پديد آورندگان :
فياض محمدي، محمد دانشگاه علوم و فنون دريايي خرمشهر - دانشكده علوم دريايي و اقيانوسي , صدري نسب، مسعود دانشگاه تهران - دانشكده محيطزيست , چگيني، وحيد پژوهشگاه ملي اقيانوس شناسي و علوم جوي تهران , اشتري لركي، امير دانشگاه علوم و فنون دريايي خرمشهر - دانشكده علوم دريايي و اقيانوسي
كليدواژه :
اروندرود , لايروبي , ونتوري , مدل‌سازي عددي , مايك 3/21
چكيده فارسي :
پيشينه و اهداف: اروندرود مهم‌ترين و تنها رودخانه قابل كشتيراني ايران است. در جايي كه رودخانه به دريا مي ريزد، سرعت جريان به شدت كاهش مي يابد و اين، باعث ته نشست رسوبات معلق و كاهش عمق محل تلاقي رودخانه و دريا مي شود. اين كاهش عمق در ورودي رودخانه اروند به حدي است كه ورود كشتي ها با ظرفيت بالا را محدود كرده است و لايروبي آن براي تأمين آبخور شناورها در اين آبراه بينالمللي ضروري به نظر ميرسد. در اين تحقيق تأثير لايروبي دهانه اروند و همچنين احداث يك اسكله خاكي در موقعيت اروندكنار، بر پارامترهاي فيزيكي سرعت جريان و نوسان سطح آب شبيه سازي شده است.
روش‌ها: براي شبيه سازي، از مدل سه‌بعدي هيدروديناميكي مايك 21/3 به‌صورت دوبعدي استفاده شده است. اين مدل، بر اساس رويكرد مشبندي مثلثي نامنظم كار ميكند و بستر محاسباتي اصلي مدل، ماژول HD است كه برمبناي حل عددي 2و3 بعدي معادلات ميانگين ناويه- استوكس براي حالت بدون تراكم پذير با در نظر گرفتن بوزينسك و فشار هيدرواستاتيك بنا شده است. معادلات پيوستگي، مومنتم، دما، شوري و چگالي نيز لحاظ شدهاند. در تنظيمات اوليه، شرايط اوليه‌ي مدل شامل دما و شوري، يكنواخت براي كل حوزه به ترتيب 25 درجه سانتي‌گراد و psu 32 است. در ابتدا تراز سطح آب و سرعت جريان در كل حوضه، صفر در نظر گرفته شد. با توجه به پهناي كم رودخانه، از اثر باد چشم‌پوشي شده است. مدل داراي يك مرز دريا در پايين دست و يك مرز رودخانه در بالادست است. دما و شوري در مرز دريا به روش تودرتويي از مدل مادر خليج‌فارس به مدل دختر اعمال شد. سري زماني نوسان سطح آب در مرز دريا، از روي چهار مؤلفه اصلي جزرومد (M2, S2, O1, K1) مربوط به بار بيروني اروندرود ساخته و به مدل اعمال شد. در مرز بالا دست رودخانه، دما و شوري ثابت، و به ترتيب C˚26 و psu2/39 تنظيم شد. در اين مرز نوسان سطح آب به‌گونه‌اي تنظيم‌شد كه دبي خالص رودخانه m3/s600 باشد.
يافته‌ها: در مرحله صحت سنجي، مشخص شد نتيجهي آزمون خطا يابي جذر ميانگين مربعات براي نوسان سطح آب در فاو 0/16 متر به‌دست‌آمده است و اين به معني دقت خوب نتايج مدل در مقايسه با اندازه گيري هاي ميداني است. نتايج مدل نشان مي‌دهند در صورت لايروبي دهانه اروند براي رسيدن به عمق 8 متر و عرض تقريبي 300 متر، تراز سطح آب پس از لايروبي حداكثر تا 10 سانتي‌متر در نزديكي دهانه افت پيدا ميكند، و سرعت جريان در ناحيه‌ي لايروبي شده كاهش مي‌يابد. همچنين درصورتي‌كه %33 از مقطع رودخانه در منطقه اروندكنار مسدود شود، اختلاف تراز سطح آب در دو طرف گلوگاه حداكثر تا cm13، و بيشينه سرعت جزر در ميانه‌ي گلوگاه از m/s0/87 در حالت طبيعي به m/s0/57 ميرسد.
نتيجه‌گيري: لايروبي دهانه رودخانه اروند باعث كاهش سرعت جريان در كانال لايروبي مي شود و اين خود باعث افزايش رسوب‌گذاري در كانال لايروبي مي شود. از طرف ديگر كاهش عرض رودخانه ميتواند اين كاهش سرعت را جبران كند و مانع رسوب گذاري شود. براي كاستن هزينه هاي نگه داري كانال بايد از اين دو روش به صورت تركيبي استفاده كرد.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: Arvandroud is Iran's most essential and only navigable river. The river flows into the sea, and the flow velocity is drastically reduced, causing the deposition of suspended sediments and reducing the depth of the confluence of the river and the sea. This decrease in-depth at the entrance of the Arvandroud is such that it has restricted the entry of high-capacity vessels, and its dredging seems necessary to supply water to vessels on this international waterway. In the present study, the effect of dredging the Arvand estuary and constructing an earthen pier in the Arvandkenar position on the physical parameters of flow velocity and water level fluctuation has been simulated. Methods: Mike 21.3's three-dimensional hydrodynamic model was used in two dimensions for simulation. This model performs based on the distinctive triangular meshing approach. The main computing platform of the model is the HD module, which is based on the numerical solution of 2 and 3-dimensional Navier-Stokes average equations for the non-compressible state, taking into account Bozinsky and hydrostatic pressure. Equations of continuity, momentum, temperature, salinity, and density are also considered. In the initial settings, the initial conditions of the model, consisting of temperature and salinity, are uniform for the whole field at 25 °C and 32 PSU, respectively. Initially, the water level and flow velocity in the entire basin was considered zero. Due to the small width of the river, the wind effect has been ignored. The model has a sea boundary downstream and a river boundary upstream. Temperature and salinity at the sea border were applied by the nesting method from the mother model of the Persian Gulf to the daughter model. The time series of water level fluctuation at the sea border was constructed from the four main components of the tide (M2, S2, O1, K1) related to the SHATT AL ARAB OUTER BAR and applied to the model. At the upper boundary of the river, the temperature and salinity were constant, and 26 ˚C and 2.39 PSU were adjusted, respectively. At this limit, the water level fluctuation was changed so that the net discharge of the river was 600 m3/s. Findings: In the validation stage, the root means square error test for water level fluctuation in Faw was 0.16 m, indicating good accuracy of the model results compared to field measurements. The results showed that if the Arvand mouth is dredged to reach a depth of 8 m and a width of approximately 300 m, the water level after dropping will drop to a maximum of 10 cm near the mouth, and the flow velocity in the dredged area will decrease. In addition, if 33% of the river section in the Arvandkenar region is blocked, the difference in water level on both sides of the gorge will be up to 13 cm, and the maximum tidal velocity in the middle of the canyon will reach 0.57 m/s from 0.87 m/s in average condition. Conclusion: Dredging of the Arvandroud estuary reduces the flow rate in the dredging canal, increasing sedimentation in the dredging canal. However, reducing the river's width can compensate for this slowdown and prevent sedimentation. These two methods should be used in combination to reduce the maintenance costs of the channel.
