لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

رودخانه ها اصلی ترین منابع تامین آب برای مصارف گوناگون می باشند، لذا بررسی شرایط هیدرولیکی و رسوبی رودخانه ها از اهمیت بسزایی برخوردار است و ضرورت آن کاملا احساس می شود. با توجه یه روند پیچیده فرسایش و رسوبگذاری رودخانه ها و اهمیت زیادی که تغییرات مورفولوژی رودخانه در طرح های ساماندهی کنترل سیلاب و طراحی سازه های هیدرولیکی دارد، نیاز به شناخت تغییرات مورفولوژی رودخانه ها شدیداٌ احساس می گردد. رودخانه کارون واقع در استان خوزستان در محدوده ی مورد مطالعه دارای الگوی پیچانرودی است و همچنین با توجه به تشکیل جزائر و رسوبگذار بودن رودخانه در محدوده ی شهر اهواز، موجب می شود که افزایش تراز آب در سیلابهای رخ داده متوجه شهر باشد. لذا در این مطالعه با استفاده از نرم افزار دو بعدی CCHE2D با فرض احداث میانبر اقدام به حذف پیچانرودهای چنیبیه و کریشان 2 شده است، بررسی نتایج هیدرولیکی و رسوبی رودخانه نشان می دهد با حذف مئاندر موجب افزایش شیب خط انرژی رودخانه، سرعت جریان و در نتیجه سبب افزایش توان فرسایشی رودخانه گردد. با توجه به نتایج مدل متوسط سرعت جریان 50 درصد نسبت به مسیر موجود افزایش میابد که این امر سبب کاهش 40 درصدی توان رسوبگذاری خواهد شد.

بررسی الگوی آشفته جریان و انتقال رسوب در رودخانه بخصوص بازه های فرسایش پذیر از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به روند پیچیده رسوب گذاری و فرسایش در پیچانرود ها و اهمیت سرعت جریان آب و نیروهای تنش برشی بر فرسایش کناره های رودخانه، از مدل عددی دو بعدی تحت عنوان CCHE2D برای شبیه سازی الگوی جریان آب و رسوب در بازه ای از پیچان رود طبیعی پایین دست سد میناب (استان هرمزگان، ایران) استفاده شد. با استفاده از داده های توپوگرافی حاصل از نقشه برداری زمینی و سپس مدل هندسی و شبکه محاسباتی با ابعاد مختلف و نیز اندازه گیری صحرایی مشخصات جریان و رسوب شامل سرعت و عمق جریان، بار معلق، رسوبات بستر مقاطع مختلف، مدل هیدرودینامیکی دو بعدی اجرا گردید. به منظور ارزیابی تغییرات پروفیل طولی سرعت، توزیع تنش برشی، عمق جریان، فرسایش و رسوب گذاری در بخش های انحنادارکانال رودخانه، مقادیر شبیه سازی شده با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. در پایان، از دو معیار آماری R. M. S. E و M. A. P. E، برای ارزیابی کارایی مدل استفاده شد. نتایج بیانگر دقت بالا و خطای ناچیز مدل در پیش بینی پارامترهای جریان و رسوب می باشد و نیز شرایط فرسایشی و رسوبگذاری منطقه نشان از فرسایش پذیری بالای بازه مورد مطالعه در مقابل سیلاب های احتمالی دارد. همچنین نتایج نشان داد برای شبیه سازی حالات انتقال آشفتگی و پیش بینی نواحی گردابه ای در ناحیه قوس مقعر، مدل آشفتگی k-ε عملکرد بهتری نسبت به مدل لزجت گردابه ای داشته است.

تحقیق حاضر سعی دارد قابلیت یک مدل هیدرودینامیک در پایش و پیش بینی فر آ یندهای حاکم بر جریان و رسوب در رودخانه را ارزیابی نماید. با توجه به اهمیت سرعت جریان آب و نیروهای تنش برشی بر فرسایش کناره های رودخانه، از یک مدل عددی دو بعدی تحت عنوان CCHE2D برای شبیه سازی الگوی جریان و رسوب در بازه ای از پیچان رود طبیعی (حد فاصل سد استقلال تا پل شهرستان میناب- استان هرمزگان) استفاده شد. با این هدف، اقدام به شبیه سازی الگوی جریان آب و رسوب در یک کانال مئاندری با رژیم جریان پایدار گردید تا بتوان تغییرات الگوی جریان و رسوب و همچنین تغییرات ریخت شناسی را مورد ارزیابی قرار داد. در این بررسی پس از نقشه برداری دقیق، نقشه توپوگرافی با مقیاس مناسب از محدوده مورد مطالعه بدست آمد و سپس هندسه مدل و شبکه محاسباتی با ابعاد مختلف تهیه و در نهایت بر اساس مشخصات اندازه گیری شده جریان و رسوب رودخانه، مدل هیدرودینامیک دو بعدی متوسط عمق، اجرا و نتایجی همچ عمق، سرعت جریان، بار معلق و تغییرات بستر در رودخانه استخراج گردید. در پایان، از دو معیار آماری R.M.S.E و M.A.P.E، برای ارزیابی کارایی مدل استفاده شد. نتایج بیانگر دقت مناسب و خطای ناچیز مدل در پیش بینی پارامترهای جریان و رسوب می باشد.

چکیده: در این تحقیق با استفاده از روش حجم های محدود یک مدل ریاضی دو بعدی برای پیش بینی تغییرات مورفولوژی رودخانه توسعه داده شده است. نرم افزار تهیه شده را می توان برای محاسبه فرسایش کناری و رسوب گذاری در حلقه های پیچانرود، مورد استفاده قرار داد.در مدل تهیه شده ابتدا با حل معادلات انرژی، انتشار سرعت و مومنتم، پارامترهای جریان نظیر توزیع سرعت های اصلی جریان، سرعت های ثانویه، توزیع تنش های اصلی، توزیع تنش های ثانویه و تنش برشی بحرانی محاسبه می گردد. سپس با محاسبه سرعت بحرانی و مقایسه آن با سرعت طولی جریان، میزان انتقال رسوب در جهت طولی، در هر زیر مقطع محاسبه می شود. با مقایسه نسبت تنش های برشی بستر محاسبه شده در دو جهت اصلی و محاسبه تبادل رسوب بین زیر مقطع ها بر اساس معادله پیوستگی، میزان رسوبات منتقل شده در جهت عرضی (یا فرسایش) تعیین می گردد. به این ترتیب پارامترهای فرسایش پذیری در هر مقطع محاسبه و با استفاده از مدل موج پریودیک تغییر شکل آینده پلان پیش بینی می شود.

تحقیقات گذشته نشان داده است که دبی و شیب طولی رودخانه از مهمترین پارامترهای هیدرولیکی موثر در تغییرات پیچانرودی می باشند. از اینرو با طراحی یک مدل فیزیکی پیچانرودی و انجام آزمایشاتی بر روی آن، این دو پارامتر مورد بررسی قرار گرفت. به عنوان نمونه اصلی، یکی از پیچانرودهای رودخانه قزل اوزن جهت طراحی و ساخت مدل فیزیکی برگزیده شد و مدل فیزیکی آن با مقیاس کج )افقی 1.400 و عمودی (1.40 و بستر محرک با قطر متوسط ذرات 3 میلی متر در فلومی به ابعاد طولی 14 متر، عرضی 1.5 متر و ارتفاع 80 سانتیمتر احداث گردید. بر روی مدل ساخته شده آزمایشاتی با دبیهای 1، 2، 3، 4، 5، 8 (لیتر بر ثانیه) و شیبهای 0.003، 0.0078، 0.014 انجام گرفت. با برداشتهایی که در قبل و بعد از آزمایشات صورت گرفت، نمودارها و روابط دبی بعدی بین پارامترهای هیدرولیکی و تغییرات پیچانرودی به دست آمد که با استفاده از آنها می توان میزان مهاجرت (فرسایش در جهت طولی) و گسترش (فرسایش در جهت عرضی) پیچانرود را در مواقع سیلابی تخمین زد. بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی در رودخانه های پیچانرودی چنانچه شیب طولی رودخانه کم باشد 0.0003) و کمتر(، افزایش دبی موجب گسترش عرضی پیچانرود شده و فرسایش کناری ایجاد می گردد و اگر شیب تند 0.0007) و بیشتر( باشد، با افزایش دبی مهاجرت پیچانرود به سمت پایین دست اتفاق افتاده و علاوه بر فرسایش عرضی، فرسایش طولی نیز بوجود می آید.