2.6 طبقه بندی مدل های توزیع شده روندیابی

هر یک از مجموعه های فوق معادلات Saint-Vénant معمولاً یک مدل موج پویا نامیده می شود و کاملترین مدل مسیریابی توزیع شده یک بعدی برای انتشار جریان در امتداد کانال ها را نشان می دهد. چنین مدلی شامل تمام معانی مهم برای فرایند جریان در معادله حرکت است:

• سهم نیروی جاذبه - متناسب با شیب پایین S₀؛
• اصطلاح اصطکاک - متناسب با شیب اصطکاک S_f؛
• اثر نیروی فشار - متناسب با تغییر در عمق آب در امتداد جریان ∂h/∂x؛
• اصطلاح شتاب همرفت - که تغییر در حرکت را توصیف می کند، ناشی از تغییر سرعت ∂V/∂x (یا ∂Q/∂x) در امتداد کانال، و
• اصطلاح شتاب محلی - توصیف تغییر حرکت به دلیل تغییر سرعت  ∂V/∂t (یا ∂Q/∂t).

به دلیل سه سهم گذشته، یک مدل موج پویا ممکن است یک شبیه سازی واقعی از اثرات آب خلفی ناشی از اغتشاش جریان محلی (در سطح آب یا تخلیه)، در شرایط جریان بحرانی انجام دهد. این اثرات آب خلفی در صورت کم بودن شیب رودخانه از اهمیت برخوردار است.

یک مدل ساده تر - به نام مدل موج انتشار - از شرایط شتاب غفلت می کند اما اثر نیروی فشار را در معادله حرکت حرکت می دهد. اگر اصطلاحات اینرسی واقعاً قابل اغماض باشد، این مدل گزینه مناسبی است، زیرا توانایی نمایش نفوذ آب خلفی شاخه ها، سدها و غیره را دارد.

ساده ترین مدل توزیع شده، مدل موج حرکتی است که از فشار و اصطلاحات اینرسی غافل می شود، به طوری که معادله مومنتوم با فرض تعادل بین اصطکاک و نیروهای جاذبه، S0 = Sf می شود. چنین وضعیتی ممکن است در رودخانه هایی با شیب کاملاً شیب دار و بدون اثرات آب پساب پذیرفته شود.

بی تفاوت از فرم معادله حرکت، هر مدل مسیریابی توزیع شده باید شامل معادله پیوستگی باشد. خلاصه ای از این طبقه بندی در جدول 1.6 نشان داده شده است.

جدول 1.6 توزیع مدل های مسیریابی جریان بر اساس معادلات Saint-Vénant.

در طول انتشار سیلاب طبیعی، هر دو نوع حرکت موج حرکتی و دینامیکی ممکن است در امتداد جریان وجود داشته باشد. به طور کلی، نوع حرکتی در جایی که شیب کانال بیشتر باشد، در شرایط جریان فوق بحرانی ظاهر می شود. برعکس، حرکت موج پویا بر روی رودخانه با داشتن یک شیب بستر کوچک غالب است.

در هر دو حالت، یک موج (تغییر در دبی جریان یا ارتفاع سطح آب) در امتداد جریان با درجه حرارت موج حرکت می کند. این درجه حرارت به نوع موج بستگی دارد و ممکن است با سرعت متوسط ​​آب V متفاوت باشد. همچنین، در حالی که یک موج حرکتی فقط در جهت پایین دست پخش می شود، جبهه موج دینامیک می تواند از موقعیت اختلال هم در بالادست و هم در پایین دست حرکت کند.

برای یک کانال مقطع دلخواه، وضوح موج دینامیکی به صورت زیر ارائه می شود:

موج دینامیکی با سرعت V + c_d پایین دست و در جهت بالادست با سرعت V - c_d حرکت می کند. برای تکثیر در بالادست یک اغتشاش خاص، شرط این است که V < c_d باشد، بنابراین یک رژیم جریان بحرانی (یک عدد فرود F_r = V/c_d<1) داشته باشد. اگر این شرایط در طول کانال در هنگام وقوع سیل وجود داشته باشد، یک مدل موج پویا ارجح است. در یک وضعیت مخالف، مدل موج پویا قادر به انتقال اثرات آب پساب نیست و مدل موج حرکتی با سادگی خود سودآور می شود.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح