مدل ریاضی دوبعدی برای شبیه سازی جریان و انتقال رسوب در مقاطع مرکب مستقیم

شناخت شرایط انتقال رسوبات از دیرباز مورد توجه مهندسان هیدرولیک بوده است. بیشترین تغییرات مورفولوژی رودخانه در شرایط سیلاب اتفاق افتاده و معمولا رودخانه ها به فرم مقاطع مرکب ظاهر می شوند. به همین دلیل هیدرولیک جریان و رسوب در آن ها متفاوت از مقاطع عادی است. میزان حمل رسوب معلق در رودخانه، تابعی مستقیم از سرعت جریان است. با توجه به تغییرات شدید سرعت جریان در مقاطع مرکب، قطعا تغییرات حمل رسوب در عرض و عمق رودخانه ها در شرایط سیلاب متغیر خواهد بود. با توجه به این واقعیت، بهتر است برای محاسبه ظرفیت حمل رسوب در رودخانه ها، به جای استفاده از سرعت متوسط از سرعت های نقطه ای استفاده شده و در فرمول های تجربی انتقال رسوب (مانند انگلوند-هانسن، آیکرز-وایت و…) برای هر سطح از جریان جایگذاری شوند. در این پژوهش، ابتدا با حل عددی یک معادله دیفرانسیل به فرم پواسون، توزیع دوبعدی سرعت جریان در عرض و عمق یک مقطع مرکب آزمایشگاهی محاسبه شد و سپس از این توزیع سرعت، ظرفیت حمل رسوب به صورت نقطه ای برآورد گردید. از مجموع این ظرفیت های نقطه ای، ظرفیت کل حمل رسوب برای کانال به دست آمد. در روش انگلند – هانسن در حالت استفاده از سرعت متوسط جریان و تنش برشی کل بستز، خطای متوسط و مجذور میانگین مربعات خطا به ترتیب برابر 58% و 3/63 گرم بر ثانیه به دست آمد اما با جایگذاری مقادیر نقطه ای سرعت جریان و تنش برشی بستر، مقادیر خطا به 15% و 1/71 گرم بر ثانیه کاهش یافت. در روش آیکرز – وایت مقادیر خطا در حالت استفاده از سرعت متوسط جریان به ترتیب برابر 164% و 9/36 گرم بر ثانیه به دست آمد که در حالت استفاده از سرعت های نقطه ای این مقادیر خطا به 30% و 1/86 گرم بر ثانیه تقلیل یافت.