مدل سازی عددی- آزمایشگاهی پروفیل طولی سطح آب در محیط های متخلخل درشت دانه

مصالح سنگدانه ای،‏ از مصالح پرکاربرد در ساخت سازه های آبی بوده و به دلیل هزینه کم و سازگار بودن با محیط زیست،‏ معمولا مورد استفاده مهندسان و طراحان سازه های آبی،‏ قرار می گیرد. این نوع مصالح اغلب در بدنه سد های سنگریزه ای برای کاهش آثار سیلاب در پایین دست رودخانه ها و زه کش های سنگی استفاده می شود. در این پژوهش،‏ با استفاده از دو قطر سنگدانه و چهار دبی عبوری و دو طول محیط متخلخل،‏ اقدام به به برداشت پروفیل های طولی جریان به صورت آزمایشگاهی شد. سپس با استفاده از معادله جریان متغیر تدریجی در کانال های روباز و روش های عددی اویلر،‏ اویلر اصلاح و رانگ کوتا مرتبه 4 اقدام به مدل سازی پروفیل طولی جریان و مقایسه با داده های آزمایشگاهی برداشت شده گردید. در این پژوهش،‏ از معادله سرعت منفذی ویلکینز برای محاسبه شیب خط انرژی در حل معادله متغیر تدریجی استفاده گردید. در نهایت مشاهده شد که روش رانگ کوتا مرتبه 4 که با دقت مرتبه 4،‏ نسبت به دو روش دیگر،‏ تخمین بهتری با متوسط R2 برابر با 9 /0 و RMSE برابر با 19 /1 سانتی متر برای تخمین پروفیل طولی جریان ارائه داد. علاوه بر این،‏ سایر پارامتر های آماری همانند شاخص حداکثر خطا،‏ میانگین قدر مطلق خطا،‏ ضریب باقی مانده جرمی و شاخص کفایت نیز برای هر سه روش محاسبه و مشاهده شد که پارامتر های آماری مربوط به روش رانگ کوتا مرتبه 4 دارای مقادیر بهتری نسبت به دو روش دیگر بود.