ارزیابی دقت مدل عددی FLOW-3D در شبیه سازی جریان عبوری از بندهای تاخیری پاره سنگی به عنوان راهکاری مناسب برای مقابله با سیلاب و خشکسالی

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1251-SCWMCCAN
نویسندگان
عضو هیات علمی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
چکیده
با توجه به این واقعیت اقلیمی که سیل و خشکسالی دو روی یک سکه اند، برنامه ریزی ها باید به سمت مدیریت همزمان سیل و خشکسالی با آبخیزداری سوق یابد. یکی از راهکارهای آبخیزداری کنترل سیلاب احداث بندهای ذخیره ای بتنی و خاکی می باشد. در مواقع خشکسالی، احداث این بندها در آبراهه‌ها و جمع آوری آب و سیلابهای بالادست موجب تشدید خشکسالی در پایین دست می شود. بنابراین استفاده از سازه‌های متخلل همچون بندهای تاخیری متخلخل که مدیریت همزمان سیل و خشکسالی را انجام می‌دهند، می‌تواند به عنوان یک راهکار مناسب پیشنهاد شود. در این شرایط، احداث بندهای تأخیری نیازمند طراحی صحیح هیدرولیکی با توجه به رفتار جریان در مواجهه با سازه مذکور است. هدف اصلی این تحقیق ارزیابی دقت نرم‌افزار FLOW-3D در شبیه‌سازی هیدرولیک جریان عبوری از رو و درون بندهای پاره‌سنگی با هندسه و دبی‌های مختلف است. مطالعاتی که در این زمینه صورت گرفته است بیشتر مبتنی بر استفاده از روابط بین عدد رینولدز و ضریب اصطکاک یا گرادیان هیدرولیکی و سرعت جریان می‌باشد که با پیچیده شده هندسه بند، از دقت کافی برخوردار نمی‌باشند. بنابراین در این تحقیق با رویکردی جدید و بدون در نظر گرفتن این روابط، با استفاده از مدل Flow-3D جریان در بند پاره‌سنگی شبیه‌سازی‌شده است. مقایسه نتایج شبیه‌سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی نشان داد که مدل با خطای کمتر از 10 درصد قادر شبیه سازی جریان در بندهای تاخیری است و از آن می‌تواند به عنوان ابزاری برای طراحی اینگونه سازه‌ها استفاده نمود.
کلیدواژه ها
 
Title
Accuracy Evaluation of FLOW-3D Numerical Model in Simulation of Flow through Delayed Rockfill Dams as an Appropriate Approach to Flood and Drought Control
Authors
Mohammad Rostami
Abstract
Given the climatic reality that floods and droughts are two sides of the same coin, planning should be shifted towards simultaneous management of floods and droughts with watershed. One of the watershed management strategies is to control the flood control of concrete and soil storage dams. In times of drought, the construction of these dams in waterways and upstream water collection and floods exacerbate drought downstream. Therefore, the use of porous structures such as porous delay clauses that simultaneously manage flood and drought can be suggested as an appropriate solution. In these conditions, construction of delayed dams requires proper hydraulic design considering flow behavior in the face of the mentioned structure. The main objective of this study was to evaluate the accuracy of FLOW-3D software in the simulation of hydraulic flow flowing over and inside rockfill dams with different geometries and discharges. The studies in this field are based on the use of relations between the Reynolds number and the friction coefficient or hydraulic gradient and flow velocity, which are not accurate enough by complex geometry.
Therefore, in this study, with a new approach and without considering these relationships, the flow in the rockfill dam has been simulated using Flow-3D model. Comparison of numerical simulation results with experimental results showed that the model with less than 10% error can simulate current in delayed dams and can be used as a tool for designing such structures.
Keywords
Rockfill dam, Flow-3D model, numerical simulation, .flood and drought control