بخشی از مقاله
چکیده
دراین تحقیق جهت بررسی تغییرات بستر وسطح مقطع رودخانه از یک مدل ریاضی استفاده شده است. این مدل برای هر دو جریانهای دائمی و غیر دائمی کاربرد داشته و تغییرات درپروفیل طولی بازه وعرض مقطع را توأمان در نظر می گیرد.دردو دامنه مکانی وزمانی می توان از مدل بهره گرفت. تغییرات مکانی توسط مقاطع عرضی در طول بازه و تغییرات زمانی آن با در نظر گرفتن گامهای زمانی در حین اجرای مدل محقق می شود. اساس تحلیلی مدل بر پایه اصل حداقل قدرت جریان قرار دارد.در اینجا تغییرات فوق توسط یک مثال فیزیکی بررسی می شود.
بازه مورد مطالعه قسمتی از رودخانه کارون بعد از سد تنظیمیگتوند علیا به نام گتوند قرار دارد. در ضمن مقایسه ای بین مدل فوق باMIKE −11 صورت پذیرفته که نتایج قابل قبولی به دست آمد و در نهایت پس از کالیبراسیون مدل با استفاده از مشاهدات موجود،از آنالیز حساسیت جهت بررسی روند تغییرات بستر و سطح مقطع رودخانه استفاده شد.
مقدمه
تغییرات در رودخانه ها معمولاً در اثر رسوبگذاری و فرسایش اتفاق می افتد. این تغییرات یا بصورت طبیعی اتفاق می افتند ویا نتیجه ایجاد تغییرات در محیط زیست می باشد. انسان نیز به عنوان یک عامل ژئو مورفولوژیک، با فعالیتهایی نظیر استخراج شن و ماسه، ساختن پل ها، طرح کنترل رودخانه و ... سهم عمده ای در تغییرات رودخانه ها دارد. لانگبین و لئوپولد - 1957 - عنوان کردندکهکانال متعادل دارای حداقل مصرف انرژی در طولکانال می باشد.
ولی تغییرات طبیعی یا مصنوعی سبب بر هم خوردن تعادل و ایجاد رسوب یا فرسایش میگردد. دراینجا به عمده فعالیتهایی که درنیم قرن اخیر، در زمینه هیدرولیک رسوب با استفاده از مدلهای یک بعدی انجام گرفته اشاره می گردد. گاریسون و گرانجو و پرایس - 1969 - مدل ریاضی یک بعدی جریان غیر دائمی را برای رودخانه ها و مخازن والیس این مدل رادر مورد کانال ارائه دادند. شبیه سازی جریان انتقالی با حل معادلات پیوستگی و مومنتوم توسط فرد چانگ و ریچاردزانجام پذیرفت.
توزیع فرسایش و رسوب جانبی را در مقاطع عرضی با ارائه مدلی نشان داد. راتوفوکا و تاکاهاش و ناکاگاوا با استفاده از یک مدل عددی یک بعدی و مقایسه آن با شرایط آزمایشگاهی، شبیه سازی رسوبگذاری مخازن را انجام داد. علاوه بر این فعالیتها شاید بتوان گفت یکی از کسانی که فعالیتهای موثری در این زمینه انجام داده، پروفسور چانگ بوده که در اینجااز عمده کارهای او می توان به اصل حداقل قدرت جریان در رودخانه ها و دلتاها و نیزطراحی کامپیوتری برای کانالسازی، ارائه اصول طراحی هیدرولیکی برای کانالهای با بستر فرسایش پذیر اشاره نمود.
که در این معادلات :Q دبی جریان، :X فاصله در جهت طولی جریان،:A مساحت مقطع عرضی جریان، :t زمان، :q مقدار جریان جانبی در واحد طول کانال، :g شتاب جاذبه، :H ارتفاع سطح آب، :S گرادیان انرژی تخلخل مواد بستر، :AC مساحت مقطع عرضی بستر آبراهه در چند قسمت دلخواه، :QS مقدار حجمی رسوب و :qs میزان رسوب جانبی در واحد طول میباشد. معادلات در یک سیستم معادلات دیفرانسیل جزئی حل میشوند و در محدودۀ دامنه مکانی زمانی با شرایط مرزی از قبل تعیین شده نوشته میشوند و تغییرات مکانی و زمانی Q و H در طول بازه مطالعاتی پس از چندین مرحله تکرار محاسبه می شوند.تغییرات مساحت مقطع عرضی - - ∆AC برای هر مقطع در هر گام زمانی از حل عددی معادله محاسبه میشود.
مدل از 5 بخش اصلی تشکیل شده است که عبارتند از1 روندیابی جریان -2 روندیابی رسوب 3 تغییرات عرضی رودخانه 4 تغییرات پروفیل بستر رودخانه 5 تغییرات جانبی رودخانه روندیابی جریان در روندیابی جریان تغییرات زمانی و مکانی دبی، ارتفاع سطح آب، سرعت، گرادیان انرژی و … در بازه مطالعاتی با استفاده از حل معادلات پیوستگی و اینرسی از روش چن بررسی می شوند. شرط مرزی بالادست برای روند یابی جریان هیدروگراف ورودی - دبی – زمان - و شرط مرزی پائین دست هیدروگراف دبی اشل است.
روند یابی رسوب روندیابی رسوب در مدل شامل محاسبه ظرفیت انتقال رسوب با استفاده از یکی از شش فرمول انگلوند- هانسن، یانگ، گراف، ایکرز- وایت، پارکر، بار بسترما یروپیتر- مولر - ، تعیین دبی واقعی رسوب و شرایط بالادست برای رسوب ورودی و حل عددی معادلات پیوستگی رسوب میباشد. تغییرات عرضی رودخانه اصل حداقل قدرت جریان را میتوان اینگونه بیان کرد که آبراهه طوری خود را تنظیم میکند که کل قدرت جریان تحت شرایط فیزیکی موجود حداقل باشد. در شرایط دبی آب و رسوب ثابت میتوان گفت: که در آن :Pکل قدرت جریان برحسب انرژی درواحد زمان، :L طول بازه، : وزن مخصوص سیال، :Q دبی و :∆H افت تراز در بازه مورد نظر است. در کاربرد اصل حداقل قدرت جریان بررسی پیشبینی عرض مجموعهای از شرایط فیزیکی در یک بازه در نظر گرفته میشوند.
