مدل ریاضی دوبعدی برای شبیه سازی جریان و انتقال رسوب در مقاطع مرکب مستقیم

شناخت شرایط انتقال رسوبات از دیرباز مورد توجه مهندسان هیدرولیک بوده است. بیشترین تغییرات مورفولوژی رودخانه در شرایط سیلاب اتفاق افتاده و معمولاً رودخانه‌ها به فرم مقاطع مرکب ظاهر می شوند. به همین دلیل هیدرولیک جریان و رسوب در آن‌ها متفاوت از مقاطع عادی است. میزان حمل رسوب معلق در رودخانه، تابعی مستقیم از سرعت جریان است. با توجه به تغییرات شدید سرعت جریان در مقاطع مرکب، قطعاً تغییرات حمل رسوب در عرض و عمق رودخانه‌ها در شرایط سیلاب متغیر خواهد بود. با توجه به این واقعیت، بهتر است برای محاسبه ظرفیت حمل رسوب در رودخانه‌ها، به‌جای استفاده از سرعت متوسط از سرعت‌های نقطه‌ای استفاده ‌شده و در فرمول‌های تجربی انتقال رسوب (مانند انگلوندهانسن، آیکرزوایت و ...) برای هر سطح از جریان جایگذاری شوند. در این پژوهش، ابتدا با حل عددی یک معادله دیفرانسیل به فرم پواسون، توزیع دوبعدی سرعت جریان در عرض و عمق یک مقطع مرکب آزمایشگاهی محاسبه ‌شد و سپس از این توزیع سرعت، ظرفیت حمل رسوب به‌صورت نقطه‌ای برآورد گردید. از مجموع این ظرفیت‌های نقطه‌ای، ظرفیت کل حمل رسوب برای کانال به دست آمد. در روش انگلند – هانسن در حالت استفاده از سرعت متوسط جریان و تنش برشی کل بستز، خطای متوسط و مجذور میانگین مربعات خطا به ترتیب برابر 58% و 3/63 گرم بر ثانیه به دست آمد اما با جایگذاری مقادیر نقطه‌ای سرعت جریان و تنش برشی بستر، مقادیر خطا به 15% و 1/71 گرم بر ثانیه کاهش یافت. در روش آیکرز – وایت مقادیر خطا در حالت استفاده از سرعت متوسط جریان به ترتیب برابر 164% و 9/36 گرم بر ثانیه به دست آمد که در حالت استفاده از سرعت های نقطه‌ای این مقادیر خطا به 30% و 1/86 گرم بر ثانیه تقلیل یافت.