كاربرد مدل هاي عددي در شبيه سازي رفتار رودخانه هاي مشرف به مسير راه

Applying Numerical Models to Simulate the Behavior of Rivers in the Vicinity of Road

احداث، تعمير و نگهداري زيرساخت هاي حمل و نقل جاده اي و ريلي بسيار گرانقيمت هستند. شناخت دقيق پديده هايي كه به اين زيرساخت ها آسيب مي رسانند، مي تواند كمك شاياني به مديريت هزينه ها كند. يكي از مهمترين اين پديده ها سيلاب است. در دهه هاي اخير مطالعه عددي سيل هاي رخ داده در مجاورت جاده ها و خطوط ريلي مورد توجه محققين قرار گرفته است. در تحقيق حاضر معادلات حاكم يك بعدي و دوبعدي جريان ارئه شده است و در اين زمينه مدل هاي تجاري موفق مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته است. از بين مدل هاي ارائه شده، نحوه عملكرد دو مدل منتخب يك بعدي و دو بعدي در زمينه اثر سيلاب بر مسير مورد بازبيني دقيق تر قرار گرفته است. در نهايت موارد پيشنهادي استفاده از اين مدل ها ارائه گرديده است. از نتايج قابل ذكر اينست كه استفاده از مدل هاي يك بعدي براي تحليل كلي از يك منطقه بزرگ كه بتوان غالب جريان را خطي در نظر گرفت، بسيار سودمند خواهد بود. عليرغم اينكه اين مدل ها قابليت بررسي پديده هاي جزيي مانند اثرات پايه پل ها و كالورت ها را نيز دارا مي باشند، اما در صورتي كه جزييات پديده براي پروژه مورد مطالعه از اهميت بالايي برخوردار باشد، پيشنهاد مي گردد كه از نرم افزارهاي دوبعدي و سه بعدي با توانايي بالاتر استفاده گردد. از اينرو استفاده مدل هاي دوبعدي نظير مدل CCHE2D با قابليت بهره گيري از انواع مدل هاي آشفتگي و شبيه سازي همزمان بار معلق و بار بستر در حالت غير تعادلي، غيريكنواخت و رسوب چسبنده و غيرچسبنده، مناسب است. همچنين استفاده از مدل هاي معرفي شده يك بعدي و دوبعدي در پديده هايي كه ماهيت كاملا سه بعدي دارند، توصيه نمي گردد.

Construction، repair and maintenance of road and railroad infrastructures are very expensive. The exact knowledge of phenomena that damage the infrastructures، can help to manage the costs. One of the most important phenomena is flood. In recent decades، numerical modelings of occurred flood in the vicinity of roads and railways have been noted. In the present study، one and two-dimensional flow equations are presented and successful models in this field have been investigated. Among the presented models، two superior ones within one-dimensional and two-dimensional models are investigated more accurately and finally the proposed usages of these models are presented. One of the noticeable results is that one-dimensional models for overall analysis of a large area are very beneficial when dominant flow can be considered linearly. Although these models can calculate the effect of partial phenomena such as bridges and culverts، but if the details of these phenomenas are important for the project، it is suggested that the two-dimensional and three-dimensional softwares are used with higher capacity. Thus، using two-dimensional models such as CCHE2D، with ability of using different turbulence models and simulation the suspended load and bed load in non-equilibrium state، non-uniform and cohesion and non-cohesion sediments is appropriate. The use of introduced one and two-dimensional models for cases which are totally tree dimensional are not recommended.