مدل رياضي شبيه سازي جريان غيرماندگار در شبكه هاي آبياري با وجود شرايط مرزي داخلي(مطالعه موردي شبكه دربند كرمانشاه)

Mathematical Model to Simulate Unsteady Flow in Irrigation Networks with Internal Boundary Conditions (A Case Study, Darband Irrigation Network)

جريان هاي غيرماندگار بهره برداري بهينه از شبكه هاي آبياري را با مشكل مواجه مي سازند؛ بنابراين شناخت دقيق آنها ضروري است. از اين رو در اين مقاله مدلي كامپيوتري تهيه شده است كه در يك شبكه آبياري، جريان غيرماندگار ايجاد شده به دليل تحويل و توزيع آب و تغييرات ناگهاني جريان ورودي به سيستم را شبيه سازي مي كند. در مدل مذكور معادلات جريان غيرماندگار يك بعدي در حالت كلي (معادلات سنت- ونانت)، با روش تفاضل هاي محدود منفصل شده اند. رقوم جريان در محل انشعاب كانال فرعي از اصلي، با استفاده از روش خط تاثير و به صورت كاملاً ضمني در هر گام زماني تعيين مي گردد. با سه مثال موردي، مدل مذكور مورد صحت سنجي دقيق قرار گرفت و نشان داده شد كه مي تواند موج مثبت بالارونده در اثر بسته شدن ناگهاني دريچه و همچنين جريان متغير تدريجي در يك شبكه حلقه اي پيچيده را به خوبي شبيه سازي نمايد. علاوه بر اين، تطابق خوبي بين نتايج مدل حاضر با نتايج مدل ICSS، در شبيه سازي جريان غيرماندگار در يك كانال منفرد (كانال E1R1 شبكه دز) با انواع سازه هاي آب گير و آب بند وجود دارد. پس از صحت سنجي مدل، كانال انتقال شبكه دربند كرمانشاه به طول 14 كيلومتر با 5 كانال درجه دو منشعب شده از آن، به صورت يكپارچه شبيه سازي گرديد. نتايج شبيه سازي نشان داد در اثر كاهش 25 درصدي دبي كانال انتقال (از71/17 به 28/13 مترمكعب بر ثانيه) به صورت ناگهاني، دبي آب گيري كانال هاي فرعي درجه دو بين 68/18 تا 15/26 درصد تغيير مي نمايد. علاوه بر اين در محل آبگير كانال درجه دو SC5 حداكثر 42/4 ساعت شرايط جريان غيرماندگارباقي مي ماند.

Unsteady flow causes a lot of problems for optimal operational of irrigation networks, hence precise understanding of this flow is necessary. Therefore in this study a computer model has been developed to simulate the unsteady flow produced by delivery and disturbance of water and immediate variation of input discharge in irrigation network. Present model solves partial differential equations of 1-D unsteady flow (Saint-Venant equations) by finite differencing method. Water surface elevation at junction location is calculated implicitly by using of matrix properties and influence line technique. Result of model verification showed developed model simulates water surface profile of positive surge in a trapezoidal channel after sudden closure of end gate. Also developed model for unsteady flow, can simulated steady sate gradually varied flow in a complex loop with a very high accuracy. Additionally there are relatively good agreement between the result of present model with results of ICSS model for simulation of unsteady flow in a single channel(E1R1 channel of Dez network) with different kind of check and intake structures. After model verification, main channel of Darband irrigation network with 14 kilometer length with five secondary channels simulated integrate. Simulation results showed that without any operational performance, 25% sudden reduction of input discharge to main channel reduces discharge of secondary channels between 18.68 to 26.15 percent. Additionally 4.42 hours take place until the effect of unsteady flow fluctuation is disappeared at the location of SC5 channel’s intake.