«يادداشت تحقيقاتي» ارزيابي كاربرد مدل عدديFLOW-3D در پيش‌بيني تغييرات ريخت‌شناسي در محل تلاقي رودخانه‌ها

» Research Note « Evaluation of FLOW-3D Numerical Model in Predicting the Morphological Changes at River Junction

به دلیل پیچیدگی­های هیدرولیكی محل تلاقی شاخه­های فرعی با رودخانه اصلی و تغییرات ریخت شناسی حاصله در آن، مطالعه ویژگی‌های این محل از جنبه­های مختلف از جمله رسوب­گذاری، فرسایش، و ملاحظات زیست محیطی مورد علاقه محققان مربوط می­باشد. با اینكه مطالعات آزمایشگاهی متعددی در خصوص فرسایش و رسوب در محل تلاقی رودخانه‌ها صورت گرفته است، اما به دلیل وجود محدودیت‌های آزمایشگاهی و نیز عدم كاربرد مدل‌های عددی سه بعدی در سطح گسترده، امكان بررسی جامع این دو پدیده تاكنون میسر نشده است. به همین دلیل در این تحقیق ویژگی­ها و كارآیی مدل عددی FLOW-3D به عنوان یك مدل سه بعدی، برای شبیه­سازی الگوی جریان، فرسایش و رسوب­گذاری در محل تلاقی شاخه‌های فرعی با رودخانه اصلی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی داده های حاصل از یك مدل فیزیكی به منظور كالیبراسیون و همچنین ارزیابی درستی مدل FLOW-3D مورد استفاده قرار گرفت. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان داد كه مدل مذكور با متوسط خطایی حدود 3/6 درصد قادر به شبیه‌سازی حداكثر ارتفاع رسوبگذاری در محل تقاطع در كانال فرعی و با متوسط خطایی حدود 26 درصد قادر به شبیه‌سازی عمق فرسایش در ساحل راست كانال اصلی در گزینه‌های مختلف دبی جریان می‌باشد. همچنین مدل عددی با خطایی در حدود متوسط یك درصد نسبت به مدل آزمایشگاهی قادر به پیش‌بینی نیم‌رخ سطح آب در محل تلاقی در شرایط مدل­سازی بدون تزریق رسوب می‌باشد.

Due to hydraulic complexity in confluences, the study of different features of these locations such as sedimentation, erosion, and environmental considerations are of high interests to many researchers. Although many laboratory researches have been carried out regarding erosion and sedimentation in confluences, little researches have been done numerically. In this research the features and performance of FLOW-3D numerical model to simulate the flow, erosion, and sediment transport patterns in a junction of 2 canals with different flow rates and constant sediment flow, are investigated by comparing the results obtained from the numerical model with those obtained from a laboratory model. The widths of the canals of the physical model were 15 and 50 centimeters. The comparison between numerical and physical models shows an average of 6.3% error between maximum sediment depth in the junction of lateral and main canal between two models. Moreover, according to the measured results of erosion depth at the right bank of the main canal at the junction, the numerical model can estimate the erosion at the bank with the average of 26% error. Furthermore, the numerical model was able to predict the water surface profile of the flow in the junction with an average error of 1% when sediment was not injected.