شبيه‌سازي عددي شكل‌گيري توپوگرافي بستر در قوس با آبگير جانبي

Numerical Investigation of formation of bed topography in a U Shape Channel Bend with Lateral Intake with SSIIM2

الگوی فرسایش و رسوبگذاری در قوس رودخانه‌ها بدلیل وجود جریان حلزونی دارای پیچیدگی فراوانی است. غالب مطالعات انجام شده در زمینه مورفولوژی رودخانه‌ها به مطالعه تغییرات توپوگرافی بستر پرداخته‌اند و مكانیسم‌های شكل‌گیری و تغییرات تراز بستر ناشناخته مانده‌اند. در تحقیق حاضر روند شكل‌گیری توپوگرافی بستر در یك كانال قوسی 180 با آبگیر جانبی و مكانیسم های ورود رسوبات به آبگیر توسط مدل SSIIM2 شبیه سازی شده است. برای مشاهده نحوه شكل‌گیری فرم‌های بستر، مدل با زمان‌های مختلف اجرا شده و خروجی‌ها با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. همچنین اثر دبی آبگیری بر نحوه حركت رسوبات و مكانیسم‌‌های ورود رسوبات به آبگیر بررسی شده است. نتایج حاصل از مدل عددی نحوه حركت رسوبات در قوس، مكانیسم‌های ورود رسوبات به آبگیر، محل تشكیل دیون‌های متناوب در بالادست آبگیر، محل تشكیل پشته‌های رسوبی را به خوبی شبیه‌سازی نموده است. همچنین توپوگرافی بستر در زمان تعادل و ارتفاع تراز بستر در مقاطع عرضی مختلف با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است و خطای محاسبه شده نشان داد كه بیشترین اختلاف در جلوی دهانه آبگیر می‌باشد.

The mechanism of flow and sediment transport in channel bend is much complex. Because of secondary current, the sediment moves away from outer bank toward inner bank and therefore outer bank of the bend is one of best positions for lateral diversion. In this paper, the mechanism of sediment transport was simulated with SSIIM software in the U shape channel with lateral intake. In order to verify the numerical model results used in Montaseri’s lab studies, The position of injection was upstream of bend and sediment injection rate was approximately is equal to 250 gr/min and Frude number is equal to 0.32. The SSIIM numerical model solves the Navier-Stokes equations with the k-ε model on a three-dimensional. The bed load can be calculated Van Rijn’ formula. The numerical model has been implemented at various times to see how the formation and development of bed forms in the U shape channel with lateral intake. The numerical results show that the prediction of development of bed forms, mechanism of sediment entry to intake, location of intermittent dune and location of sediment accumulation are in fairly good agreement with experimental data and the maximum error occurred in front of intake.