شبيه سازي عددي امواج ناشي از زمين لغزش زير سطحي با استفاده از روش هيدروديناميك ذرات هموار تراكم ناپذير سه مرحله اي صريح

Numerical Simulation of Sub-Surface Landslide Waves Using A explicit three-step compressible SPH algorithm

امواج ساحلي ناشي از زمين لغزش در درياچه سدهاي مخزني مي تواند ايمني سد را مورد تهديد قرار دهد. بنابراين شناخت دقيق هيدروليك جريان ناشي از امواج ساحلي همواره موردتوجه محققين بوده به گونه اي كه تاكنون تحقيقات گسترده آزمايشگاهي و عددي را به خود معطوف نموده است. در اين تحقيق از يك روش كاملا لاگرانژي عددي مبتني بر ذرات و بدون شبكه بندي به نام روش هيدروديناميك ذرات هموار براي شبيه سازي امواج ساحلي ناشي از زمين لغزش استفاده شده است. معادلات حاكم از يك الگوريتم جديد سه مرحله ايي هيدروديناميك ذرات هموار كه مبتني بر روش پيش بيني و تصحيح است حل مي شوند. به منظور معتبرسازي روش، از داده هاي آزمايشگاهي مسئله شكست سد روي بستر خشك استفاده شده است. نتايج اين تحقيق، حل تحليلي را خوب تقريب زده و مدل حاضر براي عمق جريان در محل شكست، به حل تحليلي نزديك است. رسيدن به ضريب همبستگي 0/9998، متوسط خطاي مطلق 0/0542 و ضريب كارايي مدل نش-ساتكليف 0/974 براي پارامترهاي موردمحاسبه، نشان مي دهد مدل با دقت مناسبي كاليبره شده است و مدل مذكور توانايي شبيه سازي عمق و دبي آب را دارد. نتايج نشان داد كه مدل سازي امواج ناشي از زمين لغزش در ناحيه توليد و ناحيه دورخيز توانايي بالايي دارد و ناحيه انتشار را با دقت 95 درصد به خوبي شبيه سازي مي كند. از مقايسه نتايج اندازه گيري شده و آزمايشگاهي، مقادير آماري ضريب همبستگي و جذر ميانگين مربعات خطا به ترتيب 0/95 و 0/0071 به دست آمد كه نشان دهنده دقت بالاي مدل در محاسبه نيمرخ سطح آب ناشي از زمين لغزش زيرسطحي مي باشد

The coastal waves caused by landslide in the lake of reservoir dams can threaten the safety of the dam. Therefore, the exact recognition of hydraulic flow due to coastal waves has always been of interest to researchers. So far, extensive laboratory and numerical research has been devoted to it. In this research, a completely lagrangian numerical method which is based on particle and non grid called the Smoothed Particle Hydrodynamic Method (SPH) is used to simulate coastal waves due to landslide. In the present study, a new three-step SPH algorithm based on the prediction and correction method is solved by governing equations. In order to validate the method, the laboratory datas of the dam break problem on dry bed has been used. The results of this study approximated the analytical solution well. Also, the correlation coefficient of 0.9998, the mean absolute error of 0.5426 and the efficiency coefficient of the Nash-Sutcliff model 0.974 for the calculated parameters indicate that the model is accurately. In addition, the results showed that the ability of the present model in the numerical simulation of sub-surface landslide wave in the production region and run-up region is high, and it simulates the propagation region very well with a accuracy of 95%. With the comparison of measured and laboratory results, the correlation coefficient and the root mean square error were 0.95 and 0.0071 respectively, which indicates the high accuracy of the model in calculating the surface water profile due to subsurface landslide.