شبيه سازي هيدروديناميك و پراكنش در مصب رودخانه ها

كارشناسي ارشد

پديده انتقال شوري در مصبها يكي از فرايندهاي مهم فيزيكي مي باشد كه باعث صدمه زدن به كيفيت آب رودخانه ها ،ايجاد مشكلات در استفاده صنعتي و كشاورزي از آب رودخانه و مشكلات زيست محيطي مي شود.استفاده از مدلهاي عددي يكي از بهترين روشها براي پيش بيني نفوذ شوري درمصبها مي باشد .در اين پژوهش پس از بررسي و مطالعه انواع مدلهاي عددي ،در نهايت با توجه به شرايط و عوامل موثر بر هيدروديناميك جريان و انتقال شوري در خور رودخانه اي Danshui تايوان ، مدل دو بعدي قائم MIKE 11 XZ براي شبيه سازي اين خور انتخاب شده است . پس از آنكه از صحت عملكرد اين مدل توسط مقايسه نتايج مدل با حلهاي تحليلي و نتايج آزمايشگاهي اصمينان حاصل شد تا ضرايب مانينيگ و پراكنش افقي بدست آيد . در ادامه براي تاييد مدل ،مقادير سرعت و شوري حاصل از اين مدل و يك مدل طول اختلاط پرانتل در مختصات كارتزين با مقادير اندازه گيري شده در اعماق مختلف چندين ايستگاه مقايسه شدند .بررسي ها نشان داد كه خطاي مطلق ميانگين مدل k-ε بطور متوسط 40 % كمتر از مدل ديگر است . پس از واسنجي و تاييد مدل ،از آن براي شبيه سازي شرايط مختلف هيدرولوژيكي استفاده گرديد . در شرايط جريان متوسط مشاهده شد كه آب شور بندرت در شاخه Hsintien نفوذ مي كند . همچنين در دوره مهكشند ،نفوذ شوري به بالا دست شاخه هاي Tahan و Keelung به ترتيب حدود 2 و 3كيلومتر بيش از دوره كهكشند است . با كاهش دبي جريان به 90 Q ،نفوذ شوري در دوره مهكشند -كهكشند به ترتيب حدود 8 - 5 / 6 ، 5 / 7 - 5 و5 / 6 - 6 كيلومتردرTahan ،Keelung و Hsintien بيشتر مي شود . همچنين نتايج نشان مي دهد به علت وجود تپه هاي زير آب در بالادست شاخه ها و محدوديت عمق ،حد نفوذ شوري در اين شرايط دو دوره مهكشند تفاوت بسيار كمي با دوره كهكشند دارد . اين تپه ها نقش مهمي در جلوگيري از نفوذ شوري بيشتر ،هنگامي دبي جريان كم مي شود دارند .بررسي بيشتر نشان داد كه افزايش شوري در مرز پايين دست تاثير كمي دربازه هاي بالايي خود داشته و كاهش جريان آب شيرين مهمترين فاكتور موثر در نفوذ آب شور به بالا دست مي باشد . در نهايت روابطي براي پيش بيني نفوذ شوري بر اساس دبي ورودي هر يك از شاخه ها در دوره مهكشند -كهكشند ارائه شده است تا به عنوان يك ابزار محاسباتي سريع و كم هزينه پيش بيني اثر هر گونه تغييرات در دبي بالادست استفاده شود . همچنين طول نفوذ شوري توسط روابط تجربي Rigter (1973) وFischer (1974) محاسبه و با نتايج مدل عددي مقايسه شد . نتايج نشان مي دهد كه رابطه Rigter با خطاي نسبي 20 % جوابهاي بسيار بهتري نسبت به رابطه ديگر نتيجه مي دهد

198185

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر امير اعنماد شهيدي