مدل سازی توزیع عرضی تنش برشی بستر در رودخانه ها

تنش برشی بستر در بسیاری از معادلات هیدرولیکی انتقال رسوب و مدل های آشفتگی، تعیین بازه-های پایدار رودخانه ها، فرسایش دیواره ها و کف رودخانه و نیز مورفولوژی رودخانه کاربرد دارد. علاوه بر این، آگاهی از توزیع تنش برشی بستر در عرض رودخانه در پیش بینی تغییرات هندسی مقطع رودخانه نیز لازم و ضروری است. با وجود اهمیت زیاد تنش برشی بستر، متأسفانه اندازه گیری مستقیم تنش برشی در رودخانه ها به ویژه در هنگام وقوع سیل بسیار دشوار است. از این رو محققین روش هایی را برای محاسبه غیرمستقیم این مشخصه مهم ارائه داده اند. در این پژوهش از سه روش برای پیش بینی توزیع تنش برشی مرزی در عرض کانال های روباز استفاده شده و نتایج آنها با داده های آزمایشگاهی کانال های ساده و مرکب مقایسه شده است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که مدل شبه دوبعدی شیونو و نایت (skm) با توجه به درنظر گرفتن اثر جریان های ثانویه، دارای دقت بهتری نسبت به روش های عمودهای بهم پیوسته (mpm) و عمق قائم (vdm) است. متوسط خطای نسبی این سه روش برای محاسبه تنش برشی در کانال های آزمایشگاهی ساده و مرکب مورد مطالعه در این تحقیق به ترتیب 8، 14، 18 درصد محاسبه شده است. برای دخالت اثر جریان های ثانویه در کانال های مورد مطالعه، دو روش شیونو و نایت (1991) و آبریل (1997) بکار گرفته شده و نتایج این دو روش با داده های آزمایشگاهی تنش برشی در کانال های مرکب مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که روش شیونو و نایت برای تأثیر جریان های ثانویه دارای دقت بیشتری است. همچنین مشخص شد که جریان های ثانویه به ویژه برای تعیین تنش برشی دارای اهمیت زیادی بوده و عدم در نظر گرفتن اثر آنها، حداکثر تا 40 درصد در محاسبه تنش برشی مرزی خطا ایجاد می کند. در این تحقیق با واسنجی توزیع عرضی سرعت بدست آمده از مدل skm در رودخانه میناب در ایستگاه برنطین، توزیع تنش برشی بستر در عرض رودخانه محاسبه شده و تغییرات هندسه مقطع عرضی در طول زمان تحلیل شده است.