ساليان متمادي است انسان باب تقابل حرف پديده هاي طبيعي
بوده و همواره در روی‌گردان خطرات ناشي از وقوع پديده هاي زيانباري نظير سيل رسم داشته
است. در حال حاضر نيز سالیانه خسارات مالي و جاني فراواني حرف اثر بروز سيلابهاي
عظيم به آدم وارد مي شود. به طور مانند وقوع سيلاب در 12 استان كشور طي بهمن ماه
سال 1371 باعث قرباني شدن بيش از 220 نفر و خساراتي بالغ بر دهها ميليارد ريال
گرديد (1).
مسئله مهم ديگري كه همزمان با
حركت آب و وقوع سيلابها رخنه مي دهد. حركت ذرات خاك از سطح حوضه هاي آبخيز و ورود
اين ذرات به سمت مجاري طبيعي همچنين جابه جايي اين ذرات در درازا
رودخانه ها از نقطه اي به سمت نشانه ديگر مي باشد كه اثرات جنبي و مضاعف بروز سيلابها
محسوب گرديده و سبب روبگذاري يا فرسايش و تغيير در اسم بستر رودخانه و در نتيجه
تغيير در اسم سطح آب مي گردد. افزايش تراز بستر و اسم آمدن كف منجر به كاهش
ظرفيت مجاري طبيعي شده. همچنين پر صیرورت مخازن سدها و كانالهاي آبياري از رسوب از
ساير عوارض ثانیه مي باشد. بنابراين پيش بيني تراز سطح ماء با در تماشا گرفتن مسئله رسوب
باب مجاري طبيعي از اهميت خاصي برخوردار است. تغييرات تختخواب رودخانه ها كه به سمت دو
چهره بالا آمدن تختخواب ( Aggradation) و كف
كني (Degradation) است يكي
از پديده هاي مهم مهندسي رودخانه مي باشد. اين امر زماني بوجود
مي آيد كه كه وضعيت تعادلي پارامترهاي مختلف رود تحت شرايطي بهم بخورد. منظور
از پارامترهاي مذكور، دبي جريان، دبي رسوبات، مقطع و سيب رودخانه و اندازه مواد
بستر مي باشد. شرايطي كه باعث بهم زدن اين تعادل مي باشد ممكن است طبيعي و يا توسط
آدم باشد. مسائل بالا علاوه حرف اينكه باعث تغيير رژيم رودخانه مي شود سبب خواهد شد
تا سازه هاي هيدروليكي اطراف رودخانه نيز در مخاطره قرار گيرند.
پيش بيني شرايطي كه تحت آن شرايط،
بالا آمدن يا كف كني بستر رود بوجود مي آيد. همچنين تعيين ميزان آن، در نتيجه
چگونگي تاثير آن حرف شرايط هيدروليكي رودخانه موضوعي است كه از ديرباز مورد توجه
مهندسين هيدورليك قرار گرفته است. روشهاي مختلفي نيز پيشنهاد گرديده است. تعدادي
از اين روشها با استفاده از فرضيات گوناگون و بكار گيري شرعیات حاكم بر حركت نخستين
ذره (Incepient Motion) بوجود
آمده اند و روابط جبري انتساب ساده اي را تشكيل مي دهند كه باب آن پروفيل نهايي بستر
را بدست مي دهند. تعداد ديگري از روشها با
بكار جا به جا کردن فرضيات كمتري و بكار بردن معادله پيوستگي بقایا منجر به پيدايش معادله اي
مي شود كه حرف حل آن مي استطاعت تغييرات بستر رودخانه را نسبت به زمان پيش بيني نمود.
بطور كلي روابط حاكم بر حركت
جريانهاي سيلابي و جريان در مجاري فرسايش پذير معادلات جريان غير ماندگار موسوم به
معادلات Saint Venant مي باشند. از آنجا كه تاثير متقابلي بين
تغييرات تختخواب و شرايط هيدورليكي جريان بود دارد در رودخانه هاي آبرفتي علاوه بر
حل همزمان معادلات مذكور شامل: 1- معادله
پيوستگي جريان (معادله بقاء جرم سيال) Continuity Equation
2- برابری ممنتم (معادله بقاء اندازه حركت)
Mcmentum Equation
بایست است معادله پيوستگي رسوب ( Sediment Continuity Eqution) نيز حل شود. همچنين به دو ابتیاع كمكي جهت
برآورد ظرفيت حمل بقایا رودخانه و تعيين شيب الفبا انرژي نياز مي باشد. از قديميترين
مدلهايي كه در اين ارتباط بوجود آمده مدل HEC-6 مي باشد كه در سال 1977 توسط دائره فارغ‌التحصیل‌رشته‌های مهندسی ارتش امريكا تهيه گرديده
است. در اين الگو ابتدا پروفيل سطح آب با استعمال از معادله انرژي محاسبه مي شود ( در اين قسمت مدل رياضي پيش بيني
پروفيل سطح آب بر اساس جريان متغير تدرجي براي كانالهاي غير فرسايشي موسوم به سمت HEC-2 مي باشد) و براي تمام فاصله زماني با بكار
بردن معادله پيوستگي رسوب و يك رابطه تجربي براي محاسبه ميزان رسوب آبستنی شده،
پروفيل تختخواب را احتساب مي كند. مدلهاي ديگري هم سپس از ثانیه بوجود آمده اند كه
اكثراً به سمت صورت
بسته هاي نرم افزاري به بازار عرضه شده اند.
الگو تهيه شده باب اين پايان نامه
يك مدل رياضي يك بعدي غير ماندگار براي كانالهاي فرسايش و غير فرسايشي است كه
معادلات كامل جريان غير اسم و معادله پيوستگي بقایا را بطور همزمان و با
استفاده از روش عددي حل مي نمايد.
روشهاي عددي حاوی آیین تقاضاي
محدود و روش المانهاي محدود است ولي روش تقاضاهاي بسته كاربرد بيشتري دارد. در
آیین تقاضاهاي محدود. معادلات ديفرانسيل جزيي حاكم با استعمال از
بویایی هاي ( Schemes) ديفرانسيل به معادلات جبري تبديل مي شوند.
اين شم ها دیگرسان بوده و كاربرد ثانیه ها در يك مسئله خاص ممكن است مزايا و معايبي را
به همراه داشته باشد.
مسئله مهمي كه در حل معادلات حاكم
وجود دارد مسئله كوپلينگ (Couqling) بين معدلات جريان و رسوب است. منظور از كوپلينگ باب نظر گرفتن
تغييرات در كليه متغيرها در احتساب مقدار نهايي هر متغير خویش است و اين كار با
استفاده از بویایی دو مرحله اي پيش بيني و تصحيح ميسر شده است. باب تمام مرحله معادلات
مذكور بطور همزمان اسم مي شوند. به عبارت ديگر در صورتي كه برابری پيوستگي رسوب بعد
از حل كامل معادلات جريان حل مي شد كوپلينگ ايجاد نمي گرديد. بنابراين مدل حاضر يك مدل كوپل شده مي باشد.
اشارتاً كوپلينگ بين معادلات باعث افزايش پايداري الگو نيز مي گردد. كاربرد روشهاي
كوپل نشده در شرايطي كه شيب كف زياد باشد منجر به ابراز ناپايداري عددي
مي شود و جهت ايجاد پايداري بايستي از عمليات سعي و خطا باب تمام گام زماني بهره جست
ولي در مدل حاضر نيازي به سعي و خطا نيست و الگو از پايداري خوبي برخوردار است و
همين قضا زمان اجراي مدل را به سمت شدت كاهش مي دهد. همچنين كاربرد شم صريح مك.