توسعه مدل شبه دو بعدي SDAR براي شبيه‌سازي تغييرات تراز بستر رودخانه‌هاي آبرفتي

Development of Semi-Tow-Dimensional SDAR Model for Bed Variation Simulation in Alluvial Rivers

در اين مقاله مدل رياضي شبه دو بعدي SDAR1 كه با هدف شبيه سازي خصوصيات جريان و تغييرات تراز بستر رودخانه‌ها توسط مولفان توسعه داده شده معرفي مي‌شود. اين مدل از تركيب دو الگوريتم اصلي هيدروليك و انتقال رسوب تشكيل شده است. مدل جديد SDAR از قابليتهاي متعددي برخوردار است كه محاسبه نرخ انتقال رسوب، تعيين ميزان فرسايش و رسوب‌گذاري،شبيه سازي نيمرخ طولي و عرضي، و پيش بيني وقوع پديده آرمور يا مسلح شدن كف رودخانه را مي‌توان برشمرد. الگوريتم مدل SDAR به‌گونه‌اي تنظيم شده كه قادر است تغييرات سرعت، تنش برشي و نرخ انتقال رسوب را در امتداد عرضي مشخص كند. از اين رو مدل داراي ماهيت شبه دو بعدي S-2D )2) است. براي تحقق اين ويژگي مهم، رودخانه به چند لوله جريان 3 كه داراي دبي مساوي ولي با مشخصه‌هاي هندسي متفاوتي‌اند تقسيم مي‌شود. در هر لوله رونديابي رسوب و تعيين تغييرات تراز بستر به طور مجزا انجام مي‌گيرد. در اين تحقيقات همچنين با معرفي مفهوم لوله جريان بازه اي اتصال شاخه ها و انشعابات جانبي، تغذيه يا برداشت آب و رسوب در حالت شبه دو بعدي فراهم شده و محدوديتهاي موجود نسبت به مدلهاي مشابه مرتفع شده است. واسنجي يا كاليبراسيون مدل با بهره گيري از داده هاي رودخانه‌اي و آزمايشگاهي طي چند مرحله متوالي انجام گرفته و عملكرد آن با مدلهاي مرجع مقايسه شده است. اين بررسيها توانايي مدل SDAR را براي شبيه سازي تغييرات تراز بستر و خصوصيات هيدروليكي در شرايط گوناگون تأييد مي‌كند. اين مدل با دارا بودن توانايي شبيه سازي خصوصيات بستر در امتداد عرضي و طولي، گزينه مناسبي براي انجام مطالعات و تدارك اطلاعات كاربردي در عرصه هاي مختلف مهندسي و ساماندهي رودخانه ها قلمداد مي شود.

In this paper, development of a semi-two- dimensional mathematical model called SDAR is introduced. The model is composed of two principal modules of hydraulics and sediment transport. The newly developed SDAR model has a number of capabilities including determination of sediment transport rate, aggradation - degradation calculation, longitudinal profile and lateral cross–sectional variation simulation, and tracing armor layer development phenomena. SDAR is a semi- two dimensional ( S-2D) model, in the sense that the lateral variation of velocity, shear stress, and rate of sediment transport are achieved by subdividing the channel course into several stream tubes carrying equal discharges. Sediment routing and bed variation calculations are accomplished along each stream tube designated by virtual interfaces.