شبیه سازی اثر آب شکن ‎های متناوب و پشته های رسوبی روی الگوی جریان در پیچان رود طبیعی رودخانه تجن

 آبشکن‎ها در پایدارسازی و تثبیت کناره رودخانه‎ و ایجاد مسیر مناسب برای هدایت جریان کاربرد فراوانی دارند. الگوی جریان و فرسایش و رسوبگذاری اطراف آبشکن‎ها تابع عوامل مختلفی است که از آن جمله می توان به نوع آبشکن، شکل هندسی مقاطع، ظرفیت حمل رسوب و غیره اشاره نمود. در این تحقیق با توجه اینکه هدف از احداث آبشکن های مورد مطالعه، هدایت جریان سیل به ساحل شرقی از طریق دو کانال طبیعی و جلوگیری از فرسایش کناره ای و پیشروی مسیر رودخانه به کرانه غربی است، لذا با استفاده از مدل عددی دوبعدی تحت عنوان CCHE2D به بررسی اثر ‎ آبشکن‏های متناوب و پشته‏های رسوبی بر الگوی جریان آب در بازه‏ مکانی با طول حدود 6/1 کیلومتر از رودخانه تجن در شمال سرخس و پایین دست روستای نوروزآباد پرداخته می شود.

در گام نخست این پژوهش، نقشه بزرگ مقیاس توپوگرافی با مقیاس 1:2000 تهیه گردید و در سه مقطع از مقاطع نقشه برداری شده به اندازه گیری پارامترهای جریان پرداخته شد و بیشترین تاکید بر روی قوس‏های متوالی و مقاطع نزدیک آبشکن‎ها و پشته های رسوبی در رودخانه بود تا بتوان تاثیر جریان های ثانویه و نیروهای گریز از مرکز را بر فرسایش کناره ها و همچنین اثر هیدرولیکی آبشکن و پشته های رسوبی بر الگوی جریان بررسی کرد. با استفاده از داده‎های توپوگرافی حاصل از نقشه برداری زمینی و تهیه مدل هندسی و شبکه محاسباتی با ابعاد مختلف و نیز اندازه‎گیری میدانی، مشخصات جریان شامل سرعت و عمق، مدل هیدرودینامیکی دو بعدی اجرا گردید. به منظور ارزیابی تغییرات پروفیل طولی سرعت، توزیع تنش برشی و عمق جریان در بخش‏های انحنادار رودخانه و همچنین محدوده‏های مجاور آبشکن و پشته‏های رسوبی، مقادیر شبیه سازی شده با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. در پایان، از دو معیار آماری RMSE و MAPE، برای ارزیابی کارایی مدل استفاده شد.

نتایج بیانگر دقت مناسب مدل در پیش بینی پارامترهای جریان در مجاور آبشکن‏ها و پشته های رسوبی است همچنین این مدل با دقت مناسب موقعیت های حداکثر تنش برشی جریان در بستر و کناره ها را نمایش می دهد. نتایج شبیه سازی این تحقیق نیز نشان داد که بردارهای چرخشی و گردابه های جریان بالادست آبشکن ها نسبت به پایین دست آنها بزرگتر هستند و به طور کلی با حرکت به سمت پایین دست این سری آبشکن ها، ابعاد گردابه ها کوچکتر می شوند از طرفی میزان سرعت و تنش برشی در پایین دست آبشکن ها نسبت به بالادست آنها بیشتر است و میزان سرعت جریان با حرکت به سمت پایین دست سری آبشکن ها کاهش می یابد.

نتایج این تحقیق نشان داده که برای دبی مشاهداتی (47 متر مکعب بر ثانیه) و دبی با دوره بازگشت کمتر از 25 سال، آبشکن ها اثرات موضعی بر انحراف جریان و همچنین جلوگیری از پیشروی جریان رودخانه به کرانه سمت چپ دارند لذا آبشکن ها نمی توانند سیل های با دوره بازگشت کمتر از 25 سال را به سمت ساحل شرغی انحراف دهند چونکه تراکم بسیار زیاد پوشش گیاهی و ضریب زبری بالا در ساحل شرقی، امکان ورود جریان با دوره بازگشت زیر 25 سال را نمی دهد.