شبیه سازی عددی میدان جریان غیر دائم و انتقال رسوب غیر تعادلی در قوس رودخانه (مطالعه موردی رودخانه ی کارون)

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 1، دوره 13، شماره 45، مرداد 1399، صفحه 1-8   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

محسن مغربی^{* 1}؛ سید علی اکبر صالحی نیشابوری²

¹فارغ التحصیل دوره دکتری مهندسی منابع آب و محیط زیست، دانشکده فنی، دانشگاه تهران

²استاد سازه های هیدرولیکی، دانشکده عمران، دانشگاه تربیت مدرس

تاریخ دریافت: 08 دی 1395،  تاریخ بازنگری: 19 تیر 1397،  تاریخ پذیرش: 21 تیر 1399 

چکیده

جریان سیال و انتقال رسوب در رودخانه ها یک پدیده 3 بعدی می باشد. هرچند که شبیه سازی 3 بعدی پدیده ها از اطمینان بیش تری بر خوردار است، اما مدل های 3 بعدی زمان بر است، لذا مدل های 1 بعدی و 2 بعدی با ساده سازی هایی مثل متوسط گیری در عرض و یا متوسط گیری در عمق مورد توجه قرار گرفته است تا ضمن حصول دقت مناسب از حجم محاسبات لازم برای رسیدن به جواب نهایی کاسته شود. در این مقاله؛ الگوی جریان و انتقال رسوب غیر یکنواخت در دو قوس 180 درجه تند در رودخانه کارون به صورت دو بعدی متوسط گیری شده در عمق در حالت غیر تعادلی حد فاصل سال های 1375 الی 1381 مدل سازی شده است. حل معادلات به روش المان محدود پیشرفته و بر مبنای قابلیت های مدل CCHE2D انجام گرفته و برای مدلسازی آشفتگی از مدل استفاده شده است. نتایج خروجی از مدل نشان می دهد که مدل CCHE2D توانسته است بدرستی الگوی جریان و تغییرات بستر در این بازه از رودخانه ی کارون را شبیه سازی نماید. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی انتقال رسوب نشان می دهد که روش فن راین (1984) برای تعیین طول تطبیق بار بستر و روش وی (1999) برای تعیین فاکتور تطبیق بار معلق دارای بهترین نتایج در شبیه سازی انتقال رسوب در بازه ی مورد بررسی می باشد.

کلیدواژه‌ها

الگوی جریان در خم؛ رودخانه کارون؛ مدل عددی CCHE2D؛ انتقال رسوب غیر تعادلی

عنوان مقاله [English]

Numerical simulations of unsteady flow field and non-uniform and non-equilibrium sediment transport in river bend

نویسندگان [English]

Mohsen Maghrebi¹؛ Seyyed Ali Akbar Salehi Neyshaboori²

¹Professor of Hydraulic Structure, Tarbiat Modares University

²School of Enviroment, College of Engineering, University of Tehran, Iran

چکیده [English]

Flow in river usually has a 3 dimensional character. While 3 dimensional flow simulations is time consuming process, enhanced 2D numerical modeling with depth and width averaged are introduced. In this article using field data, numerical simulation of unsteady flow field and non-uniform and non-equilibrium sediment transport in one reach of Karon River with length of 5.2 km for duration more than 6 years is performed using CCHE2D numerical model. Numerical outputs clearly demonstrate that CCHE2D numerical model can predict flow field in the study area. also the flow field analysis clearly demonstrate that high shear stress and high velocity has different zonal location and sediment transport analysis shows that van Raijn (1984) formula for adaptation length for bed load and Wee (1999) formula for adaptation factor for suspended load can better predict the bed change in the study area with good accuracy. Moreover the software accuracy for bed change varies between 11.045% to 68.07% in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

Non-equilibrium sediment transport, CCHE2D numerical model, Flow field, River bend, Karon River

مراجع

1)       اقبال زاده ا. 1380. بررسی جابه جایی حفره  ناشی از برداشت ماسه در بسترکانال های دارای انحنا. پایان نامه کارشناسی ارشد سازه های هیدرولیکی، دانشگاه تربیت مدرس

2)       دهقانی ا ا. 1384. مطالعه آزمایشگاهی کنترل رسوب به آبگیر جانبی در قوس 180 درجه. رساله دکتری هیدرولیک، دانشگاه تربیت مدرس

3)       مغربی م. 1388. شبیه سازی عددی مهاجرت در پیچانرودها (مطالعه موردی رودخانه کارون). پایان نامه کارشناسی ارشد عمران گرایش آب، دانشگاه تربیت مدرس

4)       سلاجقه ع، صالحی نیشابوری س.ع ، 1384، بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان سه بعدی در قوس رودخانه، نشریه منابع طبیعی ایران ، جلد 58، شماره 1، سال 84

5)        Booij, R.Blanckaert, k.2001.measurment and large eddy simulation of some curved flume .journal of turbulence, 4(1), 8-16.

6)        Clayton JA. Local sorting, bend curvature, and particle mobility in meandering gravel bed rivers. Water resources research 2010; 46(2), W02601

7)        Fathi, M. Honarbakhsh. A. 2013. morphological simulation of bank erosion in natural river,international research journal of applied and basic svience,Vol 4(11):3292-3300.

8)        Graf, W.Blanckaert, k.2001.flow around bends in rivers, 2nd international conference on eco compatible solution for aquatic environments, Italy.

9)        Jian, Y.Mccorquadale, J.1998.simulation of curved open channel flow by 3D hydrodynamic model, journal of hydraulic engineering, 124(7), 687-698.

10)     Jackson RG. Velocity – bed-form – texture patterns of meander bends in the lower Wabash River of Illinois and Indiana. Geological Society of America Bulletin 1975; 86(11): 1511-1522.

11)     Pradham,A.Khatua,K,2018. Variation of Velocity Distribution in Rough Meandering Channels,journal of advanced in civil engineering ,Vol. Volume 2018, Article ID 1569271, https://doi.org/10.1155/2018/1569271.

12)     Knack, I.M. and Shen, H.T., 2018. A numerical model for sediment transport and bed change with river ice. Journal of Hydraulic Research, pp.1-13.

13)     Sun.J,Lin.B,2015, Development and application of a braided river model with non-uniform sediment transport, Advanced in water resources, Vol.81,Page 62-74.

14)     Yen C, Lee KT. Bed topography and sediment sorting in channel bend with unsteady flow. Journal of Hydraulic Engineering 1995; 121(8): 591-599.