بررسی کارایی مدل SRH-2D در تحلیل هیدرولیک جریان ناشی از شکست ناگهانی سد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه رازی، کرمانشاه

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد . دانشگاه رازی

10.22125/iwe.2023.173238

چکیده

موضوع شکست سد همواره یکی از مسائل بسیار مهم و مورد علاقه محققین در طول سال‌های گذشته بوده است. بدلیل رها شدن حجم بسیار زیاد آب و جاری شدن آن به مناطق پایین دست، پیش بینی چگونگی انتقال موج سیلاب ناشی از شکست جزئی و یا کامل سد، از نقطه نظر خسارات مالی به تاسیسات پایین دست و تلفات جانی ناشی از آن بسیار حائز اهمیت می باشد. برای حل معادلات هیدرولیک جریان ناشی از شکست سد در مجاری روباز، روش‌های عددی و  مدل‌های کامپیوتری تک بعدی، دو بعدی و سه بعدی مختلفی تا کنون ارائه شده است. یکی از این مدل‌های کامپیوتری موجود مدل دو بعدی SRH-2D  است که بر اساس حل معادلات آب‌های کم عمق می باشد و آخرین نسخه آن سال2020 توسعه داده شده است. این تحقیق به منظور بررسی توانایی این مدل جهت شبیه سازی هیدرولیک جریان ناشی از شکست ناگهانی سد انجام شده است. بدین منظور داده‌های آزمایشگاهی موجود و همچنین نتایج حاصل از سایر مدل‌های دو بعدی و سه بعدی مورد استفاده قرار گرفت. پس از اجرای مدل نتایج آن با نتایج محققین قبلی یا داده های اندازه گیری برای شبیه سازی شکست جزئی نامتقارن و ناگهانی سد بر روی بستر بدون اصطکاک، شکست جزئی و نامتقارن سد با حضور مانع مثلثی در مسیر جریان پایین دست و همچنین مقایسه نتایج ناشی از شکست دوبعدی ستون استوانه ای آب مقایسه شد. در تمام موارد مدل حاضر با دقت مناسب جریان ناشی از شکست سد را شبیه سازی کرد. به گونه­ای که در مقایسه با داده های اندازه گیری شکست سد درحضور موانع مثلثی نشان داده شد که مقدار آماره های R2، RMSEو MAE در زمان های شبیه سازی8/1، 3، 7/3 و4/8 ثانیه بعد از شکست به ترتیب { 938/0، 005/0،  004/0}، { 78/0، 012/0،  008/0}، { 72/0، 016/0،  011/0} و{ 37/0، 009/0،  007/0} می باشد که در مقایسه با مدل های دو بعدی از دقت مناسب تری بر خوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Assessment of Efficiency of SRH-2D Model in Hydraulic Analysis of Flow Due to Sudden Dam Break

نویسندگان [English]

  • Rsool Ghobadian 1
  • Sajjad Nikroush 2
1 Candidate Hydraulic Structures, Department of Water Eng., Razi University, Kermanshah, Iran
2 M.Sc graduated from Razi University, Kermanshah
چکیده [English]

The subject of dam break has always been one of the most important and favorite issues of researchers over the past years. Due to the release of a large volume of water and its flow to the downstream areas, predicting how the flood wave due to partial or complete dam break will be transmitted, from the point of view of financial damage to downstream facilities and casualties due to it is very important. Several one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional numerical methods and computer models have been proposed to solve the hydraulic equations of flow due to dam failure in open channels. One of these computer models is the two-dimensional SRH-2D model, which is based on solving shallow water equations, and its latest version 3.3.1 was developed recently. This study was conducted to investigate the ability of this model to simulate hydraulic flow due to sudden dam break.For this purpose, the available laboratory data as well as the results of other 2D and 3D models were used. After implementing the model, the results were compared with the analytical solution of sudden one-dimensional dam break on the frictionless bed, partial and asymmetric dam break with the presence of a triangular obstruction in the downstream flow path and also comparing the results of two-dimensional failure of water cylindrical column. In all cases, the present model accurately simulated the flow due to dam failure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SRH-2D model
  • dam break simulation
  • shallow water equations
  • partial and complete dam break

مراجع

بادیان ر. 1398.  بکارگیری روشهای پرش قورباغه و لکس درمدل سازی دو بعدی شکست سد به روش تفاضل محدود صریح. دانش آب و خاک، جلد 29 شماره 2.
Biscarini, C., Francesco, S. D. and Manciola, P. 2010. CFD modelling approach for dam break flow studies. Hydrology and Earth System Sciences, 14(4), 705-718.
Bellos, V. and Hrissanthou, V. 2011. Numerical solution of a dam-break flood wave. European Water 33, 45-53.
Fennema, R. J. and Chaudhry, M. H.1989. Explicit methods for two dimensional transient free-surface flows, JHE, 116(8), 1013–1034.
Lai, Y. G. 2008. SRH-2D version 2: Theory and User's Manual. U.S. Department of the interior. Bureau of Reclamation, Denver.
Lai, Y. G. 2010. Two-Dimensional Depth-Averaged Flow Modeling with an Unstructured Hybrid Mesh. Journal of Hydraulic Engineering, 136(1), 12-23.
Peng, S. H. 2012. 1D and 2D numerical modeling for solving dam-break flow problems using finite volume method. Journal of Applied Mathematics.
Rastogi, A., and Rodi, W. (1978). Prediction of heat and mass transfer in open channels. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 104(3), 397-420.
Ritter, A. 1892. Die fortpflanzung de wasserwellen. Zeitschrift Verein Deutscher Ingenieure, 36(33), 947-954.
Robb, D. M. and Vasquez, J. A. 2015. Numerical simulation of dam-break flows using depth-averaged hydrodynamic and three-dimensional CFD models. In Proceeding of Canadian Society for Civil Engineering 22nd Hydro technical Conference. P. 27-36.‏
Sarvaram, H. and Shamsaei, A. 2013. An Implicit, semi-lagrangian method for 2D numerical modeling of dam break flow. Iran Water Research Journal .IWRJ, 7(13), p. 21-30. In Farsi.
Shettar, A. S., et Murthy, K. K. 1996. A numerical Study of Division of Flow in Open Channels. Journal of Hydraulic Research, 34(5), p. 651-675.
Soares Fraz˜ao, S.2002. Dam-break induced flows in complex topographies. Theoretical, numerical and experimental approaches, PhD Thesis, Louvain-la-Neuve: Universit`a catholique de Louvain, Civil Engineering Department, Hydraulics Division, 116(8).
Soarez Fraz˜ao, S. and Zech, Y.2002. Dam Break in channels with 90_bend, J. Hydraul. Eng.-ASCE, 128(11), P.956–968.
Technical Report ST-2019-1724-01, SRH-Flow User’s Manual, Sedimentation and River Hydraulics. U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Technical Service Center, Sedimentation and River Hydraulics Group.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار