مدل سه بعدی کانال‌های انتقال آب مرکب با بستر صلب و آبرفتی برای تعیین توزیع سرعت و رابطه دبی اشل

تاکنون تحقیقات زیادی برای تعیین توزیع عرضی سرعت جریان و نیز محاسبه دبی در مقاطع مرکب در حالت بستر صلب انجام شده است. این در حالی است که مقاطع مرکب رودخانه ای دارای بستر آبرفتی بوده و از نظر هیدرولیکی تفاوت زیادی با کانال های مرکب با بستر صلب دارند. در حالت بستر رسوبی به دلیل اثر متقابل جریان و رسوبات کف ، فرم بستر به شکل موج دار در می آید و باعث تغییر ضریب زبری آبراهه می شود. همچنین الگوی جریان در مقاطع مرکب سه بعدی بوده و بهتر است از مدل های ریاضی سه بعدی برای حل مسایل هیدرولیکی این مقاطع استفاده شود. در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار flow-3d، تغییرات دوبعدی و سه بعدی سرعت جریان در مقاطع مرکب مستقیم با بستر صلب و آبرفتی شبیه سازی شده و با داده های آزمایشگاهی از موسسه تحقیقات والینگفورد4 مقایسه شده است. برای این منظور از داده های توزیع عرضی سرعت و روابط دبی اشل دو کانال بزرگ مقیاس ذوزنقه ای شامل fcf-a با بستر بتنی و fcf-c با بستر ماسه ای استفاده شد. نتایج نشان داد که منحنی های هم سرعت و نیز توزیع عرضی سرعت جریان به دست آمده از نرم افزار flow-3d مطابقت مناسبی با داده های آزمایشگاهی در هر دو بخش مقطع اصلی و دشت های سیلابی دارند. همچنین نتایج این مقایسه ها نشان داد که مقادیر دبی کل جریان به دست آمده از نرم افزار flow-3d مطابقت بسیار خوبی با داده های آزمایشگاهی دارد به طوری که حداکثر و میانگین خطای نسبی این نتایج برای کانال با بستر صلب به ترتیب 5.5 و 2.7 درصد و برای کانال با بستر آبرفتی به ترتیب 6 و3.8 درصد بدست آمد. در نهایت نتایج به دست آمده از نرم افزار flow-3d با نتایج روش یک بعدی تجزیه قایم مقطع مرکب، روش مقطع واحد، نرم افزار hecras، روش کوهرنس5، روش تقسیم مقطع وزنی، مدل تبادل دبی و نیز نتایج مدل ریاضی مقایسه شدند. این مقایسه کارایی و عملکرد مناسب تر نرم افزار flow-3d در شبیه سازی هیدرولیکی جریان در مقاطع مرکب با بستر صلب و آبرفتی را تایید نمود.