بررسی امکان حذف تهیه مقاطع عرضی در روندیابی هیدرولیکی هیدروگراف سیلاب در رودخانه های طبیعی
فایل این طرح پژوهشی در 124 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
چکیده طرح پژوهشی:
در علم هیدرولیک محاسباتی، مسئله روندیابی سیلاب (انتقال اطلاعات مربوط به میدان سرعت و میدان فشار از مقطعی از رودخانه به مقطع دیگر) همواره مورد توجه محققین مختلف بوده است. برای روندیابی سیلاب به طور معمول از سه روش هیدرولیکی، هیدرولوژیکی و روشهای داده-محور استفاده می گردد. در روندیابی هیدرولیکی، معادلات حاکمه معادلات سنت-ونانت می باشند. از آنجایی که برای حل این معادلات با استفاده از روش های عددی به اطلاعات زیادی از هندسه آبراهه نیاز می باشد، هزینه بر و زمان بر بودن کسب این نوع اطلاعات از یک سو و مسئله ناپایداری این اطلاعات در گذر زمان به لحاظ فرسایش بستر از سوی دیگر ، باعث اعمال ساده سازی هایی بر روی معادلات مزبور و استخراج معادلات ساده تری مانند معادله امواج سینماتیک و دیفیوژن گردیده است. چالش پیش رو در پژوهش حاضر مواجهه منطقی با این سوال است که آیا می توان در روندیابی سیلاب برای آبراهه ای که اطلاعات دقیقی از هندسه آن در اختیار نداریم، از معادله امواج دیفیوژن بهره جست؟ ویژگی عمده معادلات حاکم بر امواج مزبور در این مفهوم خلاصه می شود که ضرائب تندی و پخشیدگی این معادلات نماینده پارامترهای توزیعی مرتبط با هندسه و ضریب زبری مجرا بوده و تغییرات پارامترهای فوق بر حسب عمق آب از روند مشخصی تبعیت می نماید. بدین منظور آزمایشات عددی متعددی طراحی گردید، که در آنها، این چالش ابتدا برای یک کانال با هندسه ساده و منشوری و در نهایت برای رودخانه ای با مقاطع پیچیده و غیرمنشوری (رودخانه Tiber در ایتالیا) مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایش ها با بررسی رفتار ضرایب تندی و پخشیدگی در معادله امواج دیفیوژن نسبت به عمق آب با در نظر گرفتن مقادیر مختلف پارامتر های تاثیرگذار بر این ضرایب، مانند عرض کف، شیب کف، شیب جداره و ضریب زبری، فرمول هایی برای این دو ضریب برای کانال با مقطع ذوزنقه ای ارائه گردیده است. همچنین با نشان دادن این امر که این دو ضریب مستقل از هیدروگراف ورودی سیلاب در بالادست می باشند، تلاش گردید تا با معادل سازی مقاطع هندسی پیچیده و غیرمنظم آبراهه با یک مقطع ذوزنقه ای یا سهموی معادل و بهینه یابی پارامتر های هندسی و ضریب زبری با استفاده از الگوریتم ژنتیک، به پرسش بوجود آمده در این پژوهش پاسخ داده شود. نتایج دلالت بر این واقعیت دارد که اگر اطلاعات کافی و دقیقی از توپوگرافی آبراهه در اختیار نباشد، می توان با استفاده از تاریخچه سیلاب های رخ داده در آن حوزه و با بهره گیری از معادله امواج دیفیوژن، با واسنجی پارامترهای مربوط به هندسه و همچنین ضریب زبری برای سیلاب های قبلی، سیلاب های آتی را با دقت خوبی روندیابی نمود. از نتایج این تحقیق براحتی می توان برای روندیابی هیدرولیکی سیلاب در مقاطع طبیعی در مهندسین مشاور و سازمان های آب منطقه ای بدون نیاز به مقاطع عرضی بهره جست.
فهرست مطالب طرح پژوهشی
نویسندگان