تعیین الگوی جریان و آبشستگی در قوس با استفاده از نرم افزار mike21 بصورت سه بعدی

پیش بینی رفتار هیدرولیکی رودخانه در مقابل سیلاب های احتمالی جهت کاهش خسارات وارده به مناطق شهری، تاسیسات در حال ساخت، مزارع و سایر کاربری ها در اطراف رودخانه از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. علاوه بر این، پیش بینی رفتار رودخانه ها در قوس نیز اهمیت زیادی دارد چرا که رودخانه ها در طبیعت اغلب دارای شکل قوسی بوده و به ندرت به شکل مستقیم دیده می شوند. هدف از این تحقیق، استفاده از مدل عددی سه بعدی mike21 جهت تعیین الگوی جریان و آبشستگی در قوس 90 درجه و مقایسه آن با مشاهدات آزمایشگاهی می باشد. در این تحقیق پس از مدل سازی کانال با مشخصات معین، الگوی جریان و آبشستگی کانال و مقادیر سرعت در هر 3 راستا تعیین شده است. کانالموردبررسیدراینتحقیقکانالیباقوس90درجهاستکهدرآزمایشگاههیدرولیکدانشگاهتربیتمدرستهرانآزمایشاتمربوطبهبررسیالگویجریاندرآن توسط محمد واقفی (1387)انجامشدهاست. اینکانالمتشکلازیکقسمتمستقیمبهطول1/7 متر دربالادستوقسمتمستقیمیدرپاییندستبهطول 2/5 متراستکهرابطایندومسیرمستقیمبههمیکقوس 90 درجهباشعاعانحناداخلی 1/2 متر وشعاعانحناخارجی 7/2 متر می باشد. نسبتشعاعقوسبهعرضکانالبرابر 4 ، ارتفاعآن 70 سانتیمتر و عرض آن 60 سانتیمتراست. شیب کف 001/0 می باشدوکفاینکانالازرسوباتفریزشدهباقطرمتوسطمعادل 28/1 میلیمتروباانحرافمعیار 3/1 میلی مترتاعمق 35 سانتیمتریپوشیدهشدهاست. دبیورودیجریان 25 لیتربرثانیهمی-باشد.برای صحت سنجی مدل از نتایج آزمایشگاهی استفاده شده است. همچنین با مدل سازی کانال های با عرض60، 80، 100 و 120 سانتیمتر و شعاع انحنای نسبی 2، 4 و5 و عددهای فرود 4/0، 5/0 و 6/0، اثر هر کدام از این پارامترها بر نحوه تغییرات الگوی جریان و آبشستگی در قوس 90 درجه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی ها نشان می دهد که با افزایش عدد فرود، مولفه سرعت شعاعی در لایه های بالائی آب (نزدیک به سطح آب)، افزایش می یابد و با نزدیک شدن به بستر مولفه سرعت شعاعی جریان تغییر جهت داده و مقدار سرعت شعاعی در جهت مخالف نیز برای عدد فرود بزرگتر بیشتر است. بررسی الگوهای تغییرات سرعت جریان در کانال برای عرض و عدد فرود ثابت و مقادیر مختلف نسبت r/b نشان داده است که با کاهش مقدار r/b، محل تشکیل سرعت بیشینه جریان بیشتر به سمت قوس داخلی منحرف شده است. مطابق نتایج بدست آمده، بیشینه تغییرات رسوب گذاری در نزدیکی قوس داخلی و در حد فاصل زوایای 30 تا 50 درجه اتفاق افتاده است. حداکثر فرسایش نیز در نزدیکی قوس بیرونی و در حد فاصل زوایای 80 تا 90 درجه اتفاق افتاده است. با افزایش نسبت r/b، محلی که در آن بیشینه رسوب گذاری اتفاق می افتد، از ابتدای خم دورتر شده است.