توسعه مدل عددی جریان غیرماندگار همراه با انتقال رسوب در سیستم‌های رودخانه‌ای

Abstract

در دو دهه اخیر استفاده از مدل­های عددی برای شبیه­سازی هیدرولیک جریان و انتقال رسوب بسیار رواج یافته است. مدل­های ریاضی ابزار با ارزشی را برای پیش­بینی شرایط جریان و فرایند انتقال رسوب فراهم نموده­اند و به­نحو گسترده­ای در مدیریت و مهندسی آب کاربرد دارند. هدف اصلی این تحقیق، توسعه مدل عددی هیدرودینامیکی یک بعدی و غیرماندگار برای روندیابی جریان و انتقال رسوب به­صورت شبه­کوپل در سیستم­های رودخانه­ای می­باشد. در این تحقیق، ابتدا مدلی ریاضی توسعه داده شده است، که در آن معادلات سنت ونانت در سیستم­های رودخانه­ایی حل می­شوند. این معادلات پس از خطی شدن به روش تفاضل­های محدود، به­صورت نیمه ضمنی و از طریق تکنیک زیگزاگی حل می­شوند. پس از حل معادلات و محاسبه پارامترهای هیدرولیکی جریان، این پارامترها برای حل معادلات انتقال رسوب مورد استفاده قرار می­گیرند. از معادله دینامیکی انتقال- پخش و معادله دیفرانسیلی بار بستر به­ترتیب برای محاسبه میزان انتقال بار معلق و بار بستر استفاده می­شود. بعد از محاسبه میزان انتقال رسوب، از معادله اکسنر برای محاسبه تغییرات ارتفاع بستر در رودخانه استفاده می­شود. در نهایت در این تحقیق مدل عددی با مدل هیدرولیکی- رسوبی Hec-Ras مورد مقایسه قرار گرفت که نتایج، دقت بالای مدل عددی را نشان می دهد. تفاوت­هایی در مقدار عمق پیش بینی شده برای فرسایش و رسوب­گذاری دیده می­شود، که این تفاوت به­علت اختلاف در مبانی مدل­های عددی ذکر شده و تفاوت ناشی از تعادلی و غیر تعادلی بودن معادله اکسنر دور از انتظار نیست.