بخشی از مقاله
چکیده:
استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری جهت تحلیل جریان در مجاری رو باز به ویژه در حالت غیر ماندگار مانند جریان های سیلابی لازم و ضروری است.زیرا تحلیل کامل جریان غیر ماندگار بااستفاده از معادلات سنت ونانت انجام میشود که حل این معادلات به ویژه برای یک شبکه ای از مجاری رو باز با مقاطع مختلف بسیار پیچیده و وقت گیر است .به طور کلی تحلیل کامل جریان در مجاری روباز با حل معادلات سنت ونانت انجام می شود .
این معادلات را می توان به دو روش عمده خطوط مشخصه وتفاضلهای محدود حل نمود .در نرم افزار HEC-RAS از روش دوم استفاده شده است اطلاعات مورد نیاز برای کار با این نرم افزار عبارت است از :کروکی شبکه کانالها ، نتایج نقشه برداری مقاطع مختلف شبکه ،ضریب زبری مقاطع مختلف شبکه ، فواصل بین مقاطع نقشه برداری شده و دبی اولیه جریان و شرایط مرزی جریان. خروجی این نرم افزار عبارت است از :پروفیل سطح آب ، هیدروگرافهای جریان و توزیع سرعت در مقاطع مختلف .در این تحقیق نتایج این نرم افزار برای یک کانال روباز در شرایطی غیرماندگار بررسی گردیده که برای ایجاد حالت غیر ماندگار یک سیل با هیدروگراف مشخص،وارد کانال گردیده است.
مقدمه:
معادلات بنیادی سنت –ونانت که نخستین بار در سال 1871ارائه شدند شکل کاملی از نیروهای حاکم بر جریان را ارائه می کنند. حل این معادلات بخصوص در شبکه ای از کانالها یا مجاری رو باز آنهم با مقاطع نا منظم کار بسیار پیچیده و وقت گیراست و ناگزیر بایستی از مدلها و برنامه های کامپیوتری استفاده نمود با استفاده از چنین مدلها ئی می توان پرو فیل سطح آب در هر شاخه ای از شبکه کانالها و در هر زمانی ترسیم نمود .
همچنین هیدروگراف جریان را می توان در هر نقطه از شبکه بدست آورد. هیدرو گراف جریان تغییرات دبی جریان را نسبت به زمان نشان میدهدکه علت ایجاد چنین تغییراتی می تواند عوامل مختلفی از جمله تغییرات دبی ورودی به شبکه ، وارد شدن یک سیل به رودخانه و یا شکست سد باشد یکی از مدلهائی که در این زمینه وجود دارد مدل FLDWAV است که حاصل سه دهه تلاش متخصصین مرکز ملی هواشناسی آمریکا می باشد .
این مدل تلفیق دو مدل DWOPRE و DAMBRKمی باشد که ایده اصلی این کار توسط Fread مطرح شد وهمکار وی Lewis آن را پیگیری کرد این دو محقق مقالات متعددی در زمینه معرفی کاربرد و مقایسه نتایج مدل FLDWAV باسایر مدلها منتشر کرد ه اند. مدل مذ کور هیدروگراف خروجی ایجاد شده در اثر شکست سد و حرکت موج در آبراهه پائین دست را شبیه سازی می کند .
پرورش و کوچک زاده - 1380 - این مدل را برای رودخانه کارون آزمودند ونتایج این تحققیق نشان داد که مدل مذکور تطابق قابل قبولی با مشاهدات دارد. یکی دیگر از مدلهای تحلیل جریان شبکه در مجاری رو باز مدلHEC-RAS است .نسخه 3/01 این مدل در سال 2001 توسط مرکز مهندسی هیدرولوژی ارتش آمریکا توسعه یافته است .در این تحقیق مدل مذکور مورد بررسی قرار می گیرد.در شکل 1صفحه اصلی این نرم افزار نمایش داده شده است.
شکل-1 صفحه اصلی نرم افزارHEC-RAS
مواد و روش ها:
مراحل کار با HEC-RAS به شرح زیر است:
-1ترسیم شبکه مجاری روباز و وارد کردن مشخصات هندسی مقاطع مختلف از شبکه : - Edit/Geometric data - این مشخصات شامل توپوگرافی مقطع، ضریب زبری مانینگ و طول قسمت های مختلف مقطع میباشد. - شکل - 2
-2وارد کردن اطلاعات مربوط به جریان - ماندگار یا غیر ماندگار
این اطلاعات شامل شرایط مرزی بالادست و پائین دست و شرایط اولیه جریان میباشد. شرایط مرزی بالادست میتواند یک هیدروگراف جریان و شرایط مرزی پائین دست میتواند منحنی دبی – اشل باشد
-3اجرا کردن برنامه : برای اجرای برنامه بایستی در این قسمت زمان شروع و خاتمه محاسبات و فواصل گام های محاسباتی وارد شود
شکل-2پنجره مربوط به مشخصات هندسی مقاطع مختلف و مسیر جریان
