏
‎1‎‏-اضافة Method) (DEM) (Digital Elevation
-
18

19

Spatial Analyst Tools
‎2‎‏-من قائمة ArcToolbox
أختار
20

‎3‎‏-اختار Hydrology
‎4‎‏-اختار Fill
21

اختار
-6Ok
-5Input surface raster= Duhok _Dim_tif
22

Flow Direction
-7
Input surface raster = fill_tif-8
Ok- 9
23

Flow Accumulation
-10
24

Input flow direction raster= Flow Dir_Fill -11
ok-12
25

Spatial Analyst Tools -13
Conditional -14
Con-15
-16 اختار Input conditional raster = FlowAcc_Flow
Expression (optional)= value 100 <1 -17
Input true raster or constant value = 1 -18
ok-19
اختار
اختار
26

20- عمل شيب فايل من قائمة Catalog
New – Shapefile -21
27

Edit-Projected Coordinate systems -22
28

29

UTM -23
WGS 1984 -24
Northern Hemisphere -25
WGS 1984 UTM zone 38 N -26
OK -27
Ok -28
30

31

Pour point
-29
Symbol Selector -30
Size ,Color -31
Ok -32
لتكبير النقطة يحدد
اختار
‏)نقطة المصب(‏
32

اختارEditor Start Editing
33- ومن ثم
33

اختار النقطة ثم
continue ثم
Ok
-34
34

-35 اختارFeatures Create
Construction Tools -36
تحديد ثم من
االحداثيات في المكان المناسب
حدد النقطة وضعها حسب
35

36

Save Edit -37
Stop Editing -38
37

Spatial Analyst Tools-39
Hydrology -40
Watershed -41
Input flow direction raster = FlowDir_Fill -42
Input raster or feature pour point data -43
Ok -44
38

Arc Toolbox
-45
Conversion Tools -46
From Raster -47
Raster to Polygon -48
Input raster = Watershed_ flo -49
Ok -50
اختار من قائمة
39

-51 اختار Select Features
40

Clip Geoprocessing
-52
Input Features = RatserT_Waters -53
Clip Features = RatserT_Waters -54
Ok -55
اختار من قائمة
االداة
41

Table of Content -56
RasterT_Waters_Clip -57
Open Attribute Table -58
Add Field -59
Calculate Geometry -60
Area -61
Yes -62
Ok -63
Ok -64
من قائمة
تحديد
تحديد ثم
كتابة
42

43

44

45

46

47

48

-2
ديزاينكرنا سةريَذةكا ئاظىَ‏ ‏)تصميم مسيل مائي )Spillway(
‏)تصميم هيدروليكي(:‏
-
-
شلوظةكرنا بارانا و ديزاينكرنا مةزنرتين باران بريكا Gumbel Method
ديزاينكرنا سةريَذا ئاظى ( المسيل المائي(‏ ‏)تصميم هيدروليكي(‏
49

خطوات حساب أقصى تصريف لتصميم المسيل المائي )Spillway( في
السدود
-2
المعلومات المطلوبة :
باستخدام طريقة
Soil Conservation Service (SCS)
(
‎1‎‏-القيمة العظمى لالمطار خالل 24 ساعة لفترة زمنية
‎2‎‏-معرفة مساحة حوض التغذية Area( ) Catchment
‎3‎‏-معرفة طول المجرى ب Km
‎4‎‏-معرفة الميل للمجرى
)curve Number من الجدول المرفق وحسب طبيعة
تربة الحوض
Assume L=18690 m
S=0.1557
Catchment Area =111.58 Km 2
CN=74.2
‎5‎‏-استخراج CN
مثال :
50

Table No. (1)
Max. 24-hrs rainfall for Duhok station
from 1992 – 2009
Date P. max. mm/day
24/11/1992 70.4
11/5/1993 150
1/4/1994 120.9
12/3/1995 41.2
27/12/1996 47
9/12/1997 60
28/03/1998 52
14/12/1999 37.4
3/1/2000 67.4
8/3/2001 37.3
20/12/2002 60
15/12/2003 41
19/04/2004 65
23/01/2005 64
17/04/2006 71.6
5/1/2007 38.5
29/11/2008 38.5
19/12/2009 57.5
51

Date
Gumbel
Max.24 hr
rainfall at
Duhok
station
mm/day
جدول رقم )2(
تحليل بيانات االمطار بطريقة
(pi-px) (pi-px)2
Max.24 hr
rainfall at
Duhok from
max to min
mm/day
Rank
m
Tr=N+1/
m
Gamble
24/11/1992 70.40 8.2 67.1 150.00 1 19.0
11/05/1993 150.00 87.8 7707.1 120.90 2 9.5
01/04/1994 120.90 58.7 3444.5 71.60 3 6.3
12/03/1995 41.20 -21.0 441.4 70.40 4 4.8
27/12/1996 47.00 -15.2 231.3 67.40 5 3.8
09/12/1997 60.00 -2.2 4.9 65.00 6 3.2
28/03/1998 52.00 -10.2 104.2 64.00 7 2.7
14/12/1999 37.40 -24.8 615.5 60.00 8 2.4
03/01/2000 67.40 5.2 26.9 60.00 9 2.1
08/03/2001 37.30 -24.9 620.5 57.50 10 1.9
20/12/2002 60.00 -2.2 4.9 52.00 11 1.7
15/12/2003 41.00 -21.2 449.9 47.00 12 1.6
19/04/2004 65.00 2.8 7.8 41.20 13 1.5
23/01/2005 64.00 1.8 3.2 41.00 14 1.4
17/04/2006 71.60 9.4 88.2 38.50 15 1.3
05/01/2007 38.50 -23.7 562.2 38.50 16 1.2
29/11/2008 38.50 -23.7 562.2 37.40 17 1.1
19/12/2009 57.50 -4.7 22.2 37.30 18 1.1
Average 62.21 14964.0
Px: Average of the rainfall data
N: No. of data
Tr: Return period (Year)
Px: Average of the rainfall data = Σpi/N
N: No. of data
52

SD= Sqrt(Σ(pi-px)2 / (N-1)
SD: Standard Deviation
PTr=px+KSD
PTr: Estimated max 24 hr rainfall for specified period Tr
K=[ -(√6) /π] * [0.557 + (ln(ln (Tr / (Tr-1))]
P Tr3 = 62.21 + (0.27) 29.67 = 70.22 mm
P Tr5 = 62.21 + (0.73) 29.67 = 83.87 mm
P Tr10 = 62.21 + (1.32) 29.67 = 101.37 mm
P Tr25 = 62.21 + (2.06) 29.67 = 123.33 mm
P Tr50 = 62.21 + (2.61) 29.67 = 139.64 mm
P Tr100 = 62.21 + (3.15) 29.67 = 155.67 mm
Tc=0.01947L 0.77 S -0.385
Tc: Time of concentration (hr)
L: Length of the stream (m)
S: Slope
Q=(P-0.2S) 2 /(P+0.8S)
Q: Monthly Runoff (mm)
P: Monthly Rainfall (mm)
S: Detention
S= (25400/CN)-254
CN: Runoff Curve Number (from table)
Q Peak =0.0208 AQ/T p
Q Peak : m 3 /s
A: Area in Hectares
Q: is in (cm) from equation (P-0.2S) 2 /(P+0.8S)
Tp=0.6Tc+ √Tc
53

Tp: Time to Peak in (hr)
Tp = 0.6Tc + √Tc
Tp = 0.6(1.292) + √1.292
= 1.91 hr
54

Table No. (3)
55

Calculations for return period 100 years
S= (25400/ CN) -254
= (25400/ 74.2) -254
= 88.3 mm
Q = (P-0.2S) 2 / (P+0.8S)
= [(155.67- 0.2(88.3)] 2 / [155.67 +0.8*88.3]
= 19,046.76 /226.31
Q = (84.16 / 10)* 1.91 = 16.07 mm
Q peak 100 = 0.0208 * A* Q / Tp
= (0.0208 * 11158 *1.607) / 1.91
= 195.26 m 3 /sec
56

تصميم المسيل المائي هيدروليكيا
تم
عمل ثالثة برامج لتصميم المسيل المائي
هيدروليكيا
بطريقة الفجول بيسك 6( ) Microsoft Visual Basic
باستخدام البرمجة
‎1‎‏-البرنامج االول:‏ لتحليل بيانات االمطار بطريقة )Gumbel( لتخمين
أقصى هطول للمطر ولفترة عودة Period( )Return محدودة.‏
‎2‎‏-البرنامج الثاني:‏ لحساب أقصى تصريف للمسيل المائي بطريقة ( Soil
.)Conservation Service (SCS)
‎3‎‏-البرنامج الثالث:‏ لحساب طول قمة المسيل المائي
تنويه : CD
البرامج الثالثة ملحق مع هذا الكتاب.‏
57

خطوات تطبيق البرامج الثالثة لتصميم المسيل المائي في السدود:-‏
المدخالت:‏
معدل االمطار ‏)ملم(‏
‎2‎‏-عدد البيانات لالمطار
‎3‎‏-مجموع مربع القيم ‏)بيانات االمطار-‏ المعدل(‏
-1
50
25
Figure No. (1)
المخرجات :)Output(
-1
100
قيمة اقصى مطر تخميني )mm( ل )10 سنوات,‏
سنة(‏
سنة,‏ سنة,‏
Figure No. (2)
58

المدخالت )Input( :
-1 مساحة حوض التغذية Area( ) Km 2 ()Catchment
‎2‎‏-طول المجرى المائي )m(
‎3‎‏-معدل الميالن Slope( )
‎4‎‏-قيمة أقصى مطر تصميمي )mm( من طريقة )Gumbel( للفترة
الزمنية سنة 100
‎5‎‏-قيمة CN
‎6‎‏-مدة هطول المطر hr( )
Figure No. (3)
59

المخرجات :)Output(
Time of Concentration (hr) -7
Time to Peak (hr)-8
Runoff (mm)-9
-10 قيمة أقصى تصريف تصميمي )Qpeak( ) m 3 /s(
Figure No. (4)
60

(MWL)
المدخالت :)Input(
‎1‎‏-قيمة أقصى تصريف تصميمي )Qpeak( ) m 3 /s(
‎2‎‏-قيمة أقصى ارتفاع لمنسوب الماء في حالة الفيضان
)Maximum water Level( (m)
Figure No. (5)
المخرجات :)Output(
- طول المسيل المائي )m )
Figure No. (6)
61

-3
(Reservoir Sedimentation Calculation)
حساب الترسبات في االحواض المائية
Universal Soil Loss Equation (RUSLE)
A= R*K*LS*C*P
Where:
A: Computed Soil Loss per unit area
(Ton/Hectar/Year)
R: Rainfall erosion index
K: Soil erodibility Factor
LS: Slope Length Factor
CP: Control Practice
62

How to calculate Slope Length Factor (LS) for using in
Equation of Sedimentation
Example:
Duhok Dam Catchment Area = 135 Km 2
Figure No. (7)
63

Figure No. (8)
Figure No. (9)
64

Figure No. (10)
Procedure of Calculating Slope Length Factor
1-Divided the Whole catchment to sub catchment
2-Calculate area for each Sub catchment area
3-calculate Slope length using equation below:
4- Calculate Slope Length Factor using equation:
65

See table below (Table No (4) and check each of them:
4
66

5
67

6
68

6
تم عمل برنامج لحساب الترسبات في االحواض المائية باستخدام البرمجة
بطريقة الفيجول بيسك كما مبين في الشكل رقم )11 )
تنويه:‏ نسخة CD
البرنامج
مرفق مع
الكتاب.‏
القيم المثبتة ل
من قبل باحث روسي
R,K,C,P في البرنامج
Nikolav 1983,
هي ألراضي أقليم كوردستان تم ايجادها
Figure No. (11)
69

Prokon 2.6
-4
خطوات طريقة حساب
Slope Stability باستخدام برنامج
صورة البرنامج مبينة في الشكل رقم )12(.
Figure No. (12)
‎1‎‏-تنزيل البرنامج من االنترنيت مع التنصيب
‎2‎‏-اتباع الخطوات المبينة ادناه لحساب Factor of Safety
70

1-Select
Design and Analysis by Prokon2.6 software
Analysis of Earth Dam Slope Stability
Geotechnical
2-Select Slope BG
71

3-From Table No. (7), select U/S and D/S slopes
Table No. (7)
4-From Table No. (8), select α and β:
Table No. (8)
72

5-Draw Dam Section with scale, and draw lines
according to Figure No. (14), to get line of center of
Critical Slip circle, then chose center of critical slip circle
on line, at least two points over O1 and two points
under O1, then use coordinates, X,Y, and Radius (R) on
Prokon 2.6 to determine Factor of Safety for each point:
14
73

6-Fill table by X, Y, and R:
74

7-Chose Design code:
8-Input X, Y coordinates, with Layer Number as shown
below:
75

9-For Phreatic Surface, if you want to check stability when
reservoir fall or at any stage, input x, y, and pore Pressure
data in table below:
10- If you have Geotextile reinforcement, input data
according to table below:
76

11- If you have Anchor topology, input data required in
table below:
12-If Anchor force profiles required; input required data in
table below:
77

13-If you want to include external loads, input data
required in table below:
14-Click Analyse, factor of safety will be calculated as
shown below:
78

15-From Calcsheet (Calculate sheet), the report will be
available as shown below:
16-Other page of Calcsheet…..
79

5-Design and Analysis of Reservoir Wall
Using Prokon 2.6 step by step:
80

1-Input data, follow solved example below:
3-Select Design diagram:
81

3-Select Moments & Reinforcement:
4-Select Calculation Sheet (Calcsheet):
82

83

84

5-Select Bending Schedule:
85

6-Design and Analysis of Concrete Retaining Wall
Using Prokon 2.6 Step by Step:
1-Select Concrete:
86

2-Input data in table below:
87

3-Solved example:
88

4-Select Design diagram:
89

5-Select Moments & Reinforcement:
90

6-Select Calculate Sheet (Calcsheet):
91

92

93

7-Select Schedule:
94

7-Design of Reinforced Concrete Slab
Using Prokon 2.6 Step by Step:
1-Select Concrete:
95

2-Input data:
96

2-Follow Solved Example:
97

2-Select Moments:
3-Select Deflections:
98

4-Select Reinforcement:
5-Select Bending Schedule:
99

References:
- Design of Irrigation Structures, R.S. Varshney,
Vol. II.
- Microsoft Visual Basic 6.
- Prokon 2.6 Software.
- GIS 10.5 ArcMap Software.
-
-
-
المراجع:‏
كتاب تصميم منشآت الري,‏ د.‏ محمد أيمن السالوي,‏ د.‏ أمير محمد مباشر,‏
كلية الهندسة قسم الهندسة المدنية,‏ جامعة األزهر.‏
مروان بشير اسماعيل الكوفي,‏ تقدير تعرية التربة وانتاج الرسوبيات من
جابية سد دهوك,‏ رسالة ماجستير,‏ كلية الزراعة قسم علوم التربة والمياه,‏
-
.2012
100

ل دوماهى يىَ‏ داخازا سةركةفتنىَ‏ بو وة دكةم
أتمنى لكم التوفيق
ألي سؤال أو أستفسار يرجى االتصال بي وبدون تردد
Facebook: Abdaulqadir Mohammed salih
07504058125, Viber, Watts Up, Telegram Korek:
E-Mail: abdulqadirmsalih@gmail.com
abdulqadirmsalih@hotmail.com
101