شبیه سازی و ارزیابی جریان در رودخانه‌های با جریان دائمی با دو مدل HEC-RAS و RubarBE

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی رودخانه، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران

2 دانشگاه ارومیه

چکیده

کاربرد مدل­های ریاضی در طرح­های مهندسی رودخانه اجتناب ناپذیر است. مدل­یک­بعدی HEC-RAS با بهره گیری از حداقل اطلاعات صحرائی و حجم محاسبات، کاربرد گسترده­ای در مطالعات تعیین بستر و ساماندهی رودخانه های ایران دارد. هدف اصلی در تحقیق حاضر، ارزیابی کاربرد مدل HEC-RAS برای شرایط جریان پایدار و ناپایدار در یک رودخانه بزرگ و با جریان دائمی (رودخانه دانوب) بوده است. نتایج مدل همچنین با نتایج مشابه از مدل مرفودینامیکی و یک بعدی معروف اروپائی RubarBE، در شرایط یکسان هندسی و هیدرولیکی مقایسه گردیده است. در این بررسی، بازه رودخانه دانوب به طول 42 کیلومتر، در ناحیه کشور اسلواکی مورد نظر قرار گرفت. دو مدل برای هفت شرایط شاهد جریان (890 تا حدود 9100 متر مکعب بر ثانیه) اجرا شد. پارامترهای اصلی جریان مورد ارزیابی قرار گرفتند. تطابق پروفیل های سطح آب مشاهداتی و شبیه سازی شده در طول بازه رودخانه برای هر دو مدل، به ویژه در در محدوده جریانات مجرای اصلی رودخانه، مطلوب بود. نتایج برآورد ظرفیت مقطع پر بازه رودخانه از دو مدل نسبتاً مشابه بوده و در بیشتر طول بازه در حدود 2000 متر مکعب بر ثانیه است؛ که معادل بده آستانه سیلاب رودخانه به شمارمی­رود. در این بررسی، حساسیت مدل HEC-RAS به پنج عامل هندسی- هیدرولیکی ارزیابی گردید. بیشترین حساسیت مدل در انتخاب شیب بازه برای شرایط مرزی جریان نرمال می­باشد. از میان خصوصیات هیدرولیکی مختلف، تراز سطح آب کمترین حساسیت را به تغییر عوامل پنج­گانه نشان می­دهد. نتایج این بررسی با نتایج مشابه در یک رودخانه با جریان دائمی در ایران (رودخانه نازلو، حوضه دریاچه ارومیه) نیز مقایسه گردید، که تطابق خوبی نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation and Evaluation of Perennial Rivers Flows with HEC-RAS and RubarBE Models

نویسندگان [English]

  • M Y 1
  • laya nasiri 2
1 Assoc. Prof. of River Engineering, Dept. of Irrigation and Reclamation Engineering, Univ. of Tehran, Iran
2 urmia university
چکیده [English]

The application of mathematical models in river engineering schemes is inevitable. The one-dimensional model of HEC-RAS is widely used in river studies in Iran, since it demands less field data with low computational capacities. The main aim of the present study was to test the simulation of steady and unsteady flows by HEC-RAS model in a large perennial river (the Danube River), and to compare the corresponding results with another well-known European model (RubarBE), under similar geometric and hydraulic conditions. A reach of 42 km of the Danube River in Slovakia was selected. The two models were run for seven different flows (ranging from 890 to 9100 m3/s), and flow principal parameters were compared. The adaptation of simulated and observed water surface profiles along the river reach was satisfactory for the two models, particularly at flows within the main channel. The bankfull discharge was about 2000 m3/s, and was considered as a threshold of flooding in most part of the river reach. This flood flow rate was consistent with the results from both the HEC-RAS and RubarBE models. Sensitivity of the HEC-RAS model was also tested for five geo-hydraulic parameters. The bed slope was the most sensitive for the normal flow boundary conditions. Among different hydraulic characteristics, the water surface levels were less affected by the variations of the five parameters. The results were compared with a similar study on an Iranian perennial river (Nazloo River, Urmia Lake Basin), and good agreement was achieved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bankfull discharge
  • Danube River
  • HEC-RAS model
  • RubarBE model
  • Sensitivity analysis
بیگی ح،1387. مقایسه نتایج شبیه­سازی خصوصیات جریان پایدار از مدل­های ریاضی با نتایج مدل فیزیکی در یک بازه رودخانه­ای در شرایط ساماندهی. پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه.
حاتمی ل، 1392. شبیه­سازی جریان یک بعدی پایدار و ناپایدار در رودخانه­ها (مطالعه موردی: رودخانه نازلو).پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه.
رضایی­مقدم م، رجبی م، دانشفراز ر و خیری­زاده م، 1395.پهنه­بندیوبررسی اثرات مورفولوژیکی سیلاب­های رودخانه زرینه­رود (از ساری­قمیش تا سد نوروزلو). نشریه جغرافیا و مخاطرات طبیعی، شماره 17، صفحه­های 1 تا 20.
شیخ علیشاهی ن، جمالی ع و حسن زاده م، 1395. پهنه­بندی سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی تحلیل رودخانه (مطالعه موردی: حوضه آبریز منشاد- استان یزد). نشریه فضای جغرافیایی، شماره 53، صفحه­های 77 تا 96.
یاسی م،1390. مدل­سازی بستر ثابت و بستر متحرک رودخانه دانوب در بازه اسلواکیا. گزارش فنی، موسسه پژوهشی آب CEMEGREF، لیون، فرانسه.
Abderrezzak K and Paquier A, 2009. One-dimensional numerical modeling of sediment transport and bed deformation in open channels. Journal of Water Resources Research45:1-20.
Anonymous, 2015. HEC-RAS River Analysis System, Version 5.0.User Manual, USACE, USA.
Bordbar A, Heidarnejad M, Gholami A and Lack Sh, 2012. Calibration of Manning's roughness coefficient in the rivers. International Journal of Agriculture and Crop Sciences 4:1562-1564.
Chen YH, 1985. Salt River channelization project: Model study. Journal of Hydraulic Engineering2:267-283.
Parodi G, 2011. Rioni River Georgia: Study case in HEC-RAS. ITC-WRS Department.
Tate E and Maidment D, 1999. Floodplain Mapping Using HEC-RAS and ArcView GIS. CRWR Online Report 99-1.