مدل‌سازي تاثير آب‌شكن‌هاي رودخانه‌اي در كنترل فرسايش ساحل با مدل دوبعدي CCHE2D

Modeling the effect of spur dikes on bank erosion control using CCHE2D )Case study: Karun river)

هدف از اين مطالعه به‌كارگيري يك مدل هيدروديناميك دوبعدي براي پيش‌بيني و پايش فرايند‌هاي حاكم بر جريان، انتقال رسوب و حفاظت ساحل در يك پيچان‌رود طبيعي است. محدوده مورد مطالعه بخشي از رودخانه كارون با طول در حدود 5 كيلومتر در حد فاصل ايستگاه‌هاي آب‌سنجي اهواز و فارسيات است. حفاظت ساحل در پيچان‌رود موردنظر به‌دليل همسايگي با اراضي كشاورزي و تاسيسات سازمان آب و برق خوزستان مهم است. در اين پژوهش ابتدا با مدل CCHE-MESH شبكه محاسباتي تشكيل شد و در ادامه مدل دوبعدي CCHE2D پس از صحت‌سنجي براي شبيه‌سازي الگوي جريان، پيش‌بيني تغييرات بستر و ساحل در يك دوره زماني 20 ساله استفاده شد. نتايج نشان داد خط‌القعر پيچان‌رود بين 4 تا 8 و به‌طور متوسط 7/5 متر نسبت به شرايط اوليه عميق‌تر شده و به‌دليل حضور جريان حلزوني عمق بستر در محل قوس خارجي افزايش بيشتري دارد. از آنجا كه يكي از سازه‌هاي مهم براي حفاظت ديواره‌هاي رودخانه آب‌شكن‌هاي رودخانه‌اي هستند، براي پيچان‌رود مورد مطالعه 14 عدد آب‌شكن پس از طراحي در مدل CCHE2D جانمايي شد. حضور آب‌شكن‌ها در دوره 20 ساله سبب افزايش رقوم بستر در محل ساحل خارجي بين 1 تا 9 و به ‌طور متوسط 7/4 متر (در مقايسه با حالتي كه آب‌شكن‌ها حضور ندارند) شد اما خط‌القعر را در برخي مقاطع تا حدود 4 متر عميق‌تر كرد.

The aim of this research was to apply a two-dimensional hydrodynamic model to predict and investigate governing phenomena on flow, sediment transport and bank erosion in a natural meandering river. The study area is a meander of Karun River with the length of approximately 5 km between Ahvaz and Farsiat hydrometric stations. Bank protection of the considered meander is so important because the Khuzestan Water and Energy company structures and agricultural farms are located in the vicinity. In this study, mesh generation was performed by CCHE-MESH model. The validated CCHE2D model was applied for flow pattern simulation, and bed and bank change prediction in a 20 years period of time. Results showed the meander Thalweg elevation was decreased between 4 to 8 m and 5.7 m in average (in compare with initial bed level) and secondary flow caused a higher decrease in outer bank elevation. Since the Spur dike is an important structure in the river bank protection, 14 number of Spure dikes were designed in the CCHE-2D model for studied meander. After 20 years of simulation, dikes caused to increase the elevation of outer bank between 1 to 9 m and 4.7 m in average (in compare with 20 years of simulation without dikes), But in some sections the Thalweg became approximately 4m deeper.