مدل‌ سه‌بعدی توسعه داده شده برای استخراج رابطه دبی-اشل در مقاطع مرکب چندسیلابدشتی مستقیم

رستمی, مجید; امینی, رامین; ظهیری, عبدالرضا

doi:10.30482/jhyd.2023.413507.1670

مدل‌ سه‌بعدی توسعه داده شده برای استخراج رابطه دبی-اشل در مقاطع مرکب چندسیلابدشتی مستقیم

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی دانشگاه صنعتی شاهرود

² دانشیار گروه مهندسی آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

³ دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.30482/jhyd.2023.413507.1670

چکیده

در زمان سیلاب معمولاً مقطع اصلی رودخانه پر شده و آب وارد دشت‌های سیلابی می‌شود. در این شرایط رودخانه به شکل مقطع مرکب ظاهر می‌شود. بعضی از رودخانه‌ها بر حسب شرایط هندسی و ارتفاعی ممکن است بیش از یک دشت سیلاب در طرفین مقطع اصلی داشته باشند که به این مقاطع، کانال مرکب چند‌سیلابدشتی گفته می‌شود. این کانال‌ها ظرفیت انتقال دبی جریان بیشتری از کانالهای ساده و مرکب دارند. در این مقاله با استفاده از توسعه یک مدل سه‌بعدی در محیط برنامه C به کمک حل عددی معادلات ناویر-استوکس به روش حجم محدود و الگوی کوییک، جنبه‌های هیدرولیکی متفاوتی از این مقاطع شامل الگوی سه‌بعدی جریان، توزیع عرضی سرعت، جریان‌های ثانویه، انرژی آشفتگی و نیز رابطه دبی-اشل مدل‌سازی شده است. برای واسنجی این مدل ریاضی از داده‌های آزمایشگاهی Singh (2021) در یک کانال با مقطع مرکب مستطیلی سه‌پله‌ای نامتقارن استفاده شد. مقایسه کانتورهای هم‌سرعت محاسباتی و مشاهداتی نشان داد که در هر دو حالت، حداکثر سرعت جریان در میانه مقطع اصلی و متمایل به جداره سمت راست آن، در فاصله‌ای دورتر از کف کانال و نزدیک به سطح آب رخ داده است. دقت نتایج محاسباتی پروفیل عرضی مولفه سرعت در جهت جریان در مقطع اصلی و سیلابدشت‌ها (به ویژه سیلابدشت دوم) قابل قبول است، اما در محدوده مرز تماس مقطع اصلی با سیلابدشت اول خطای مدل‌سازی نسبتاً زیاد است. مدل‌سازی رابطه دبی-اشل این کانال به کمک مدل ریاضی دارای خطای متوسط حدود 9/3 درصد و حداکثر خطای 2/6 درصد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها