شبيه‌سازي الگوي جريان با يك مدل عددي دوبعدي در بازه‌اي از پيچان‌رود طبيعي؛ مطالعه موردي رودخانه خشكه رود فارسان، استان چهارمحال و بختياري

Simulation of Flow Pattern at a Natural Meander River by CCHE2D Numerical Model Case Study: Khoshk-e-Rud River. Farsan

در اين مقاله مزيت و اهميت يك مدل عددي به منظور پيش‌بيني و پايش فرآيندهاي حاكم بر جريان رودخانه‌ها مورد بحث قرار گرفته است. به همين منظور و با توجه به اهميت سرعت جريان آب و تنش‌هاي برشي ناشي از آن بر فرسايش كناره‌ها و كف رودخانه، از يك مدل عددي دو بعدي تحت عنوان CCHE2D براي شبيه‌سازي الگوي جريان در بازه‌اي از يك پيچان‌رود طبيعي (خشكه رود فارسان در 30 كيلومتري غرب شهركرد) بهره گرفته شده است. در اين بررسي پس از نقشه‌برداري دقيق نقشه‌هاي توپوگرافي با مقياس مناسب از محدوده مورد مطالعه به‌دست آمد و سپس هندسه مدل و شبكه محاسباتي با ابعاد مختلف تهيه، و در نهايت براساس مشخصات اندازه‌گيري شده جريان رودخانه، مدل هيدروديناميك دو بعدي متوسط عمق، اجرا و نتايجي همچون توزيع عمق و سرعت جريان در خم رودخانه استخراج گرديد. نتايج به‌دست آمده نشان دادند كه بهره‌گيري از مدل‌هاي ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) براي مدل‌سازي جريان آب، ما را يك گام به پيش‌بيني‌هاي كلي‌تر براي فرآيندهاي حاكم بر جريان در رودخانه‌هاي پيچانرودي نزديكتر مي‌كند. نتايج شبيهسازي با نتايج به‌دست آمده از اندازه‌گيري صحرايي نشان داد، مدل CCHE2D از قابليت خوبي جهت پيش‌بيني مشخصات جريان در رودخانه‌هاي پيچان‌رود برخوردار است.

The present paper tries to describe the advantage and improvement of a numerical model when predicting government processes on Flow Rivers. With regard to the important effect of the flow velocity and shear stress forces on river bank erosion, we apply a Two-Dimensional numerical model, named CCHE2D, to simulate river flow pattern at a meandering river Khoshk-e-Rud River of Farsan, 30 Km west of Shahr-e- Kord. Various algorithms and parameters were implemented in a computational fluid dynamic model (CFD) for simulation of two-dimensional (2D) water flow to gain an insight into the capabilities of the numerical model. At this surveying, at first, we applied the topographic maps of the studied location and then, made the model geometry and calculation mesh with diverse dimensions. Finally, using the measured properties of the river flow and the Depth-Average, Two-Dimensional Hydrodynamic Model was run. Then, we obtained the results of model, such as depth and flow velocity at the river meander. Within the scope of the test cases, the model simulated water flow pattern processes at an intake, as well as a steady flow regime in a sine-shaped meandering channel by a 90_channel bend, which is the free-forming meander evolution of an initially straight channel. Because of high accuracy of this numerical model and multiple content of its internal parameters, the evaluation result of model, confirmed the measurement results. Therefore, the parameters gained from the model showed good conformity with measurement parameters at field cross-section. All results matched well with the measurements. The results also showed that using computational fluid dynamics for modeling water flow is one step closer to having a universal predictor for processes in Meandering Rivers .