روندیابی سیل در کانالهای با مقطع دایره

روندیابی عبارتست از تعیین دبی، عمق و مشخصات جریان در طول کانال با استفاده از اطلاعات هیدروگراف ورودی و عمق جریان خروجی و مشخصات هندسی و هیدرولیکی کانال، روندیابی به دو روش هیدرولوژیکی و هیدرولیکی انجام می شود. روندیابی هیدرولوژیکی بر مبنای معادله پیوستگی و روابط تجربی اضافی انجام می شود. لیکن در روندیابی هیدرولیکی معادلات سنت و نان (پیوستگی و مومنتم) به طور همزمان در کانال حل می شود. برای حل معادلات سنت و نان، می توان معادلات کامل (موج دینامیک) را مد نظر قرار داد و یا با حذف ترمهایی از معادلات، روابط را ساده نمود. سپس در صورت امکان به روش تحلیلی و یا با روش های عددی مسیله را حل نمود. در این پایان نامه روندیابی سیل در کانال های با مقطع دایره به روش هیدرولیکی انجام شده است. روندیابی بر اساس معادلات حاکم در دو حالت، موج دینامیک و سینماتیک برای ضریب مانینگ ثابت انجام شده است. برای منقطع سازی معادلات حاکم بر موج دینامیک و دیفیوژن از روش ضمنی (implicit)، تفاضل محدود (finite difference) استفاده شده است. برای منقطع سازی معادلات موج سینماتیک هر دو روش صریح (explicit) و ضمنی (implicit) بکارگرفته شده است. که روش ضمنی به کمک روش نیوتن-رافسون حل شده است. همچنین موج دینامیک برای ضریب مانینگ متغیر که از سه فرمول (wong and zhou, 2003)، halland و keulegan محاسبه شده است، حل شده است. برنامه نویسی و حل معادلات حاکم به کمک زبان برنامه نویسی matlab 7.0 صورت گرفته است و نتایج عددی با نتایج مشاهداتی مقایسه شده اند. نتایج این مقایسه ها نشان می دهد که ماکزیمم تفاوت بین نتایج محاسبه شده از مدل موج دینامیک و مقادیر مشاهداتی، برای هیدروگراف خروجی 23 % درصد بوده اند و لیکن حداکثر مقدار اختلاف نتایج در پیک هیدروگراف 5/2% می باشد. همچنین نتایج حاصل از مدل عددی موج دینامیک برای هیدروگراف خروجی با نتایج حاصل از نرم افزار swmm5.0 در حالت موج دینامیک مقایسه شده است و مشاهده گردید که بیشترین اختلاف نتایج 15 % می باشد. برای مدل موج سینماتیک هم مقایسه بین نتایج حاصل از مدل عددی و نتایج مشاهداتی انجام شده است. ماکزیمم اختلاف بین آنها در هیدروگراف خروجی 30% بوده و اختلاف در پیک هیدروگراف 3.5% می باشد. سپس نتایج حاصل از مدل عددی موج سینماتیک برای هیدروگراف خروجی و نتایج حاصل از نرم افزار swmm 5.0 در حالت موج سینماتیک مقایسه شده اند که ماکزیمم اختلاف بین آنها 20% می باشد. با توجه به اینکه عدد مانینگ می تواند با عمق جریان تغییر کند، اثر تغییرات عدد مانینگ بر نتایج مورد بررسی قرار گرفت و نتایج مدل ریاضی برای عدد مانینگ ثابت و متغیر مورد ارزیابی قرار گرفت، نتایج حاصله نشان دادند که تفاوت بین نتایج برای هیدروگراف خروجی حاصل از ضریب مانینگ ثابت و متغیر در صورتی که برای محاسبه ضریب مانینگ متغیر از فرمولهای keulegan و halland استفاده شود، بسیار ناچیز و کمتر از 0.6% می باشد ولی چنانچه از رابطه (wong and zhou, 2003) استفاده گردد، تفاوت بین نتایج ضریب مانینگ ثابت و متغیر قابل توجه و در بیشترین مقدار 16% است. با انجام مطالعاتی بر روی ضریب مانینگ متغیر، زبری و زاویه مرکزی جریان عوامل اصلی تأثیرگذار بر ضریب مانینگ هستند.