ارزیابی هیدرولیکی حرکت سیل و پهنه‌بندی آن توسط مدل‌سازی عددی معادله سنت ونانت در رودخانه بستانک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله بروجردی (ره).

2 دانشجوی کارشناسی ارشد عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله بروجردی (ره).

چکیده

معادلات حرکت جریانهای غیردائمی در آبراهه‌های روباز معادلات پیوستگی و اندازه‌حرکت بوده و به معادلات سنت‌ونانت معروف هستند. بر حسب ساده‌سازیهایی که در این معادلات صورت می‌گیرد دسته‌بندی مدل‌های روندیابی عددی سیلاب صورت می ‌پذیرد. از جمله روشهای روندیابی سیلاب، مدل های امواج دینامیکی، سینماتیکی و مدل‌های هیدرولوژیکی کانوکس و ماسکینگام می‌باشند. در این تحقیق علاوه بر تشریح اصول معادلات سنت‌ونانت و مدل‌های عددی امواج دینامیکی، سینماتیکی و مدل‌های کانوکس و ماسکینگام، نتایج مورد مقایسه قرار گرفته است. برای این مهم از بازه رودخانه بستانک بین ایستگاه‌های هیدرومتری بادامک تا خانیمن در استان فارس بهره برده شد و با ارائه یک رابطه ریاضی نوین با استفاده از خروجی MIKE11 و EXCEL به پیش‌بینی دبی سیلاب و پهنه سیل‌گیر رودخانه و بیشینه عرض جریان سیل اقدام گردید. نتایج نشان دادند که مدل موج دینامیکی MIKE11 با اختلاف دبی 044/0 مترمکعب بر ثانیه نسبت به دبی اوج مشاهداتی مقدار دبی حداکثر را با دقت بالایی تخمین زده است و نتایج بهتری نسبت به سایر مدل‌ها دارد. همچنین روندیابی و پهنه‌بندی ریاضی سیل در میان روش‌های هیدرولوژیکی حاکی از نزدیکی نتایج هیدرولوژیکی ماسکینگام به کمک الگوی حداقل مربعات به مقدار 7/14384 متر مربع و کمترین خطا با مقادیر عددی MIKE11 و سیل مشاهداتی بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical modeling of the flood routing and zoning by Saint-Venant in the river Bostanak

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Goodarzi 1
  • Amir Hoseini 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ayatollah Ozma Borujerdi University.
2 MSc, in engineering, Department of Civil Engineering, Ayatollah Ozma Borujerdi University.
چکیده [English]

The equations governing transient open-channel flow are continuity and momentum equations that are known as Saint-Venant equation. Based on the simplifications of this equation, numerical models of flood routing are categorized. Flood routing models include: dynamic wave models, kinematic models, hydrological Knox model and Maskingham model. In this research, basics of Saint-Venant equation and numerical dynamic wave model, kinematic, Knox and Maskingham models will be explained. Also their results are compared. Also their results are compared. For this purpose, an interval of Bastanak River between Badamak and Khanimen Hydrology stations is studied and a new mathematical relationship for prediction of maximum flood flow rate, river flood plain and maximum width of flood flow is presented. MIKE11 dynamic wave model was solved by partial differential methods and showed a better result with respect to other models. Routing and mathematical zoning of flood using hydrological Maskingham method showed minimum error compared to numerical MIKE11 method and observed flood when min square method used to calculate error.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bastanak
  • Saint-Venant
  • MIKE11
  • Routing
  • Maximum Width and Flood Plain

[1] Safavi, H. (2015), Hydrology Engineering. Isfahan University of Technology, Iran.

[2] Stocker, J. J. (1957). Water Waves. Inter Science Publishers .N.Y.

[3] Preissmann, A., & Cunge, J. A. (1961). “Calcul du mascaret sur machine électronique”, La Houille Blanche, (5), 588-596.

[4] Abbott MB. (1979). Computational Hydraulic. Pitman, London. 

[5] Corato, G., Moramarco, T., & Tucciarelli, T. (2011). “Discharge estimation combining flow routing and occasional measurements of velocity”, Hydrology and Earth System Sciences15(9), 29-79.

[6] Timbadiya, P. V., Patel, P. L., & Porey, P. D. (2014). “One-dimensional hydrodynamic modeling of flooding and stage hydrographs in the lower Tapi River in India”, Current Science106(708).

[7] Song, S., Zheng, X., Li, F., Tian, S., & Lin, G. (2012). “Flood routing simulation and system customization for a high-leakage river channel in China”, Journal of Hydraulic Engineering139(6), 656-663.

[8] Shultz, M. J., Crosby, C. E., & McEnery, A. J. (2008). “Kinematic wave technique applied to hydrologic distributed modeling using stationary storm events: an application to synthetic rectangular basins and an actual watershed”, Hydrology Days, 116-126.

[9] Zahiri, A., Sharifian, H., Tamadoni, S., & Dehghani, A. (2011). "Investigation of the effect of optimization of Muskingum method coefficients in flood routing in composite channel", The First International and the Third National Conference on Dams and Hydropower in Iran, February 6-11, 2011, IRIB International Conference Center, Tehran, Iran.

[10] Mirzazadeh, P., Akbari, G., & Ashkani, A. (2014). “Optimal Methods on Hydrologic Flow Routing Operations”, http://www.civilica.com/Paper-NCCE08-NCCE08_0621.html.

[11] FRRW, (2000). Hydraulic and hydrology studies of the plan for organizing the river and the branches. Fars Regional Water Authority.

[12] Azimian A. (2011). Computational Fluid Dynamics, 4th Edition, Isfahan University of Technology.

[13] MIKE 11 a modeling system for Rivers and Channels, (2011), User’s Manual, 11 4.10.

[14] Alizadeh (2013) Principles of Applied Hydrology, 26th Edition, Imam Reza University, Mashhad.

[15] Aldama, A. A. (1990). “Least-squares parameter estimation for Muskingum flood routing”, Journal of hydraulic engineering116(4), 580-586.

[16] McCuen, R.H., (2011), Hydrologic Analysis and Design, Prentice -Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.

CAPTCHA Image