بررسی تاثیر تنه‌های درخت افتاده در مسیر جریان رودخانه بر مشخصات ناحیه هایپریک با استفاده از نرم افزار کامسول (مطالعه موردی رودخانه گرمابدشت گرگان)

جریان هایپریک در رودخانه‌ها زمانی شکل می‌گیرد که اختلاط جریان سطحی و جریان زیر سطحی در محیط متخلخل زیر و اطراف رودخانه رخ دهد. برای محاسبه میزان تبادل آب سطحی و زیرسطحی، نیاز به تخمین هدایت هیدرولیکی بین دو منبع آب سطحی و زیرسطحی است. در این تحقیق برای برآورد شیب هیدرولیکی و هدایت هیدرولیکی رسوب‌های کف رودخانه، از مینی پیزومتر و مانومتر استفاده شد. سپس آزمایش‌های فیزیکی در سال 1401 در رودخانه توسکستان گرگان جهت بررسی اثر تنه درختان در مسیر رودخانه به‌عنوان مانع طبیعی جریان در حالت‌های مختلف ارتفاع تنه درخت (ارتفاع 30-60-90 سانتی‌متر) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور پیزومترهایی در بالادست و پایین‌دست تنه درخت تعبیه شد و سپس با استفاده از مدل عددی در محیط نرم‌افزار کامسول جهت شبیه سازی جریان هایپریک، اختلاف هد هیدرولیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد بین داده های مشاهداتی پیزومتر و نتایج شبیه‌سازی 91 درصد همبستگی وجود دارد. بر این اساس، دبی‌های تبادلی محاسباتی از مدل عددی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود بیشترین مقدار دبی تعادلی در حالتی که ارتفاع تنه درخت 30 سانتی‌متر(دبی تبادلی، 3/96برابر بدون تنه درخت می‌باشد)، اتفاق می‌افتد.

investigating the impact of fallen tree trunks on the river flow path on the characteristics of the hyporheic area using comsol software (case study of garmabdasht river, gorgan)

in rivers, the combination of surface flow and subsurface flow generates hyporheic flow in the porous environment beneath and surrounding the river. to quantify exchange rate between surface and subsurface water, it is crucial to estimate hydraulic conductivity between the two sources of water. in this study, hydraulic slope and hydraulic conductivity of river bottom sediments were estimated using a mini-piezometer and manometer. physical experiments were conducted to investigate the impact of natural obstacles on the river path, specifically tree trunks at varying heights (30-60-90 cm), in the year 2022 and tuskestan river in gorgan. piezometers were placed upstream and downstream of the tree trunks, and the resulting hydraulic head difference was assessed through numerical modeling using comsol software to simulate hyporheic flow. the study found a 91% correlation between piezometer observation data and numerical solution results, which facilitated further investigation into computational exchange flows. based on this, the computational exchange flows from the numerical model were also investigated. the results indicated that the highest amount of equilibrium flow occurs in the case where the height of the tree trunk is 30 cm (the exchange flow is 3.96 times without the tree trunk).