شبیه سازی عددی الگوی جریان در سری آبشکن ¬ها و ارائه جانمایی اصلاحی با استفاده از نرم¬افزار cche2d (مطالعه موردی رودخانه سفیدرود در محدوده شهر رودبار)
چکیده
یکی از روش¬های معمول کنترل فرسایش کناری و ساماندهی رودخانه¬ها، استفاده از سازه آبشکن می¬باشد. آبشکن¬ها بخش مشخصی از مقطع رودخانه را محدود کرده و بر روی ساختار حرکتی جریان در مجاورت آن تاثیر قابل ملاحظه¬ای می¬گذارند. سهولت اجرا و توجیه اقتصادی، استفاده از این سازه را در اغلب طرح¬ها به عنوان یکی از گزینه¬ها مورد توجه مطرح می¬سازد. علیرغم تحقیقات فراوان انجام شده در خصوص الگوی جریان حول آبشکن-های منفرد و متوالی موجود در قوس رودخانه¬ها و مدل¬سازی¬های آزمایشگاهی و عددی این آبشکن¬ها، تاکنون مطالعه¬ای میدانی جهت بررسی مشکلات طراحی و ارائه گزینه¬های اصلاحی آبشکن¬های احداثی صورت نگرفته است. به¬طور کلی پس از ساخت و اجرای آبشکن¬ها در طرح¬های ساماندهی بازه مورد مطالعه، پایش و ارزیابی کارکرد آبشکن¬ها، پاسخ¬گویی طرح به اهداف مورد نظر، کنترل معیار¬های طراحی لازم و ضروری می¬باشد که به علت پیچیدگی¬ها¬ی محاسباتی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از این¬رو در تحقیق حاضر از مدل هیدرولیکی cche2d جهت شبیه سازی الگوی جریان حول سری آبشکن¬ها در بازه¬ای از رودخانه سفیدرود در محدوده شهرستان رودبار که بازدید¬های میدانی نشان دهنده عدم کارایی مطلوب آن¬ها است، استفاده شد. به منظور بررسی تاثیر احداث آبشکن¬ها بر حفاظت از ساحل رودخانه در بازه مورد مطالعه، تغییرات توزیع سرعت، توزیع تنش و الگوی جریان مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج حاصل از خروجی های مدل نشان داد که آبشکن های اول و دوم در انحراف کامل جریان و کاهش سرعت و تنش برشی در محدوده بین آبشکن دوم و سوم کارآمد نیستند. از این رو با توجه به شرایط موجود قرارگیری آبشکن¬ها اقدام به ارائه گزینه¬های اصلاحی، در قالب دو بخش اصلی ارائه طرح اصلاحی بر اساس جانمایی آبشکن¬ها در وضعیت فعلی که شامل گزینه¬های اجرایی در راستای اصلاح وضع موجود و ارائه مناسب ترین طرح ساماندهی که در قالب مناسب¬ترین طول با تغییر زاویه برای بازه مورد مطالعه بود، شد. مقایسه نتایج مربوط به گزینه¬های مختلف تغییر طول آبشکن¬ها نشان داد که گزینه افزایش طول توام 5/8 و 5/16 متر به¬ترتیب برای آبشکن¬های اول و دوم مناسب¬ترین گزینه بوده و سبب کاهش 9/47 و 9/66 درصد سرعت و تنش در فضای بین آبشکن¬های دوم و سوم می گردد. مقایسه نتایج اعمال تغییر توام زاویه و طول آبشکن ها در بهبود عمکرد آنها در بازه مورد مطالعه حاکی از آن است که بیشترین کاهش در میزان سرعت جریان و تنش برشی در فضای بین آبشکن دوم و سوم که هدف این تحقیق است در حالتی رخ می دهد که آبشکن اول دارای طول 5/70 متر و زاویه 15 درجه دافع و آبشکن دوم دارای طول 5/45 متر و زاویه 15 درجه جاذب باشد. این جانمایی سبب کاهش 8/68 درصد در سرعت جریان و 9/90 درصد برای تنش برشی در فضای بین آبشکن دوم و سوم شد.