بررسی امکان حذف تهیه مقاطع عرضی در روندیابی هیدرولیکی هیدروگراف سیلاب در رودخانه های طبیعی

در علم هیدرولیک محاسباتی، مسئله روندیابی سیلاب (انتقال اطلاعات مربوط به میدان سرعت و میدان فشار از مقطعی از رودخانه به مقطع دیگر) همواره مورد توجه محققین مختلف بوده است. برای روندیابی سیلاب به طور معمول از دو روش هیدرولوژیکی و هیدرولیکی استفاده می گردد. در روندیابی هیدرولیکی، معادلات حاکمه معادلات سنت ونان می باشند. از آنجایی که برای حل این معادلات با استفاده از روش های عددی به اطلاعات زیادی از هندسه آبراهه نیاز می باشد، هزینه بر و زمان بر بودن کسب این نوع اطلاعات از یک سو و از سوی دیگر مسئله ناپایداری این اطلاعات در گذر زمان به لحاظ فرسایش بستر، باعث اعمال ساده سازی هایی بر روی معادلات مزبور و استخراج معادلات ساده تری مانند معادله موج سینماتیک و موج دیفیوژن گردیده است. چالش پیش رو در این مطالعه این است که آیا می توان برای روندیابی سیلاب در آبراهه ای که اطلاعات دقیقی از هندسه آن در اختیار نداریم، از معادله موج دیفیوژن بهره جست؟ بدین منظور آزمایشات عددی متعددی طراحی گردید، که در آنها، این چالش ابتدا برای یک کانال با هندسه ساده و منشوری و در نهایت برای رودخانه ای با مقاطع پیچیده و غیرمنشوری مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایش ها با بررسی رفتار ضرایب تندی و پخشیدگی در معادله دیفیوژن نسبت به عمق آب با در نظر گرفتن مقادیر مختلف پارامتر های تاثیرگذار بر این ضرایب، مانند عرض کف، شیب کف، شیب جداره و ضریب زبری، فرمول هایی برای این دو ضریب هم برای کانال با مقطع مستطیلی و هم برای کانال با مقطع ذوزنقه ای ارائه گردید. همچنین با نشان دادن این امر که این دو ضریب مستقل از هیدروگراف ورودی سیلاب می باشند، تلاش گردید تا با معادل سازی مقاطع هندسی پیچیده و غیرمنظم آبراهه با یک مقطع ذوزنقه ای معادل و بهینه یابی پارامتر ضریب زبری با استفاده از الگوریتم ژنتیک، به پرسش بوجود آمده در این تحقیق پاسخ داده شود. نتایج نشان داد، درصورتی که با مسئله ای مواجه باشیم که اطلاعات کافی و دقیقی از توپوگرافی آبراهه در آن در اختیار نباشد، می توان با استفاده از تاریخچه سیلاب های رخ داده در آن حوزه و با بهره گیری از معادله موج دیفیوژن، با واسنجی پارامترهای مربوط به هندسه و همچنین ضریب زبری برای سیلاب های قبلی، سیلاب های آتی را با دقت خوبی روندیابی نمود. از نتایج این تحقیق براحتی می توان برای روندیابی هیدرولیکی سیلاب در مقاطع طبیعی در مهندسین مشاور و سازمان های آب منطقه ای بدون نیاز به مقاطع عرضی بهره جست