تحلیل جریان غیردائمی ناشی از امواج سیلاب در کانال های مرکب با در نظر گرفتن اثرات پوشش گیاهی

یکی از مسائل مهم در هیدرولیک جریان در کانال های باز، تحلیل جریان غیردائمی ناشی از امواج سیلاب در رودخانه های موجود در طبیعت می باشد. عموماً در هنگام سیلاب، تراز آب در مقطع رودخانه از قسمت عمیق تر آن (کانال اصلی) فراتر رفته و به سواحل کناری (سیلابدشت ها) وارد می شود. در این حالت، مقطع کانال طبیعی به صورت یک مقطع مرکب عمل می کند. سرعت جریان در سیلابدشت ها بسیار کمتر بوده و در نتیجه این غیریکنواختی توزیع سرعت در مقطع منجر به اندرکنش قابل توجه جریان بین مقطع میانی و سیلابدشت ها می شود. در نظر گرفتن تاثیر ساختار متفاوت جریان بر ضریب انتقال چنین مقاطعی ضروری بوده و توسط محققان بسیاری مطالعه شده است. اهداف این تحقیق عبارتند از: 1) اعمال یکی از روش¬های جدید تعیین ضریب انتقال؛ که برای شرایط جریان دائمی توسعه داده شده اند، برای تحلیل جریان در شرایط جریان غیردائمی و 2) اعمال زبری ناشی از وجود گیاه غیرمنعطف یا صلب بر ضریب زبری سیلابدشت¬ها و بررسی تأثیر این مسئله بر روی جریان غیردائمی در رودخانه های دارای مقطع مرکب. در تحقیق حاضر، روش جدیدی که knight و tang در سال 2008 برای تعیین ضریب انتقال کانال های مرکب توسعه داده اند، جهت تحلیل جریان استفاده شده است. این روش یک روش شبه دوبعدی است که توزیع عرضی دو بعدی سرعت جریان را در تعیین ضریب انتقال مدنظر قرار می دهد. همچنین روابط استخراج شده توسط jarvela در سال 2004 و نیز cheng و nguyen در سال 2011 به ضریب زبری سیلابدشت ها اعمال شدند تا در صورت وجود گیاه اثر آن بر ضریب انتقال لحاظ شود. کلیه ی موارد ذکر شده در معادلات حاکم بر جریان غیردائمی (معادلات سنت-ونان) اعمال شدند و این معادلات جهت روندیابی سیلاب در کانال مرکب به روش عددی پریسمن حل شدند.در این راستا، از داده های به کار رفته توسط ایوب زاده و ظهیری در سال 1383 استفاده شد تا بتوان از نتایج آن ها در ارزیابی عملکرد بخشی از مدل توسعه داده شده در این تحقیق استفاده کرد. از آن جا که در تحلیل جریان غیردائمی در کانال های مرکب نیاز به تعیین ضرایب انتقال زیرمقاطع و نیز ضریب انتقال کل و مشتقات آن ها نسبت به عمق می باشد، برازش یک تابع چندجمله ای درجه ی 6 بر منحنی تغییرات ضریب انتقال با عمق مشکل مشتق گیری را حل کرده و منجر به عملکرد پایدار مدل عددی گردید. نتایج برجسته ی این تحقیق عبارتند از: 1) روشی که knight و tang در سال 2008 برای تعیین ضریب انتقال پیشنهاد کرده اند، عملکرد مناسبی در تحلیل جریان غیردائمی در کانال های مرکب با پوشش گیاهی در سیلابدشت ها دارد، 2) هنگامی که جریان سیلاب در آستانه ی ورود به سیلابدشت ها می باشد، به علت پدیده ی انتقال اندازه حرکت بین زیرمقاطع و در نتیجه افت شدید انرژی، هیدروگراف های خروجی سیلاب تغییر شکل قابل توجهی با افزایش بخش نسبتا افقی هیدروگراف و افزایش زمان پایه پیدا می-کنند، 3) روش های پیشنهادی توسط jarvela در سال 2004 و cheng و nguyen در سال 2011 مقادیر متفاوتی را برای ضریب زبری در هر عمقی از جریان به دست می دهند، اما این مسئله اختلاف قابل ملاحظه ای در هیدروگراف های حاصل از روندیابی سیلاب ایجاد نمی کند و 4) استفاده از یک مقدار ثابت برای ضریب زبری ناشی از گیاهان به خصوص برای تراکم های بیشتر آن ها، نمی تواند نتایج مشابهی در مقایسه با حالتی که زبری گیاه به صورت متغیر با عمق در نظر گرفته می شود، تولید کند.