بررسی عددی ساختار جریان و خطر سیلاب در خیابان ‌های متقاطع با بلوک شهری صلب

افزایش جمعیت در مناطق شهری و وقوع روزافزون سیلاب‌ های شهری نیازمند ارزیابی دقیق ‌تر برای درک بهتر فرآیندهای هیدرولیکی غالب خطر سیل می‌باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی تاثیر تغییرات دبی جریان ورودی بر ویژگی‌های سیل در یک بلوک شهری پرداخته شده است. مدلسازی‌ها در شرایط جریان پایدار، با استفاده از 7 دبی جریان در ورودی‌ها با هندسه ثابت بلوک شهری انجام شد. نتایج اعتبارسنجی مدل عددی نشان داد که مدل آشفتگی پروفیل سرعت نزدیک سطح آب و سرعت متوسط گیری شده در عمق را با خطای نسبی 3 و 6/8 درصد نسبت به مدل آزمایشگاهی، دارای همبستگی بیشتری نسبت به سایر مدل‌های آشفتگی بود. در تمامی مدل‌ها خیابان راست و بالا‌دست به ترتیب دارای بیشترین و کمترین میزان عمق، سرعت و عدد پایداری انسان بودند. این در حالی است که خیابان پایین‌دست با اختلاف 2 تا 3 برابری سرعت متوسط و دارا بودن 3 الی 4 ناحیه خطر برای عابران پیاده دارای بیشترین طیف گستردگی در میزان پارامترهای سیلاب می‌باشد. همچنین افزایش دبی در ورودی‌ 1 به ازای دبی ثابت در ورودی 2، باعث افزایش ویژگی‌های سیلابی خیابان‌های راست و پایین‌دست و افزایش عمق و کاهش سرعت در خیابان چپ می-گردد. این در حالی است که افزایش دبی ورودی‌ 2 به ازای دبی ثابت در ورودی 1، باعث افزایش ویژگی‌های سیلابی خیابان چپ و افزایش عمق و کاهش سرعت در خیابان‌ها راست و پایین‌دست می‌گردد. لازم به ذکر است تغییرات دبی در هر دو ورودی‌ تاثیر چندانی بر روی ویژگی‌های سیلابی خیابان بالا‌دست ندارد.

numerical analysis of flow field and flood risk in solid urban block street intersections

floods can cause significant damage to goods and people, particularly in densely populated urban areas with high asset values. flood risk is typically assessed using flow depth, flow velocity, and water level parameters (de moel et al., 2009). meja-morales et al., (2021) investigated the impact of flow exchanges between a porous urban block and surrounding streets and found that porosity significantly affects urban flood flow characteristics. in another study, meja-morales et al., (2023) examined the effect of flow instability and open areas in urban blocks on key flood characteristics and reported that the instability level of incoming hydrographs greatly affects the volume of flood water stored in urban blocks. this research aims to evaluate the distribution of flow depth, velocity, and flow patterns in non-porous urban block streets by considering changes in stable inflow. the study seeks to understand multidirectional flow paths caused by the street network and develop a flood risk map for humans using flow3d software. the validation results of the numerical model showed that the turbulence model had the highest correlation with the laboratory model, with a relative error of 3% and 6.8% for the velocity profile near the water surface and averaged velocity at depth, respectively. in all models, the right and upstream streets had the highest and lowest depth, speed, and human stability number, while the downstream street had the largest range of flood parameters, with 2 to 3 times the average speed and 3 to 4 danger zones for pedestrians. increasing the flow rate at inlet 1 for a constant flow rate at inlet 2 increased the flooding characteristics of the right and downstream streets while decreasing the speed in the left street. conversely, increasing the flow rate at inlet 2 for a constant flow rate at inlet 1 increased the flooding characteristics of the left street, decreased the speed in the right and downstream streets, and had minimal effect on the flood characteristics of the upstream street.