شبيه سازي و ارزيابي جريان در رودخانه هاي با جريان دائمي با دو مدل HEC-RAS و Rubar BE

Simulation and Evaluation of Perennial Rivers Flows with HEC-RAS and RubarBE Models

كاربرد مدل هاي رياضي در طرح هاي مهندسي رودخانه اجتناب ناپذير است. مدل يك بعدي HEC-RAS با بهره گيري از حداقل اطلاعات صحرائي و حجم محاسبات، كاربرد گسترده اي در مطالعات تعيين بستر و ساماندهي رودخانه هاي ايران دارد. هدف اصلي در تحقيق حاضر، ارزيابي كاربرد مدل HEC-RAS براي شرايط جريان پايدار و ناپايدار در يك رودخانه بزرگ و با جريان دائمي (رودخانه دانوب) بوده است. نتايج مدل همچنين با نتايج مشابه از مدل مرفوديناميكي و يك بعدي معروف اروپائي RubarBE، در شرايط يكسان هندسي و هيدروليكي مقايسه گرديده است. در اين بررسي، بازه رودخانه دانوب به طول 42 كيلومتر، در ناحيه كشور اسلواكي مورد نظر قرار گرفت. دو مدل براي هفت شرايط شاهد جريان (890 تا حدود 9100 متر مكعب بر ثانيه) اجرا شد. پارامترهاي اصلي جريان مورد ارزيابي قرار گرفتند. تطابق پروفيل هاي سطح آب مشاهداتي و شبيه سازي شده در طول بازه رودخانه براي هر دو مدل، به ويژه در در محدوده جريانات مجراي اصلي رودخانه، مطلوب بود. نتايج برآورد ظرفيت مقطع پر بازه رودخانه از دو مدل نسبتاً مشابه بوده و در بيشتر طول بازه در حدود 2000 متر مكعب بر ثانيه است؛ كه معادل بده آستانه سيلاب رودخانه به شمارمي رود. در اين بررسي، حساسيت مدل HEC-RAS به پنج عامل هندسي- هيدروليكي ارزيابي گرديد. بيشترين حساسيت مدل در انتخاب شيب بازه براي شرايط مرزي جريان نرمال مي باشد. از ميان خصوصيات هيدروليكي مختلف، تراز سطح آب كمترين حساسيت را به تغيير عوامل پنج گانه نشان مي دهد. نتايج اين بررسي با نتايج مشابه در يك رودخانه با جريان دائمي در ايران (رودخانه نازلو، حوضه درياچه اروميه) نيز مقايسه گرديد، كه تطابق خوبي نشان مي دهد.

The application of mathematical models in river engineering schemes is inevitable. The one-dimensional model of HEC-RAS is widely used in river studies in Iran، since it demands less field data with low computational capacities. The main aim of the present study was to test the simulation of steady and unsteady flows by HEC-RAS model in a large perennial river (the Danube River)، and to compare the corresponding results with another well-known European model (RubarBE)، under similar geometric and hydraulic conditions. A reach of 42 km of the Danube River in Slovakia was selected. The two models were run for seven different flows (ranging from 890 to 9100 m3/s)، and flow principal parameters were compared. The adaptation of simulated and observed water surface profiles along the river reach was satisfactory for the two models، particularly at flows within the main channel. The bankfull discharge was about 2000 m3/s، and was considered as a threshold of flooding in most part of the river reach. This flood flow rate was consistent with the results from both the HEC-RAS and RubarBE models. Sensitivity of the HEC-RAS model was also tested for five geo-hydraulic parameters. The bed slope was the most sensitive for the normal flow boundary conditions. Among different hydraulic characteristics، the water surface levels were less affected by the variations of the five parameters. The results were compared with a similar study on an Iranian perennial river (Nazloo River، Urmia Lake Basin)، and good agreement was achieved.