|
|
شبیهسازی پایداری کانالهای آبرفتی با استفاده از مدل ریاضی Gstars4.0
|
|
|
|
|
نویسنده
|
عزیزیان غلامرضا ,اکبری غلامحسین ,میر رضا ,بزرگمهر رضا
|
منبع
|
پژوهش هاي حفاظت آب و خاك - 1394 - دوره : 22 - شماره : 2 - صفحه:79 -94
|
|
|
چکیده
|
سابقه و هدف: بهمنظور پیشبینی پاسخ رودخانههای آبرفتی به تغییرات مصنوعی و طبیعی اعمال شده، شناخت و پیشبینی هندسه پایدار رودخانه دارای اهمیت است. تعیین هندسه مقطع عرضی، شیب و معیار پایداری کانالها و رودخانهها موضوع مورد توجه بسیاری از مهندسین عمران در رابطه با طرحهای آبیاری، مهندسی رودخانه و پروژههای هیدرولیکی میباشد. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای هندسی، معیارهای تعادل و روند پایداری دینامیکی کانالهای پایدار میباشد. مواد و روشها: بدین منظور یک کانال آزمایشگاهی توسط نرمافزار gstars4.0 که یک مدل ریاضی بوده و براساس کمینه نمودن قدرت عمل میکند، مدلسازی شده است. این مدل با استفاده از مفهوم لولههای جریان، قابلیت شبیهسازی جریان توزیع رسوبگذاری را بهصورت شبه دوبعدی (طولی و عرضی) در رودخانهها دارد. واسنجی هیدرولیکی، مدل بهازای دبیها و ضرایب زبری مانینگ مختلف اجرا شده و نتایج پروفیل سطح آب محاسباتی با مقادیر واقعی رقوم سطح آب بر روی پهنه سیلابی مقایسه گردید. بدین ترتیب با داشتن تراز سطح آب بهازای دبیهای مختلف، مقدار ضریب مانینگ پهنه سیلابی و کانال اصلی در مدل بهنحوی انتخاب شده تا بهازای دبی معلوم ورودی و تراز سطح آب، ابعاد محاسبه شده توسط مدل با مقدار واقعی همخوانی داشته باشد. نتایج این مقایسه بیانگر مطابقت رقوم سطح آب محاسباتی با رقوم سطح آب مشاهداتی بهازای ضریب زبری مانینگ 014/0 است. برای واسنجی هیدرولیک رسوب مدل، زاویه پایداری مصالح بستر برابر مقدار آزمایشگاهی (?33?=) قرار گرفت. در ادامه واسنجی، تغییرات مقطع عرضی کانال آزمایشگاهی بهازای روابط تجربی مختلف موجود در مدل ریاضی gstars شبیهسازی شده و با مقطع عرضی آزمایشگاهی مقایسه گردید. معادله انتقال رسوب ماسه یانگ (1979) مطابقت بهتری با مشاهدات آزمایشگاهی دارد. تعدادی از دادهها که در واسنجی مدل بهکار نرفته بودند بهمنظور صحتسنجی مدل مورد استفاده قرار گرفتند که در این مرحله عرض بالا و پایین کانالها با ضریب همبستگی بهترتیب 975/0 و 942/0 پیشبینی شدهاند. یافتهها: کانالهای آبرفتی هندسه هیدرولیکی خودرا بهنحوی تنظیم مینمایند که بین جریان و انتقال رسوب تعادل برقرار شود. در 2 تا 3 ساعت نخست، فرسایش و تهنشینی جدارهها و بستر کانال شدید بوده و مقدار قابل ملاحظهای انتقال رسوب و عریض شدن کانال مشاهده گردید و سپس کاهش مییابد. افزایش عرض بالا، کاهش عرض پایین و در نهایت افزایش شیب جانبی در همه مقاطع قابل مشاهده است و عمده تغییرات در 2 ساعت اول اتفاق میافتد که تغییرات ارتفاع در جهت تنظیم شیب بستر کانال و حفظ یکنواختی پروفیل سطح آب میباشد. برای تعیین مستقیم، مستقیم کمعمق و مارپیچ بودن کانالها، مدلهای این پژوهش در خطوط آکرز- چارلتون و لین ترسیم گردید. این کانالها در پایین این خطوط واقع شده است و مستقیم میباشد. نتیجهگیری: این پژوهش قابلیت و کارایی مناسب مدل ریاضی gstars4.0 را در پیشبینی تغییرات طولی و عرضی تراز بستر رژیم کانالها نشان میدهد. در ادامه معیارهای پایداری نظیر تغییرات عرض، تغییرات سطح آب (مستقیم شدن پروفیل سطح آب) و یکنواختی نرخ انتقال رسوب که توسط پژوهشگران مختلف ارایه شده است مورد بررسی قرار گرفته و مشاهده گردید سه معیار مذکور در همه مدلها به وقوع پیوسته است. بنابراین ترکیبی از این معیارها برای پایداری رژیم کانالها پیشنهاد شد.
|
کلیدواژه
|
کانال پایدار ,الگوی کانال ,شیب بستر ,قدرت جریان ,Gstars 4.0 ,Stable Channel ,Channel Pattern ,Bed Slope ,Stream Power ,Gstars4.0
|
آدرس
|
دانشگاه سیستان و بلوچستان, ایران, دانشگاه سیستان و بلوچستان, ایران, دانشگاه سیستان و بلوچستان, ایران, دانشگاه سیستان و بلوچستان, ایران
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Authors
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|