شبیه سازی توزیع دوبعدی سرعت جریان در رودخانه ها به کمک روش چیو (مطالعه موردی: رودخانه گرگان رود)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکدۀ مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانش ‏آموختۀ کارشناسی ارشد مهندسی عمران آب، دانشگاه آزاد واحد بندرعباس

3 دانش‏ آموختۀ کارشناسی ارشد مهندسی عمران آب

چکیده

حل توزیع دوبعدی سرعت جریان در رودخانه‏ها (در جهات عرضی و عمقی) برای مدل‏سازی بسیاری از فرایند‏های هیدرولیکی از قبیل استخراج رابطۀ دبی‌ـ اشل رودخانه، محاسبۀ انتقال رسوب معلق و نیز تعیین تنش برشی مرزی نیاز است. در این تحقیق با استفاده از روش احتمالاتی چیو، روشی ساده برای شبیه‏سازی توزیع عرضی و قائم سرعت در رودخانه‏‏های مستقیم معرفی شده است. برای واسنجی و صحت‏سنجی این روش، ایدۀ جدیدی بر مبنای تخمین بهینۀ پارامتر آنتروپی در رودخانه به‌کار گرفته شد. نتایج تحقیق در ایستگاه هیدرومتری آق‏قلا واقع در رودخانۀ گرگان‌رود نشان داد میدان سرعت جریان به‏دست‌آمده از مدل چیو در مقایسه با داده‏های صحرایی دقت خوبی دارد. همچنین تحلیل آماری نتایج به‏دست‌آمده نشان داد میانگین خطای مطلق این مدل برای حل توزیع دوبعدی سرعت جریان در مراحل واسنجی و صحت‏سنجی به‏ترتیب حدود 2/5 و 5/3 درصد است. این میزان خطا برای تخمین دبی کل جریان رودخانه به‏ترتیب حدود 9/5 و 04/6 درصد است. با توجه به داده‏های اندک ورودی، این مدل مزیت عمده‏ای نسبت به سایر روش‏های موجود دارد.
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


منابع
[1]. Chiu, CL, Entropy and probability concepts in hydraulics. Journal of Hydraulic Engineering. 1987 May 1; 113(5):583–600.
[2]. Kean, JW, Kuhnle, RA, Smith, JD, Alonso, CV, Longendoen, J. Test of a method to calculate near-bank velocity and boundary shear stress. Journal of Hydraulic Engineering. 2009 Feb 2; 135(7): 588-601.
[3]. Maghrebi, MF. Ball, JE. New Method for Estimation of Discharge. Journal of Hydraulic Engineering. 2006 Oct 1; 132(10): 1044-1051.
[4]. Seo, IW, Beak, KO. Estimation of the longitudinal dispersion coefficient using the velocity profile in natural stream. Journal of Hydraulic Engineering. 2004 Feb 19; 130(3): 227-236.
[5]. Chanson, H. The Hydraulics of open channel flow. An introduction basic principles, sediment motion, hydraulic modeling and design of hydraulic structures. Second Edition, Elsevier. 2004. 544 pp.
[6]. Chen, CL. An efficient method of discharge measurement. PhD Thesis, Dept. of Civil Engineering, University of Pittsburgh, PA. 1998. 345 pp.
[7]. Carlos, DJ, Chaudhry, FH. Experimental evaluation of 2-D entropy model for open-channel flow. Journal of Hydraulic Engineering. 1998 Oct 1; 124(10):1064-1067.
 [8]. Ammari, A. Remini, B. Estimation of Algerian Rivers discharges based on Chiu’s equation. Arab Journal of Geosciences. 2010 Feb 6; 3:59–65.
 [9]. Ardiclioglu, M, Genc, O, Kalin, L, Agiralioglu, N. Investigation of flow properties in natural streams using the entropy concept. Water and Environment Journal. 2012 Jun 7; 26(2): 147–154.
[10]. Corato, G, Ammari, A, Moramarco, T. Conventional point-velocity records and surface velocity observations for estimating high flow discharge. Entropy. 2014 Oct 21; 16: 5546-5559.
[11]. Farina, G, Alvisi, S, Franchini, M, Moramarco, T. Three methods for estimating the entropy parameter M based on a decreasing number of velocity measurements in a river cross-section. Entropy. 2014 May 9; 16(5): 2512-2529.
 [12]. Stosic, B, Sacramento, V, Filho, MC, Cantalice, JRB, Singh, VP. Computational approach to improving the efficiency of river discharge measurement. Journal of Hydraulic Engineering. 2016 Aug 19; 21(12).
[13]. Omid., MH, Karbasi, M. Application of entropy concept in solution of velocity distribution in open channels. 4th National Congress on Civil Engineering. Tehran. 2008 Apr 19. [Persian].
[14]. Esmaeali Varaki, M, Ghorbani Nasrabadi, S, Navabian, M. Evaluation of entropy based chiu’s method for prediction of the velocity distribution and discharge in rivers. J. of Water and Soil Conservation. 2013; 20(6): 147-164.
[15]. Moramarco, T, Singh, VP. Formulation of the entropy parameter based on hydraulic and geometric characteristics of river cross sections. Journal of Hydraulic Engineering. 2010 Apr 27; 15(10): 852–858.
[16]. Chiu, CL. Entropy and 2-D velocity distribution in open channels. Journal of Hydraulic Engineering. 1988 Jul 1; 114(7):738-756.
[17]. Chiu, CL, Chiou, JD. Structure of 3-D flow in rectangular open channels. Journal of Hydraulic Engineering. 1986 Feb 1; 112: 1050-1068.
[18]. Cui, HJ, Singh, VP. Two-dimensional velocity distribution in open channels using the Tsallis entropy. Journal of Hydraulic Engineering. 2013 Mar 15; 18(3): 331–339.
[19]. Chiu, CL, Tung, NC. Maximum velocity and regularities in open-channel flow. Journal of Hydraulic Engineering. 2002 Apr 1; 128(4):390–398.
[20]. Hsu, SM. Probability‏-based simulation of 2-D velocity distribution and discharge estimation in open channel flow. PhD Thesis, The University of Pittsburgh, 2004. 127 pp.
[21]. Ghoochi, S. Numerical solution of transverse and vertical distribution of flow velocity in open channels. MSc. Thesis, Dept. of Water Engineering, Gorgan University of Acricultural Sciences and Natural Resources, 2014. 96 pp. [Persian]
 
 
 
دوره 4، شماره 3
مهر 1396
صفحه 791-802
  • تاریخ دریافت: 10 بهمن 1395
  • تاریخ بازنگری: 05 اردیبهشت 1396
  • تاریخ پذیرش: 05 اردیبهشت 1396
  • تاریخ اولین انتشار: 01 مهر 1396
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1396