محاسبه ظرفيت انتقال رسوب در رودخانه ها به كمك مدل رياضي شبه دوبعدي

منحني سنجه رسوب رودخانه­ ها براي بسياري از مباحث و محاسبات مهندسي رودخانه مثل لايروبي، طراحي مخازن سدها، طراحي آبگيرهاي جانبي و مديريت برداشت مصالح رودخانه ­اي يك فاكتور اساسي است. اگرچه اين منحني به­ كمك داده ­هاي اندازه ­گيري شده همزمان دبي جريان و دبي رسوب توسعه داده مي­ شود اما به­ دليل تعداد كم داده­ هاي اندازه­ گيري در زمان وقوع سيل، اعتبار اين منحني در شرايط سيلاب كم است. اين خلاء را مي­توان به كمك يك ابزار ساده و كاربردي مثل مدل­ هاي رياضي شبه­ دوبعدي تا حدودي برطرف نمود. اين مدل­ ها هم­ اكنون به عنوان يك راه­ حل بهينه و كارآمد، كاربرد گسترده­ اي در مباحث هيدروليك جريان و رسوب رودخانه­ ها يافته­ اند. در اين مدل­ ها، تغييرات سرعت در عرض رودخانه­ ها به كمك حل عددي معادلات ديفرانسيل ناوير-استوكس و در شرايط جريان ماندگار و يكنواخت شبيه­ سازي مي­ شود. در پژوهش حاضر با استفاده از مدل رياضي شبه دوبعدي شيونو و نايت، توزيع عرضي سرعت جريان در رودخانه قره­ سو در حل ايستگاه هيدرومتري سياه­آب محاسبه شده و سپس به­ كمك اين نتايج و تلفيق آنها با روابط تجربي انتقال رسوب، توزيع عرضي رسوب كل و ظرفيت انتقال رسوب رودخانه تعيين شد. نتايج حاصله نشان دهنده عملكرد مناسب مدل شبه دوبعدي در برآورد توزيع عرضي سرعت جريان با خطاي متوسط 7/8 درصد مي­باشد. همچنين از ميان روابط مختلف انتقال رسوب، رابطه انگلوند- هانسن با خطاي متوسط 34 درصد، بهترين دقت را در تخمين دبي رسوب رودخانه و استخراج منحني سنجه رسوب داشته است. روابط تجربي يانگ و ايكرز-وايت به­ ترتيب با متوسط خطاي نسبي 46 و 64 درصد، در رده­ هاي بعد قرار دارند. رابطه لارسن نيز با متوسط خطاي نسبي 258 درصد، داراي دقت بسيار كمي است.

Sediment rating curve is an essential factor for many river engineering subjects and computations such as dredging, design of storage dams, river intakes design and sand mining management. Although, this curve is established using simultaneous measurement of flow and sediment transport discharges, however, due to lack of reliable data during flood events, it has limited reliability in flood conditions. This limitation may be coped with using a simple and practical tool like a semi two dimensional mathematical model. As an efficient and practical solution, these kinds of models currently have widespread applications in hydraulics of flow and sediment transport subjects. In this study, using the semi 2-D mathematical model of Shiono and Knight, the transverse distribution of flow velocities were computed and then with combining these results with some empirical sediment transport formulas, the lateral profiles of sediment transport and total sediment discharges were predicted across Gharesoo river at the SiahAb station. The results indicated the suitable capability of Shiono and Knight model in computation of lateral distribution of flow velocity with about mean error of 8.7 percent. Also, among the selected sediment transport formulas, the Engelund-Hansen (1967) equation with mean error of 34 percent had a highest accuracy in prediction of river sediment transport discharges and sediment rating curve. The Yang (1996) and Ackers-White (1973) equations with mean errors of 48 and 64 percent, respectively attained the second and third places. Laursen equation with mean error of 258% corresponds to very low accuracy.