بررسی اثر تغییر توپوگرافی اروندرود بر الگوی جریان و نوسان تراز سطح آب به کمک مدل سازی عددی

اروندرود مهم ترین و تنها رودخانه قابل کشتیرانی ایران  است. در جایی که رودخانه به دریا می ریزد، سرعت جریان به شدت کاهش می یابد و این، باعث ته نشست رسوبات معلق و کاهش عمق محل تلاقی رودخانه و دریا می شود. این کاهش عمق در ورودی رودخانه اروند به حدی است که ورود کشتی ها با ظرفیت بالا را محدود کرده است و لایروبی آن برای تامین آبخور شناورها در این آبراه بین المللی ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق تاثیر لایروبی دهانه اروند و همچنین احداث یک اسکله خاکی در موقعیت اروندکنار، بر پارامترهای فیزیکی سرعت جریان و نوسان سطح آب شبیه سازی شده است.

برای شبیه سازی، از مدل سه بعدی هیدرودینامیکی مایک3/21 به صورت دوبعدی استفاده شده است. این مدل، بر اساس رویکرد مش بندی مثلثی نامنظم کار می کند و بستر محاسباتی اصلی مدل، ماژول HD است که برمبنای حل عددی 2و3 بعدی معادلات میانگین ناویه- استوکس برای حالت بدون تراکم پذیر با در نظر گرفتن بوزینسک و فشار هیدرواستاتیک بنا شده است. معادلات پیوستگی، مومنتم، دما، شوری و چگالی نیز لحاظ شده اند. در تنظیمات اولیه، شرایط اولیه ی مدل شامل دما و شوری، یکنواخت برای کل حوزه به ترتیب 25 درجه سانتی گراد و psu 32 است. در ابتدا تراز سطح آب و سرعت جریان در کل حوضه، صفر در نظر گرفته شد. با توجه به پهنای کم رودخانه، از اثر باد چشم پوشی شده است. مدل دارای یک مرز دریا در پایین دست و یک مرز رودخانه در بالادست است. دما و شوری در مرز دریا به روش تودرتویی از مدل مادر خلیج فارس به مدل دختر اعمال شد. سری زمانی نوسان سطح آب در مرز دریا، از روی چهار مولفه اصلی جزرومد (M2, S2, O1, K1) مربوط به بار بیرونی اروندرود ساخته و به مدل اعمال شد. در مرز بالا دست رودخانه، دما و شوری ثابت، و به ترتیب C 26 و psu39/2 تنظیم شد. در این مرز نوسان سطح آب به گونه ای تنظیم شد که دبی خالص رودخانه m3/s600 باشد.

در مرحله صحت سنجی، مشخص شد نتیجه ی آزمون خطا یابی جذر میانگین مربعات برای نوسان سطح آب در فاو 16/0 متر به دست آمده است و این به معنی دقت خوب نتایج مدل در مقایسه با اندازه گیری های میدانی است. نتایج مدل نشان می دهند در صورت لایروبی دهانه اروند برای رسیدن به عمق 8 متر و عرض تقریبی 300 متر، تراز سطح آب پس از لایروبی حداکثر تا 10 سانتی متر در نزدیکی دهانه افت پیدا می کند، و سرعت جریان در ناحیه ی لایروبی شده کاهش می یابد. همچنین درصورتی که %33  از مقطع رودخانه در منطقه اروندکنار مسدود شود، اختلاف تراز سطح آب در دو طرف گلوگاه حداکثر تا cm13، و بیشینه سرعت جزر در میانه ی گلوگاه از m/s87/0 در حالت طبیعی به m/s57/1 می رسد.

لایروبی دهانه رودخانه اروند باعث کاهش سرعت جریان در کانال لایروبی می شود و این خود باعث افزایش رسوب گذاری در کانال لایروبی می شود. از طرف دیگر کاهش عرض رودخانه می تواند این کاهش سرعت را جبران کند و مانع رسوب گذاری شود. برای کاستن هزینه های نگه داری کانال باید از این دو روش به صورت ترکیبی استفاده کرد.