عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی دو بعدی رسوب گذاری جریان با غلظت بالا در مخازن سد تاخیری شکافدار
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مهندسی منابع آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49481;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 554
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- فرزانه نظریه
- استاد راهنما
- محمدابراهیم بنی حبیب
- چکیده
- سیلاب واریزه ¬ای از جمله حوادث طبیعی است که خسارات مالی و جانی زیادی را وارد میسازد . در اثر این پدیده همه ساله در گوشه و کنار دنیا صدها نفر کشته شده و میلیونها دلار خسارت وارد می شود. حوزه های آبخیز کوهستانی اغلب در معرض خطر بروز حوادث طبیعی از جمله وقوع سیلاب واریزه ای هستند. این جریان علاوه بر وارد آوردن خسارات مالی و جانی فراوان نقش مهمی نیز در تولید رسوب حوزه های آبخیز دارد. از جمله ساز¬های محافظتی که در برابر جریان واریزه¬ای بکار می¬روند سد¬های شکافدار هستند، سدهای شکافدار نوع خاصی از سدهای تأخیری هستند که در آن‌ها شکاف سراسری قائم در محور سد به عنوان خروجی عمل می¬کند. هدف تحقیق حاظر ارائه مدل ریاضی برای شبیه سازی رسوب گذاری در مخازن سدهای تأخیری شکافدار است. معادلات حاکم بر جریان معادلات انتگرال گیری شده در عمق ناویر استوکس برای یک سیال تراکم ناپذیر و معادله پیوستگی رسوب و انتقال جریان واریزه¬ای می¬باشند. به منظور بررسی تغییرات تراز بستر در مخزن سد تأخیری شکافدار این معادلات با الگویی غیر مزدوج حل شده¬اند. در این الگو برای حل معادلات حاکم بر جریان از الگوی مک¬کورمک و برای حل معادله پیوستگی رسوب از الگوی بنی حبیب استفاده شده است. به منظور جلوگیری از جواب¬های نوسانی در همسایگی گرادیان‌های شدید سطح آب در مدل دو بعدی، از لزجت مصنوعی استفاده شده است. به دلیل در دسترس نبودن اطلاعات واقعی در مورد سیلاب¬های با غلظت بالا در سد تأخیری شکافدار نتایج مدل ریاضی با نتایج مدل آزمایشگاهی مقایسه شده است. بررسی نتایج حاصل از مدل ریاضی پیشنهادی، حاکی از این است که الگوی مورد استفاده و شرایط مرزی و اولیه پیشنهادی توانسته پرش هیدرولیکی متحرک و رسوبگذاری سیلاب واریزه¬ای را در مخزن سد شکافدار بصورت دو بعدی شبیه¬سازی نماید. مقایسه نتایج مدل ریاضی پیشنهادی با نتایج آزمایشگاهی نیز موید هماهنگی نتایج مدل در برآورد هیدروگراف خروجی از مخزن سد شکافدار و و رسوبگذاری در آن است. کلمات کلیدی: سد شکافدار، الگوی مک¬کورمک، الگوی بنی‌حبیب ، شبیه سازی دوبعدی، رسوب¬گذاری
- Abstract
- Debris flow is one of the natural disaster that causes damage and casualty. Due to this disaster hundreds of people die and millions of dollars loss around the world every year. Mountainous watersheds are mostly at risk of occurring natural disaster spatially debris flows. In addition to expressed disadvantages, debris flows have spatial effect on producing of sediment in watersheds. Slit dam is one of the protection structural measure for controlling these kinds of floods. This kind of detention dam presents one or more narrow, vertical openings, going from the dam’s base up to the crest. In this article a two dimentional model is proposed for simulating of debris flow in slit dam reservoir. Governing equations are depth averaged Naver Stokes equation of incompressible fluid, the sediment continuity and the sediment transport equations, computed by an uncoupled numerical algorithm for simulation of bed movement. In this algorithm for discretizing governing equations on fluid phase, MacCormack scheme is applied and for discretizing governing equations of solid phase, Banihabib scheme is used. In order to reducing fluctuation nearby high gradient points artificial viscosity is utiilized. Because of lake of field observed data for debris floods' deposition in slit dam reservoirs, numerical model is compared with experimental model. Investigations on numerical model showed that applied schemes and proposed initial and boundary conditions have ability to simulate moving hydraulic jump and sedimentation in slit dam reservoir. Finally Comparison of numerical model and experimental data confirms result of numerical model has fair agreement with outflow hydrograph and reservoir sedimentation of experimental model. Keywords: debris flow, detention slit dam, tow dimentional simulation, Mac Cormack scheme, slit dam boundary condition
