شبيه سازي توزيع دوبعدي سرعت جريان در رودخانه ها به كمك روش چيو (مطالعه موردي: رودخانه گرگان رود)

Simulation of two-dimensional velocity distributions in rivers based on Chiu's theory (Case Study: Gorganrood River)

حل توزيع دوبعدي سرعت جريان در رودخانه ها (در جهات عرضي و عمقي) براي مدل سازي بسياري از فرايندهاي هيدروليكي از قبيل استخراج رابطۀ دبي‌ـ اشل رودخانه، محاسبۀ انتقال رسوب معلق و نيز تعيين تنش برشي مرزي نياز است. در اين تحقيق با استفاده از روش احتمالاتي چيو، روشي ساده براي شبيه سازي توزيع عرضي و قائم سرعت در رودخانه هاي مستقيم معرفي شده است. براي واسنجي و صحت سنجي اين روش، ايدۀ جديدي بر مبناي تخمين بهينۀ پارامتر آنتروپي در رودخانه به‌كار گرفته شد. نتايج تحقيق در ايستگاه هيدرومتري آق قلا واقع در رودخانۀ گرگان‌رود نشان داد ميدان سرعت جريان به دست‌آمده از مدل چيو در مقايسه با داده هاي صحرايي دقت خوبي دارد. همچنين تحليل آماري نتايج به دست‌آمده نشان داد ميانگين خطاي مطلق اين مدل براي حل توزيع دوبعدي سرعت جريان در مراحل واسنجي و صحت سنجي به ترتيب حدود 5/2 و3/5 درصد است. اين ميزان خطا براي تخمين دبي كل جريان رودخانه بهترتيب حدود 5/9 و 6/04درصد است. با توجه به داده هاي اندك ورودي، اين مدل مزيت عمده اي نسبت به ساير روش هاي موجود دارد.

Solution of stream-wise flow velocity in two dimensions (in width and depth directions) in rivers is essential for many hydraulic features such as stage-discharge rating curve development, suspended sediment transport estimation and boundary shear stress calculation. In this paper, using Chiu's entropy theory, a simple method has been proposed for simulation of vertical and transverse profiles of flow velocity in the straight rivers. For calibration and validation of the proposed method, a new idea based on the optimum estimation of entropy parameter in rivers was used. The results of this study at Aghghalla hydrometric station located on Gorganrood River showed that velocity flow field obtained by the Chiu's theory has suitable accuracy compared to the field data. Further, statistical analysis of the results revealed that the mean absolute errors of this method for solution of flow velocities in calibration and validation stages are 5.2% and 3.5%, respectively. These errors are 5.9% and 6.04% respectively for the total river flow discharge prediction. According to little input data, the proposed method has more advantage than other existing methods.