روندیابی سیل در سدهای پاره‏سنگی با استفاده از حل عددی معادلات سنت-ونانت

یکی از پدیده‏های طبیعی که همواره زمین‏های اطراف رودخانه‏ها را در معرض تهدید و خسارت قرار می‏دهد، وقوع سیلاب می‏باشد. از جمله تدابیری که به منظور جلوگیری از گسترش سیل و کاهش خطرات ناشی از آن صورت می‏گیرد، ساخت سدهای پاره‏سنگی و کنترل انرژی مخرب جریان سیل می‏باشد. این سدها به عنوان گونه‏ای از سدهای تأخیری، بخشی از آب را در هنگام جریان سیل در پشت سد ذخیره نموده و به تدریج و با دبی کمتری به پایین دست انتقال می‏دهند. به منظور مطالعه و تحقیق در زمینه‏ی تأثیر سدهای پاره‏سنگی در کنترل سیلاب، در این پایان‏نامه به روندیابی سیل در این نوع سدها در کل مسیر رودخانه پرداخته شده است. تلاطم ناشی از محیط سنگریزه‏ای و متخلخل، منجر به ایجاد جریان غیرخطی می‏شود. بنابراین به منظور محاسبه‏ی افت انرژی درون محیط متخلخل، روابطی بین افت اصطکاکی و عدد رینولدز و یا بین گرادیان هیدرولیکی و سرعت جریان ارائه شده است. در تحقیق حاضر از رابطه‏ی یک بعدی سامانی و همکاران به صورت بهره گرفته شده است. همچنین به منظور روندیابی سیل از درون سد پاره‏سنگی در رودخانه، از معادلات سنت-ونانت استفاده شده است. برای حل این معادلات، یک مدل ریاضی با استفاده از نرم‏افزار matlab r2009، بر طبق روش تفاضل‏های محدود و الگوی حل ضمنی پرایزمن ارائه و دقت مدل با استفاده از داده‏های آزمایشگاهی بررسی شده است. این مدل نتایج قابل قبولی با کارایی بیش از 98 درصد و خطای کمتر از 22/2 درصد نشان می‏دهد. همچنین بررسی حساسیت مدل نسبت به برخی از پارامترها، حاکی از تأثیر زیاد فاصله‏ی سد از محل ورود سیلاب به رودخانه می‏باشد. از سوی دیگر، مقایسه‏ی نتایج حاصل از مدل با نتایج تحقیق شایان‏نژاد که با کاربرد معادلات پیوستگی در محیط متخلخل سد پاره‏سنگی را به عنوان مخزن در نظر می‏گیرد، نتیجه می‏دهد که با افزایش قطر متوسط سنگدانه، به علت کاهش تأثیر سد به عنوان مخزن نتایج شایان‏نژاد اختلاف بیشتری با نتایج حاصل از معادلات یک بعدی سنت-ونانت نشان می‏دهد.