بررسی عددی و آزمایشگاهی جریانات متغیر تدریجی در دشتهای سیلابی

محاسبه و تحلیل جریانات متغیر تدریجی در رودهانه ها به ویژه در دشتهای سیلابی از اهمیت خاصی برخوردار است. در شرایط سیلاب، تفاوت قابل توجه عمق جریان و ضریب زبری دشتهای سیلابی نسبت به مقطع اصلی رودخانه، باعث ایجاد گرادیان عرضی سرعت و در نتیجه تنش برشی عرضی در سطح تماس مقطع اصلی و دشتهای سیلابی می شود. در نتیجه این فرآیند که به پدیده اثر متقابل موسوم است افت انرژی اضافه ای به سیستم رودخانه تحمیل می شود. مدلهای ریاضی معمول در محاسبه پروفیل های سطح آب رودخانه ها نظیر HEC-RAS, MILKE 11, ISIS, WASPRO این مکانیسم را در نظر نمی گیرند . در این مقاله سعی شده است اثر این مکانیسم در محاسبات پروفیلهای سطح آب M1 و M2 به صورت عددی و آزمایشگاهی بررسی شده و با نتایج مدلهای ریاضی معمول مقایسه شود. به منظور دخالت پدیده اثر متقابل در محاسبات پروفیل سطح آب در دشتهای سیلابی و تصحیح ضریب انرژی جنبشی آلفا، از سه روش خاص تحلیل هیدرولیک جریان در شرایط سیلاب (دو روش یک بعدی – کوهیرنس تبادل دبی – و یک مدل دو بعدی عددی) استفاده شده است. محاسبه رقوم سطح آب به کمک روش گام استاندارد (رابطه انرژی) و تلفیق آن با روشهای خاص دشتهای سیلابی انجام شده است. برای ارزیابی نتایج تحقیق، داده های رقوم سطح آب از یک کانال آزمایشگاهی دارای دشتهای سیلابی مورد استفاده قرار گرفته اند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در شرایط پروقیل M1، مدلهای ریاضی معمول نتایج قابل قبولی داشته و در حالیکه در شرایط پروفیل M2 نتایج آنها توام با خطاست . روش تبادل دبی درهر دو شرایط پروفیلهای M1 و M2 نسبت به داده های آزمایشگاهی ، نتایج مناسبتری ارائه می کند.

Keywords:

دشتهای سیلابی , جریان متغیر تدریجی , پدیده اثر متقابل , ضریب تصحیح انرژی جنبشی