بررسی روش های روندیابی سیلاب در مخازن و رودخانه ها

سیل و به عبارت دیگر حرکت موج نظیر آن نمونه ای از جریان متغیر تدریجی ناپایدار است که با تغییر مکان خود در یک آبراهه بر حسب شرایط، دبی و عمق جریان را از مقطعی به مقطع دیگر و از زمانی به زمان دیگر تغییر می دهد. روندیابی سیلاب، مجموع عملیاتی است که به وسیله آنها هیدروگراف جریان پایین دست توسط هیدروگراف جریان معلوم بالادست تعیین می گردد. روندیابی سیلِ صورت گرفته توسط روشهای ریاضی به مهندسین طراح در شناخت تاثیرات جریان در مسیر رودخانه و اطراف آن کمک می کند. به طور کلی عملیات روندیابی سیلاب در مخازن و رودخانه ها به صورت مجزا قابل بررسی است. روندیابی سیلاب در آبراهه ها (کانال و رودخانه) عبارت است از عملیات محاسباتی که تغییرات مقادیرمتغیرهای هیدرولیکی، هندسه جریان و شکل موج سیل را به عنوان تابعی از زمان در یک یا چند نقطه در طول آبراهه ها پیش بینی می کند. روندیابی سیلاب در مخازن نیز به منظور بررسی تغییرات هیدروگراف ورودی به مخزن سد ناشی از فرآیند تبدیل به ذخیره و نهایتا تبدیل ذخیره به خروجی از سد، قابل بررسی است و منعکس کننده قدرت مخزن در کنترل سیلاب و طراحی بهینه سرریزهاست. روشهای محاسباتی فرآیند روندیابی سیل به دو دسته هیدرولوژیکی و هیدرولیکی تقسیم می گردد. روندیابی هیدرولوژیکی جریان فقط بر پایه معادله پیوستگی جریان و معادلات تجربی و مشخصات رودخانه یا مخزن و سرریزها استوار است، در حالیکه در روش های هیدرولیکی، معادلات پیوستگی و اندازه حرکت، که در حالت یک بعدی همان معادلات سنت – ونانت هستند، به طور همزمان به صورت عددی حل می شوند. در مطالعه حاضر به بررسی چندین روش هیدرولیکی و هیدرولوژیکیِ روندیابی سیلاب دربازه های مختلف رودخانه های کر، قره آغاج، سیوند و باهوکلات به کمک نرم افزارهای mike 11 و excel و همچنین به بررسی روشهای مختلف روندیابی سیلاب در مخزن سد درودزن واقع بر رودخانه کر پرداخته شده است. سپس با استفاده از معیارهای آماری، مقایسه ای بین نتایج روش های مختلف صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد مدلهای هیدرولوژیکی ماسکینگام با برآورد پارامترها به روشهای ضریب همبستگی و الگوریتم ژنتیک و همچنین مدلهای آت-کین اصلاحی و کانوکس بر اساس تحلیل رگرسیون در رودخانه هایی که اطلاعات بستر رودخانه موجود نمی باشد از دقت بالایی در پیش بینی هیدروگراف پایین دست بر اساس معیارهای تعدیل و تاخیر موج سیلاب دارا هستند. همچنین در بازه هایی از رودخانه های مورد مطالعه که اطلاعات فیزیکی بستر و شرایط هیدرولیکی جریان موجود بود مدلهای mike 11 به شیوه fully dynamic و ماسکینگام کونژ با پارامترهای متغیر بیشترین هماهنگی را با مقادیر مشخصات مشاهداتی سیلاب دارا بودند. در ادامه مطالعه بر تاثیر ساخت سد بر میزان تعدیل سیلاب حاکی از نقش مهم سد به عنوان مهمترین سازه کنترل کننده جریان در رودخانه ها است. مطالعات بر تغییرات طول سرریز نشان داد هر چه طول سرریز بیشتر باشد ضخامت آب روی سرریز کمتر اما دبی خروجی بیشتر خواهد بود. این مطالعه حاکی از آن است که اگر چه افزایش طول سرریز هزینه ساخت سد را افزایش می دهد اما با توجه به کاهش ضخامت آب روی سرریز می توان ارتفاع کلی سد را کاهش و از هزینه های کلی ساخت کاست. در ادامه روش تقریبی ارایه شده (اولین بار در عملیات روندیابی مخزن) حاکی از دقت قابل قبول این روش تقریبی در عملیات روندیابی مخزن تراز است. نهایتا نتایج تحلیل حساسیت بر پارامترهای گام مکانی، ضریب زبری بستر، متوسط عرض بستر، متوسط شیب بستر در مدل موج دینامیکی، تغییر عدد کورانت در مدل موج سینماتیکی و تغییر در پارامتر بی بعد x و پارامتر زمانی k در مدل ماسکینگام خطی نشان داد که تاثیر گذارترین پارامترهای مدل موج دینامیکی متوسط عرض بستر و ضریب زبری است. همچنین مطابق نتایج کاهش 50 درصدی عدد کورانت باعث افزایش 100 درصدی مقادیر تعدیل سیلاب در روش موج سینماتیکی می شود. نهایتا بیشترین تاثیر در پارامترهای هیدرولوژیکی را پارامتر k داراست. از این رو جهت نیل به پیش بینی منطبق بر واقعیت در مدلهای روندیابی سیلاب قویا توصیه می گردد تخمین این پارامترها به نحو صحیحی صورت پذیرد.