پیش بینی نحوه انتشار سیلاب با استفاده از موج پخشیدگی غیرخطی

در سیستم های پیش بینی و هشدار سیل و همچنین در ساماندهی رودخانه ها، به منظور پیشگیری یا کاهش خسارت مالی و جانی، در اختیار داشتن مدلی سریع و دقیق برای روندیابی سیل اهمیت فراوانی دارد. یکی از روش های روندیابی که با حذف عبارت های شتاب از معادله مومنتم به دست می آید، روش موج پخشیدگی (دیفیوژن) است. در تحقیق حاضر از میان مدل های نوع موج پخشیدگی، مدل کاپلار با توجه به ویژگی های منحصر به فرد آن استفاده شده است. این مدل یک معادله انتقالی-پخشی با پارامترهای غیرخطی بوده و مزیت مهم و اصلی آن نیاز نداشتن به اطلاعات توپوگرافی و هیدرولیکی رودخانه است. در این مقاله به منظور حل عددی و منفصل سازی معادله کاپلار، از طرح لیپ فراگ- دوفورت فرانکل استفاده شد که سرعت محاسبات روندیابی را به طور چشمگیری افزایش می دهد. همچنین روش جدیدی برای تعیین پارامترهای تندی (C) و پخشیدگی (D) معادله موج پخشیدگی ارائه شده که نسبت به روش های قبلی برتری دارد. در این روش، پارامترهای C وD فقط با استفاده از هیدروگراف های مشاهده شده در بازه ای از رودخانه واسنجی شده و سپس برای سیلاب های بعدی قابل استفاده است. با استفاده از این روش، استقلال کامل روش تعیین پارامترهای موج پخشیدگی از هندسه کانال، ضریب زبری مانینگ و شیب بستر رودخانه محقق شد. برای سنجش کارایی مدل و روش پیشنهادی در برآورد پارامترهای مدل، نخست هیدروگراف های روندیابی شده با نتایج مدل کامل سنت ونان، در کانالی ذوزنقه ای و مصنوعی مقایسه شد. سپس این مدل در بازه یساول- قره گونی از رودخانه قزل اوزن به طول 80 کیلومتر، برای هیدروگراف های سیل مشاهده شده، صحت سنجی شد. مدت زمان روندیابی سیل به این روش در کانال و رودخانه به ترتیب برابر 7/15 و 59 ثانیه بوده است. حداکثر خطای بیشینه دبی در کانال و رودخانه به ترتیب از 04/0 درصد و24/0 درصد بیشتر نیست. همچنین از نظر زمان وقوع، حداکثر خطا در کانال و رودخانه به ترتیب برابر 87/0 درصد و 57/1 درصد است. باتوجه به این نتایج مشاهده می شود که مدل پیشنهادی نه تنها در پیش بینی زمان وقوع و مقدار بیشینه دبی هیدروگراف ها دقت بسیار خوبی دارد، بلکه از نظر حفظ بقای حجم سیلاب نیز موفق است.