تحلیل جریان در عرض رودخانه به‌روش اجزاء محدود

Abstract

رودخانه­های آبرفتی غالباً دارای دشت­های سیلابی عریضی می­باشند که در انتقال سیل، بهبود شرایط زیست­گاه رودخانه، حاصل­خیزی اراضی ساحلی و نیز رونق فعالیت­های کشاورزی و تفریحی نقش مهمی دارند. برای محاسبه دبی جریان سیل در مجرای اصلی و دشت­های سیلابی و نیز شناسایی نقاط فرسایش­پذیر رودخانه، تعیین توزیع عرضی سرعت جریان و تنش برشی مرزی دارای اهمیت زیادی است. این­در­حالی است که در شرایط سیل، اندازه­گیری پروفیل عرضی سرعت جریان و به­ویژه تنش برشی نیازمند تجهیزات پیشرفته و گران­قیمت است. بنابراین، استفاده از مدل­های ریاضی شبه­دوبعدی مبتنی بر حل معادلات پیوستگی و اندازه حرکت جریان به­عنوان راه­کاری مناسب در طرح­های مهندسی رودخانه جایگاه ارزشمندی پیدا نموده است. در این مقاله با حل عددی مدل ریاضی شبه­دوبعدی شیونو و نایت به­کمک روش اجزاء محدود، ابتدا توزیع عرضی سرعت در رودخانه میناب (ایستگاه برنطین) با استفاده از داده­های صحرایی واسنجی شد. بیشینه خطای مدل در برآورد دبی جریان سیلاب حدود 13 درصد به­دست آمد. سپس توزیع عرضی تنش برشی برای سیلاب سال 1374 شبیه­سازی شده و به­کمک آن تغییرات هندسه مقطع عرضی رودخانه تحلیل شد. نتایج این تحقیق نشان داد که وضعیت فرسایش و رسوب­گذاری در عرض رودخانه بر اساس تنش­های برشی به­دست آمده از مدل ریاضی به واقعیت بسیار نزدیک می­باشد.