بررسی نرم افزارهای هیدرولیکی جریان جهت شبیه سازی سیلاب رودخانه ها

شناخت پدیده سیلاب و پیش بینی رفتار آن میتواند کمک شایانی به حفظ سرمایه های گرانقیمت زیرساختهای حمل و نقل باشد. مدلهای عددی تجاری متعددی موجود است که قابلیت شبیه سازی هیدرولیکی سیلاب را دارد. در بررسی عددی رفتار سیلاب ها، شناخت معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر جریان سیال، شرایط اولیه، شرایط مرزی و تعیین میدان هندسی سیال بسیار حائز اهمیت است. با توجه به اینکه جریان سیلاب عمدتا جریان آشفته می باشد، لازم است شکل معادلات در قالب آشفته بررسی گردد. مفهوم آشفتگی یکی از پارامترهایی است که در معادلات حاکم خود را نشان میدهد. در این پروژه معادلات حاکم بر جریان سیال بررسی شده،  روشهای مختلف حل عددی معادلات به همراه فرضیات هر روش بیان گردیده است. در ادامه انواع مدل های آشفتگی، شامل مدل های جبری، تک معادله ای، دومعادله ای و ... بررسی شده است و نکات مربوط به هرکدام ارائه گردیده است. در حل عددی معادلات حاکم بر جریان میدان هندسی به المان های متعددی تقسیم می- گردد. سپس معادلات حاکم با استفاده از تکنیک های موجود برای هر المان منقطع شده و معادلات جبری مورد نیاز منتج می شود. در نهایت با ایجاد ارتباط بین المان ها و اعمال شرایط مرزی، پارامترهای هیدرولیکی استخراج می شود. روشهای مختلف شبکه بندی میدان هندسی شامل شبکه بندی باسازمان و بدون سازمان، بلوک های چندگانه، چندشبکه ای و شبکه جابجا شده مدنظر قرار گرفته و در هرمورد به تشریح مساله پرداخته شده است. در ادامه برای بررسی جریان با سطح آزاد در حالت یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی نرم افزارهای مختلف کامپیوتری که هریک توانایی و قابلیت مخصوص به خود را دارند بررسی شده اند. در این بررسی طیف گسترده ای از نرمافزارها معرفی شده اند و مروری کلی بر این مد لها ارائه گردید و در نهایت با توجه به توانایی های هر مدل و اهدف پروژه حاضر، مدلهای برتر جهت بررسی بیشتر انتخاب شدند. از میان نرم افزارهای مطرح شده، مدل های CCHE۲D, HEC۰RAS و FLOW۳D علاوه بر توانایی های بالا در زمینه مدل سازی های جریان و رسوب در رودخانه ها، به صورت رایگان قابل دسترسی بوده و همچنین از مدل های کاربردوست نیز می باشد و به عنوان مدل های برتر با توجه به معیارهای ارائه شده در گزارش انتخاب شدند و در هر موردی تعدادی از کاربردهای این نرمافزارها در پروژههای راهسازی ارائه شد. در ادامه به منظور آشنایی بیشتر با سه نرم افزار CCHE۲D, HEC-RAS و FLOW۳D 
قسمتهای مختلف این نرم افزارها معرفی شده است. اطلاعات مورد نیاز جهت ایجاد یک پروژه جدید و نحوه ورود این اطلاعات مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت با انجام مراحل مدلسازی به ارائه نحوه نمایش نتایج خروجی پرداخته شد. در انتها قابلیت های این سه نرمافزار نیز با هم مقایسه شده و مزایا و معایب هرکدام مورد بررسی قرار گرفت و دامنه کاربرد هریک پیشنهاد گردید.