بررسی عملکرد مدل اتوماتای سلولی در شبیه‌سازی سیلاب‌های شهری

Abstract

افزایش فراوانی و شدت سیلاب‌ها در حوضه‌های شهری باعث ایجاد خسارات جدی به شهرها می‌شود. یکی از چالش‌های مهم در تحلیل سیلاب‌های شهری، شبیه‌سازی دو بعدی جریان‌های سطحی ناشی از پس‌زدگی رواناب از سیستم زهکشی است. بنابراین توسعه یک مدل شبیه‌سازی سیلاب که بتواند سیلاب را با دقت و سرعت قابل قبول در حوضه‌های شهری با توپوگرافی پیچیده شبیه‌سازی و بخش‌های متاثر از سیلاب را در این حوضه‌ها مشخص کند از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق یک مدل عددی شبیه‌سازی سیلاب بر پایه روش اتوماتای سلولی با هدف کاهش زمان و حجم محاسبات نسبت به روش‌های معمول تحلیل دو بعدی سیلاب، توسعه داده شدهاست. عملکرد مدل اتوماتای سلولی توسعه داده شده در مطالعه حاضر با مدل‌های هک راس ، مدلی بر پایه معادلات آب کم عمق و مدل تیوفلو که با روش‌های معمول شبیه‌سازی هیدرولیکی جریان آب را روندیابی می‌کنند، در حالات شبیه‌سازی یک و دو بعدی مورد آزمون قرار گرفته است. همچنین شرایط پایداری با توجه به ابعاد شبکه و اندازه گام زمانی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مدل نشان می دهد که روش پیشنهادی با استفاده از داده‌های توپوگرافی و زبری سطح به عنوان ورودی، با دقت قابل قبول جریان روان‌آب‌های سطحی را در حالات یک بعدی و دو بعدی روندیابی می‌کند. همچنین زمان شبیه‌سازی جریان در این مدل حدود 60 برابر کمتر از روش معادلات آب کم عمق است.