«یادداشت تحقیقاتی» ارزیابی کاربرد مدل عددیFLOW-3D در پیش‌بینی تغییرات ریخت‌شناسی در محل تلاقی رودخانه‌ها

نوع مقاله: یادداشت تحقیقاتی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه تهران

2 عضو هیأت علمی دانشگاه تهران

3 گروه مهندسی رودخانه و سواحل، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری وزارت جهاد کشاورزی

چکیده

به دلیل پیچیدگی‌های هیدرولیکی محل تلاقی شاخه‌های فرعی با رودخانه اصلی و تغییرات ریخت شناسی حاصله در آن، مطالعه ویژگی‌های این محل از جنبه‌های مختلف از جمله رسوب‌گذاری، فرسایش، و ملاحظات زیست محیطی مورد علاقه محققان مربوط می‌باشد. با اینکه مطالعات آزمایشگاهی متعددی در خصوص فرسایش و رسوب در محل تلاقی رودخانه‌ها صورت گرفته است، اما به دلیل وجود محدودیت‌های آزمایشگاهی و نیز عدم کاربرد مدل‌های عددی سه بعدی در سطح گسترده، امکان بررسی جامع این دو پدیده تاکنون میسر نشده است. به همین دلیل در این تحقیق ویژگی‌ها و کارآیی مدل عددی FLOW-3D به عنوان یک مدل سه بعدی، برای شبیه‌سازی الگوی جریان، فرسایش و رسوب‌گذاری در محل تلاقی شاخه‌های فرعی با رودخانه اصلی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی داده های حاصل از یک مدل فیزیکی به منظور کالیبراسیون و همچنین ارزیابی درستی مدل FLOW-3D مورد استفاده قرار گرفت. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان داد که مدل مذکور با متوسط خطایی حدود 3/6 درصد قادر به شبیه‌سازی حداکثر ارتفاع رسوبگذاری در محل تقاطع در کانال فرعی و با متوسط خطایی حدود 26 درصد قادر به شبیه‌سازی عمق فرسایش در ساحل راست کانال اصلی در گزینه‌های مختلف دبی جریان می‌باشد. همچنین مدل عددی با خطایی در حدود متوسط یک درصد نسبت به مدل آزمایشگاهی قادر به پیش‌بینی نیم‌رخ سطح آب در محل تلاقی در شرایط مدل‌سازی بدون تزریق رسوب می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


صاحباری، ج. آ. و برقعی، س. م. (1387). "بررسی آزمایشگاهی الگوی فرسایش و رسوب گذاری در محل اتصال کانال ها". چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه تهران، ص.ص. 45-53.

قبادیان، ر.؛ شفاعی بجستان، م. و موسوی جهرمی، ح (1385). "بررسی آزمایشگاهی جدایی جریان در محل تلاقی رودخانه‌ها برای شرایط جریان زیر بحرانی". تحقیقات منابع آب ایران، 2، ص.ص. 67-77.

Baghlani, A. and Talebbeydokhti N. (2013). "Hydrodynamics of right-angled channel confluences by a 2D numerical model", Transactions of Civil Engineering, 32(C2), pp. 271-283.

Best, J. L. (1988). "Sediment transport and bed morphology at river channel confluences", Sedimentology, 35, pp. 481-498.

Chanson, H.(2004). The hydraulics of open channel flow: An introducion, Elsevier Butterworth-Heinemann.

De Serres, B., Roy, A.G., Biron, P.M. and Best, J.L. (1999). "Three-dimentional structure of flow at a confluence of river channel with discordant beds", Geomorphology, 26, pp. 313-335.

Flow Science Inc. (2005). “Flow-3D Help”, Version 9.0.

Fujita, I. and Komura, S. (1989). "Visualization of the flow at a confluence, in refined flow modelling and turbulence measurements", Edited by Universal Academy Press, International Association of Hydraulic Research, Tokyo, Japan.

Hsu, C.C., Wu, F.S. and Lee, W.J. (1998). "Flow at 90 equal-width open-channel junction", Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 124(2), pp. 186-191.

Huang, J., Weber, J.L., and Lai, G.Y. (2002). "Three dimensional numerical study of flows in open-channel junctions", Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 128(3), pp. 268-280

Khan, A.A., Cadavid, A. and Wang, S.S.Y. (2000). "Simulation of channel confluence and bifurcation using the CCHE2D model", Proc. Instn. Civ. Engrs. Water & Mar. Engng, 142(2), pp. 97-102.

Mosley, M.P. (1976). "An experimental study of channel confluences", Journal of Geology, 84(5), pp. 535-562.

Ribeiro, M. L. (2011). "Influence of tributary widening on confluence morphodynamics", PhD Thesis, Lausanne, Swiss.

Shabayek, S., Steffler, P., and Hicks, F. (2002). "Dynamic model for subcritical combining flows in channel junctions", Journal of Hydraulic Engineering, 128(9), pp. 821-828.

Shakibainia, A., Tabatabai, M. R. M., and Zarrati, A. R. (2010). "Three-dimensional numerical study of flow structure in channel confluences", Canadian Journal of Civil Engineering, 37, pp. 772-781.

Subramanya, K. (1982). Flow in open channels, Tata McGraw-Hill Education, 360 pages.

Webber, N.B., and Greated, C.A. (1966). "An investigation of flow behavior at the junction of rectangular channel", Proceeding Institution of Civil Engineers, 34, pp. 321-334.

Weber, L.J., Schumate E.D., and Mawer, N. (2001). "Experiments on flow at a 90° open-channel junction", Journal of Hydraulic Engineering., 127(5), pp. 340-350.

Weiming, W. (2001). "CCHE2D: sediment transport model (Version 2, 1)", Tech. Report No. NCCHE-TR-2001-3, NCCHE, University of Mississippi.