مدل‌سازی عددی الگوی جریان در ابعاد مدل فیزیکی رودخانه کارون (محدوده مئاندر جنگیه)

در سال‌های اخیر، با پیشرفت‌های حاصل‌شده در توان محاسباتی رایانه‌ها و توسعه روش‌های محاسبات عددی، فرایندهای مرتبط با جریان آب و انتقال رسوب با دقت بیشتری بررسی شده‌اند. این مطالعه استفاده از مدل‌سازی عددی دوبعدی hec-ras را به‌عنوان گزینه‌ای برای پیش‌بینی مولفه‌های هیدرولیکی در مسیر خم بررسی می‌کند. مقایسه نتایج در چارچوب یک مطالعه مدل فیزیکی کج رودخانه کارون در بخش پیچان‌رود جنگیه صورت پذیرفت. محدوده مدل‌سازی شده حدفاصل ایستگاه اهواز تا فارسیات، به طول 40 کیلومتر بوده که شامل برداشت رقوم سطح آب و سرعت جریان می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد، مدل عددی، الگوهای سرعت جریان مشابهی با مدل فیزیکی، با شاخص‌های ضریب تبین، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب ناش-ساتکلیف به ترتیب 0.941r2=، (m/s) 0.04rmse= و 0.88nse= پیش‌بینی نمود. بااین‌حال ویژگی‌های شبکه مورداستفاده تاثیر بالایی بر توزیع سرعت دارا بود، به‌گونه‌ای که شبکه منظم با تراکم بالا بهترین دقت را در شبیه‌سازی سرعت جریان داشته است. برای شبیه‌سازی جریان در مدل عددی، تعیین مدت‌زمان شبیه‌سازی و گام‌های زمانی در انجام فرایند محاسبات عددی، لازم و ضروری است. در این تحقیق در مراحل مختلف، زمان شبیه‌سازی متفاوت بوده است و گام‌های زمانی در اغلب مراحل شبیه‌سازی برابر با مقدار 0.5 ثانیه در نظر گرفته شد. همچنین نتایج با بررسی نقشه‌های ماهواره‌ای مربوط به 51 سال اخیر نشان داد محدوده دیواره‌های ساحلی محدوده مئاندر جنگیه به دلیل تنش برشی تمایل به فرسایش داشته است.

two-dimensional numerical modeling of flow in the physical model scale of the karun river (upstream of the jangieh meander)

recent advances in computational power and numerical methods have greatly improved the accuracy of modeling water flow and sediment transport processes. this study explores the application of the two-dimensional numerical hec-ras model to predict hydraulic parameters in a river meander, validated against a physical model of the karun river at the jangieh meander. the modeled reach extends 40 km from ahvaz to farsiat and includes measurements of water surface elevation and flow velocity. results demonstrate that the numerical model accurately reproduces flow velocity patterns similar to those observed in the physical model, with performance metrics of r² = 0.941, rmse = 0.04 m/s, and nash–sutcliffe efficiency (nse) = 0.88. mesh characteristics significantly influenced velocity distribution accuracy, with high-resolution regular grids providing the best simulation results. appropriate simulation duration and time step selection were critical, with a typical time step of 0.5 seconds used in most simulations. additionally, analysis of satellite imagery spanning the last 51 years indicates that the riverbanks in the jangieh meander region are prone to erosion due to elevated shear stress. these findings underscore the importance of integrated hydraulic and sediment monitoring for sustainable management of meandering rivers.