شبیه‌سازی اثر آب شکن‎های متناوب و پشته‌های رسوبی روی الگوی جریان در پیچان‌رود طبیعی رودخانه تجن

سابقه و هدف: آبشکن‎ها در پایدارسازی و تثبیت کناره رودخانه‎ و ایجاد مسیر مناسب برای هدایت جریان کاربرد فراوانی دارند. الگوی جریان و فرسایش و رسوبگذاری اطراف آبشکن‎ها تابع عوامل مختلفی است که از آن جمله می‌توان به نوع آبشکن، شکل هندسی مقاطع، ظرفیت حمل رسوب و غیره اشاره نمود. در این تحقیق با توجه اینکه هدف از احداث آبشکن های مورد مطالعه، هدایت جریان سیل به ساحل شرقی از طریق دو کانال طبیعی و جلوگیری از فرسایش کناره ای و پیشروی مسیر رودخانه به کرانه غربی است، لذا با استفاده از مدل عددی دوبعدی تحت عنوان cche2d به بررسی اثر ‎ آبشکن‏های متناوب و پشته‏های رسوبی بر الگوی جریان آب در بازه‏ مکانی با طول حدود 6/1 کیلومتر از رودخانه تجن در شمال سرخس و پایین‌دست روستای نوروزآباد پرداخته می شود.مواد و روش‌ها: در گام نخست این پژوهش، نقشه بزرگ مقیاس توپوگرافی با مقیاس 1:2000 تهیه گردید و در سه مقطع از مقاطع نقشه‌برداری شده به اندازه‌گیری پارامترهای جریان پرداخته شد و بیشترین تاکید بر روی قوس‏های متوالی و مقاطع نزدیک آبشکن‎ها و پشته های رسوبی در رودخانه بود تا بتوان تاثیر جریان‌های ثانویه و نیروهای گریز از مرکز را بر فرسایش کناره‌ها و همچنین اثر هیدرولیکی آبشکن و پشته های رسوبی بر الگوی جریان بررسی کرد. با استفاده از داده‎های توپوگرافی حاصل از نقشه‌برداری زمینی و تهیه مدل هندسی و شبکه محاسباتی با ابعاد مختلف و نیز اندازه‎گیری میدانی، مشخصات جریان شامل سرعت و عمق، مدل هیدرودینامیکی دو بعدی اجرا گردید. به منظور ارزیابی تغییرات پروفیل طولی سرعت، توزیع تنش برشی و عمق جریان در بخش‏های انحنادار رودخانه و همچنین محدوده‏های مجاور آبشکن و پشته‏های رسوبی، مقادیر شبیه‌سازی شده با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. در پایان، از دو معیار آماری rmse و mape، برای ارزیابی کارایی مدل استفاده شد. یافته‌ها: نتایج بیانگر دقت مناسب مدل در پیش‌بینی پارامترهای جریان در مجاور آبشکن‏ها و پشته‌های رسوبی است همچنین این مدل با دقت مناسب موقعیت های حداکثر تنش برشی جریان در بستر و کناره ها را نمایش می دهد. نتایج شبیه سازی این تحقیق نیز نشان داد که بردارهای چرخشی و گردابه های جریان بالادست آبشکن ها نسبت به پایین دست آنها بزرگتر هستند و به طور کلی با حرکت به سمت پایین دست این سری آبشکن ها، ابعاد گردابه ها کوچکتر می شوند از طرفی میزان سرعت و تنش برشی در پایین دست آبشکن ها نسبت به بالادست آنها بیشتر است و میزان سرعت جریان با حرکت به سمت پایین دست سری آبشکن ها کاهش می یابد.نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داده که برای دبی مشاهداتی (47 متر مکعب بر ثانیه) و دبی با دوره بازگشت کمتر از 25 سال، آبشکن ها اثرات موضعی بر انحراف جریان و همچنین جلوگیری از پیشروی جریان رودخانه به کرانه سمت چپ دارند لذا آبشکن ها نمی توانند سیل های با دوره بازگشت کمتر از 25 سال را به سمت ساحل شرغی انحراف دهند چونکه تراکم بسیار زیاد پوشش گیاهی و ضریب زبری بالا در ساحل شرقی، امکان ورود جریان با دوره بازگشت زیر 25 سال را نمی دهد.

Numerical Simulation of the Transverse Dike (Epi) and Islands effect over Water Flow Pattern in Natural Meandering of the Tajan River

Background and objectives: The transverse dike has many applications for River bank erodibility stabilization and consolidation. Water flow pattern, erosion and sedimentation around the transverse dike are dependent of various factors, Such as transverse dike type, geometry sections, sediment transport capacity and etc. In This study With regard to the significance role of the flow velocity and shear stress forces on river bank erosion, twodimensional numerical modeling as CCHE2D was performed to Numerical Simulation of the Transverse Dike and Islands effect over Water Flow Pattern in Natural Meandering of the Tajan River (in the north of Sarakhs and downstream of Noruzababd village Razavi Khorasan Province, Iran).Materials and methods: In the first step of this study, a large topographic scale map was prepared with scale 1: 2000. And in three sections of the surveyed sections, the flow parameters were measured. Using topographic data obtained from field surveys and then the geometry model and the computational mesh (grid) with different dimension and also field measurements of flow characteristics such as velocity and depth, the twodimensional hydrodynamic model was run. Simulated data were compared with observed ones in order to assess the velocity horizontal profile gradients, the distribution of shear stress and the flow depth condition in curved parts of the river channel and around the transverse dike and islands.Furthermore, two statistical criteria (RMSE and MAPE) were used to evaluate the performance of the model. Results: The results indicated that the simulated values are in good agreement with the field measurements. In the study area, water flow pattern around the transverse dike and islands is dependent of hydraulic conditions and at various discharges has different impact on the flow pattern. due to transverse dike and islands, crosssections reduce, reason increasing the depth, speed and shear stress, sediment transport capacity and bed load.Conclusion: The results of this study show that for Observation discharge (47 m3/s) and discharge with a return period of less than 25 years, transverse dike have local effects on the deviation of the flow, and they cannot lead to the diversion of floods with a return period of less than 25 years to the eastern banks. Because the high density of vegetation and high roughness on the east coast, prevents the distribution of flow to the two natural canals. Key words: Transverse Dike (Epi), Island, CCHE2D, Meandering, Tajan riverKey words: Transverse Dike (Epi), Island, CCHE2D, Meandering, Tajan river