مدل سه بعدی کانال های 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 رودخانه­ای دارای بستر آبرفتی بوده و از نظر هیدرولیکی تفاوت زیادی با کانال­های مرکب با بستر صلب دارند. در حالت بستر رسوبی به دلیل اثر متقابل جریان و رسوبات کف ، فرم بستر به شکل موج­دار در می­آید و باعث تغییر ضریب زبری آبراهه می­شود. همچنین الگوی جریان در مقاطع مرکب سه­بعدی بوده و بهتر است از مدل­های ریاضی سه­بعدی برای حل مسایل هیدرولیکی این مقاطع استفاده شود. در این تحقیق، با استفاده از نرم­افزار FLOW-۳D، تغییرات دوبعدی و سه­بعدی سرعت جریان در مقاطع مرکب مستقیم با بستر صلب و آبرفتی شبیه­سازی شده و با داده­های آزمایشگاهی از موسسه تحقیقات والینگفورد۴ مقایسه شده است. برای این منظور از داده­های توزیع عرضی سرعت و روابط دبی - اشل دو کانال بزرگ مقیاس ذوزنقه­ای شامل FCF-A با بستر بتنی و FCF-C با بستر ماسه­ای استفاده شد. نتایج نشان داد که منحنی­های هم سرعت و نیز توزیع عرضی سرعت جریان به دست آمده از نرم­افزار FLOW-۳D مطابقت مناسبی با داده­های آزمایشگاهی در هر دو بخش مقطع اصلی و دشت­های سیلابی دارند. همچنین نتایج این مقایسه­ها نشان داد که مقادیر دبی کل جریان به دست آمده از نرم­افزار FLOW-۳D مطابقت بسیار خوبی با داده­های آزمایشگاهی دارد به طوری­که حداکثر و میانگین خطای نسبی این نتایج برای کانال با بستر صلب به ترتیب ۵/۵ و ۷/۲ درصد و برای کانال با بستر آبرفتی به ترتیب ۶ و۸/۳ درصد بدست آمد. در نهایت نتایج به­دست آمده از نرم­افزار FLOW-۳D با نتایج روش یک­بعدی تجزیه قایم مقطع مرکب، روش مقطع واحد، نرم­افزار HEC-RAS، روش کوهرنس۵، روش تقسیم مقطع وزنی، مدل تبادل دبی و نیز نتایج مدل ریاضی مقایسه شدند. این مقایسه کارایی و عملکرد مناسب­تر نرم­افزار FLOW-۳D در شبیه­سازی هیدرولیکی جریان در مقاطع مرکب با بستر صلب و آبرفتی را تایید نمود.

Keywords:

بستر رسوبی , توزیع عرضی سرعت , مقاطع مرکب , نرم افزار Flow-۳D , واسنجی