محاسبه توزیع عرضی انتقال رسوب در رودخانه‌ها با استفاده از مدل ریاضی شبه دوبعدی (مطالعه موردی: رودخانه قره‌سو)

پیش‌بینی صحیح پارامترهای هیدرولیک جریان و رسوب برای بهره‌برداری و مدیریت بهتر رودخانه‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است. امروزه مدل‌های ریاضی شبه‌دوبعدی به عنوان یک راه‌حل بهینه و کارآمد، کاربرد گسترده‌ای در مباحث هیدرولیک جریان و رسوب رودخانه‌ها یافته‌اند. در این مدل‌ها، تغییرات سرعت در عرض رودخانه‌ها به کمک حل عددی معادلات دیفرانسیل ناویراستوکس و در شرایط جریان ماندگار و یکنواخت شبیه‌سازی می‌شود. در پژوهش حاضر با استفاده از مدل ریاضی شبه دوبعدی شیونو و نایت (1991)، توزیع عرضی سرعت جریان در رودخانه قره‌سو محاسبه شده و سپس به کمک این نتایج و نیز با استفاده از روابط تجربی انتقال رسوب، توزیع عرضی رسوب کل و ظرفیت انتقال رسوب رودخانه تعیین شد. نتایج حاصله نشان دهنده عملکرد مناسب مدل شبه دوبعدی در برآورد توزیع عرضی سرعت جریان با خطای نسبی 8.7 می‌باشد. همچنین از میان روابط مختلف انتقال رسوب، روابط یانگ و ایکرزوایت به ترتیب با متوسط خطای نسبی 45 و 67 درصد، دارای بیشترین دقت می‌باشند. رابطه لارسن با متوسط خطای نسبی 245 درصد، دارای دقت بسیار کمی است.

Simulation of Lateral Distribution of Total Load Sediment Transport in Rivers Using a Quasi TwoDimensional Mathematical Model (Case Study: Gharehsoo river)

Correctly predictions of flow hydraulics and sediment parameters are very important for proper operation and management of rivers. Today, quasi twodimensional (2D) mathematical models are widely have been used as efficient solutions in flow hydraulics and sediment problems in rivers. In these models, lateral velocity distribution is simulated by numerical solution of NavierStokes equations in steady and uniform flow conditions. In this paper, using the quasi 2D mathematical model of Shiono and Knight (1991), the velocity lateral distributions at the river Gharehsoo were calculated. Then using these results and several empirical sediment transport formulas, lateral distribution of bed material load and sediment transport capacity of the river were obtained. The results showed good performance of the quasi 2D model for prediction of velocity lateral distribution with 8.7 percent relative error. Furthermore, among different sediment transport formulas, Yang and AckersWhite equations have the highest accuracy with mean errors of 45% and 67%, respectively. Larson’s equation with mean error of 245% corresponds to very low accuracy.